用于生產水泥熟料替代物的方法技術

本發明專利技術涉及水泥熟料替代物的生產，其中a)提供以天然的和/或合成的、含沸石的火山灰和/或粘土形式的起始材料，以及b)所述起始材料在500-1200℃的溫度范圍內進行熱處理以生產水泥熟料替代物，其特征在于c)在起始材料的熱處理之前和/或期間，加入至少一種液體試劑，其降低水泥熟料替代物的內表面。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及以天然的和/或合成的、含沸石的火山灰和/或粘土形式的起始材料生產水泥熟料替代物的方法。
技術介紹
水泥在混凝土和砂漿的生產中用作粘合劑并主要由水泥熟料組成，水泥熟料在其生產中引起高C02的排放。針對節約C02的背景，愈發常見將水泥熟料替代物混合至水泥中，因為對于它們來說在熱處理過程中排放很少或不排放物質(materialbedingtes)C02，并且由于它們的活化需要較低的溫度水平，相對于水泥熟料也具有較低的能量需求，因此帶來0)2輸出的降低。在這方面特別適合的是天然存在的粘土或含沸石的火山灰，通過有針對性的熱處理，可以將其轉變為具有火山灰性質的物質，并且可以特別地用作水泥熟料替代物。然而，當在建筑材料中技術上地使用時，以這種方式生產的水泥熟料替代物的缺點是顯著增加的需水量(w/z指數)，特別地導致早期強度和新拌混凝土的可加工性的退化。由于需水量上升，觀察到不太有利的強度發展。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是實現水泥熟料替代物的需水量的顯著降低，優選使其在純0PC水泥的數量級以內，從而允許強度，特別是早期強度的增加?！揪唧w實施方式】根據本專利技術，這個目的通過而實現，所述方法通過提供以單獨天然粘土形式的起始材料，或與抑或單獨天然的或合成的、含沸石的火山灰，并在500_1200°C的溫度范圍，將作為用于生產水泥熟料替代物的起始材料進行熱處理。此處，在起始材料的熱處理之前和/或期間，加入至少一種熔劑，其在實際熱處理期間降低水泥熟料替代物的比表面積。特別地，由于熔劑，在熟料替代物中對于需水量不利的開孔變為燒結粘土，并且部分至完全的熔化導致沸石礦物的骨架結構的坍塌。熔劑的另一個作用是降低熔點，從而促進熱處理(特別是在回轉窯或氣流床反應器中的熱處理)期間熔體的形成。這導致含粘土的和/或含沸石的顆粒更早的和/或更好的熔化，因此結晶作用蒸發的水可以從塑化的微結構中更快地或更完全地逸出，由于熔體比例的增加，開孔泡沫結構坍塌，從而抑制永久空穴的形成。由于熔劑的加入，水泥熟料替代物的需水量可以降低6.5%或更多。作為用于評估熔劑對加工能力影響的測量變量，使用水/水泥指數。所述水/水泥指數基于ASTMC1437-07和C230進行測定。在這種情況下所測定的量為獲得110%的坍落度所需要的水量。在下文中，這個變量被稱為w/z指數。本專利技術另外的實施方案是從屬權利要求的主題。根據本專利技術一個優選的實施方案，至少一種熔劑選自堿金屬化合物或堿土金屬化合物和/或這些化合物的混合物。這里的至少一種熔劑可以更特別地選自堿金屬氧化物和/或堿土金屬氧化物或堿性堿金屬-堿土金屬鹵化物或堿金屬氫氧化物和/或堿土金屬氫氧化物或堿金屬硫酸鹽和/或堿土金屬硫酸鹽或堿金屬碳酸鹽和/或堿土金屬碳酸鹽、或過渡金屬的氧化物(例如，FeO、Fe203)、和/或這些組的混合物。至少一種熔劑可以進一步包含鋁鹽、鐵鹽、或鋅鹽，或有機酸(特別是羧酸)的鹽，和/或它們的混合物。此外，至少一種熔劑可以為相對于所應用的原材料具有0.1至0.52重量％，優選0.2至0.4重量％，更優選0.25至0.35重量％的比例的至少一種氯化物。以溶液形式的加入特別地確保了由于在窯/反應器的氣氛中固體的低體積比例，在粘土顆?；蚍惺陨砩汐@得效果。在干燥加入的情況下，這種效果可以通過充分混合或聯合碾磨，或通過顆粒表面的電化學修飾而獲得?？梢蕴貏e地在氣流床反應器中或在窯(更特別地回轉窯)中，或在流化床中進行熱處理。在這里可以使用優選650至1000 °C，最優選830至950 °C的溫度。預期的起始材料特別地包括，含粘土礦物的物質和/或含沸石的物質，例如高嶺土或經沸石處理的天然火山灰。熔劑的比例優選為0.1至5重量％，優選1至2.5重量％，更優選1.2至1.8重量％。優選在熱處理之前將至少一種熔劑與起始材料混合。也可以將至少一種熔劑與液體一起或者以干燥的形式加入至起始材料中。此外可以考慮的是，在熱處理之前將起始材料和至少一種熔劑的混合物靜電充電，使得熔劑積聚在表面，并促進水泥熟料替代物比表面積的減小。進一步可以考慮的是，在熱處理之前將凝聚劑加入至起始材料和至少一種熔劑的混合物中。由于這種凝聚劑，在凝聚物中形成了更高的內表面積，并且反過來引起熔劑和待煅燒的含粘土或含沸石的材料之間更大的粘合，并且還提供熔劑和待煅燒的材料之間更強烈的相互作用。特別地，未經處理的粘土和含沸石的火山灰的開孔結構對于需水量是無益的，因此對于未經處理的原材料的加工性能也是無益的。由于熔劑的加入，通常多孔的起始材料顆粒在熱操作中表面變為封閉，因此，在隨后的處理過程中，首先獲得粘合劑，然后在混凝土中，在內表面區域占據和吸收更少的水。由于熔劑的加入，發現所生產的水泥熟料替代物具有顯著更好的加工性質。特別地，對于相同或相似的水的加入，其加工性能接近常規的0PC水泥的加工性能。此外，由于稀釋的“水和/或增塑劑”的分配，早期強度得以增加。然而，熔劑的加入也可以用于調整含沸石的火山灰的需水量。不經熱處理，這些火山灰在開放骨架結構中吸收水分，因此降低了加工能力。通過在水泥熟料替代物的熱處理之前和/或期間加入熔劑，這些物質的需水量也通過沸石的部分熔化而降低。作為選自堿金屬鹽的熔劑，特別地考慮以下物質:KC1、K2S04、K2S、K2C03、KF、KN03、K2C03、K3P04、K2B03、K20 等，或者 NaCl、Na2S04、Na2S03、NaF、NaN03、Na2C03、Na3P04、Na2B03、Na20。考慮選自堿土金屬化合物的示例包括 CaF2、CaCl2、CaS04、CaS、CaC03、CaF2、Ca (N03) 2、CaC03、Ca3 (P04) 2、CaB03、CaO 等，或者 MgF2、MgCl2、MgS04、MgS、MgC03、MgF2、Mg (N03) 2、MgC03、Mg3 (P04) 2、MgB03、MgO。在本專利技術所依據的實驗中，碳酸鈉(Na2C03)給出更低的w/z指數的最佳值。實施例1在這個實施例中，所選擇的起始材料為高嶺土，加入1 %的Na2C03作為熔劑。在熱處理之后，將約70 %的CEM I和約30 %的附著有熔劑的偏高嶺土混合，用于測定w/z指數。作為加入恪劑的結果，相比于經歷無恪劑處理的含偏高嶺土的水泥(w/z指數=0.618)，附著有熔劑的含偏高嶺土的水泥的w/z指數降低了 4.7%。實施例2隨著Na2C03更高的加入(1.75% )，可以將w/z指數降低至0.58。對于經歷了無熔劑處理的含偏高嶺土的水泥，從w/z值0.618開始，這對應于6.1 %的改進。實施例3在Na2C03S至更高的加入(2.5% )的情況下，相比于無熔劑高嶺土的處理，發現了 w/z指數6.5%的改進。實施例4當使用氯化鈉作為熔劑時，對于1 %的加入，其w/z指數與加入1 %的他2(:03的w/z指數處于同一量級，即為0.586。熔劑的使用顯著改進了以天然的和/或合成的、含沸石的火山灰和/或粘土形式的起始材料的加工性能。其原因特別地在于熔劑的熔點降低作用，因此即使在相對較低的溫度也將顆粒的表面軟化。如上所述，在水泥處理中降低的需水量可以有助于早期強度的增加，因此例如，有助于更早的形成模殼(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于生產水泥熟料替代物的方法，a.通過提供以天然的和/或合成的、含沸石的火山灰和/或粘土形式的起始材料，以及b.在500?1200℃的溫度范圍內熱處理起始材料用于生產水泥熟料替代物，其特征在于c.在起始材料的熱處理之前和/或期間，加入至少一種熔劑，所述熔劑降低水泥熟料替代物的內表面積。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·恩德，K·羅洛夫，C·貝格爾，
申請(專利權)人：蒂森克虜伯工業解決方案股份公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE