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科研与成果

新型低碳高标号、多品种水泥熟料生产技术的研究进展

发布时间:2020-06-12  浏览次数:410

       “新型低碳高标号、多品种水泥熟料生产技术”的研究,是绿色建筑材料国家重点实验室(以下简称“实验室”)重大工程建设用特种水泥基材料制备与评价体系团队围绕国家水泥行业节能减排与可持续发展需求,在国家“九五”科技攻关、“十五”国家重点基础研究、“十一五”和“十二五”国家科技支撑计划以及“十三五”国家重点研发计划等多个国家级科研项目的支助下,逐步形成并持续推进的水电工程用低热硅酸盐水泥(高贝利特硅酸盐水泥)制备关键技术系列研究,以满足国家重点工程建设对材料提出的、越来越高的性能要求。团队通过创新、成功研制的低钙低排放水泥品种,具有完全自主的知识产权、在产业化制备技术及推广应用等方面也处于国际领先水平。随着在相关制备关键技术研究上取得的持续突破,已在国内实现了颇具规模的批量化制造与工程应用实践,逐步发展成为推进国内水泥行业绿色化制造、实现水泥企业高质量发展及行业发展结构转型的重点推广产品。

       团队针对低钙、低能耗、高标号、多品种系列低热硅酸盐水泥制备及应用关键技术的研究开发,目前已申请国家发明专利10余项、发表学术论文20余篇、修订国家标准1项、企业标准1项;建立示范生产线3条、实现在重点工程的示范应用8项。团队研究取得的突破,主要是攻克了贝利特矿物活性调控、高强低热硅酸盐水泥组成设计和水泥工业化制备中的三个技术难点,具体进展包括:

       (1)高活性高贝利特硅酸盐水泥制备的关键技术:通过系统研究微量元素掺杂对贝利特矿物晶型转变、晶体尺寸及结构参数变的影响规律,最终形成了稳定贝利特矿物高活性晶格类型的离子掺杂技术与高活性贝利特水泥熟料的烧成技术,大幅度地提高了高贝利特熟料的早后期抗压强度:3d强度显著提高至19~21MPa、28d龄期时高达65~71MPa。

       (2)高强低钙硅酸盐水泥熟料矿物组成优化设计:通过系统研究CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3多元体系中不同矿相匹配与水泥性能的影响关系、结合不同矿物在高温煅烧过程中表现的不同特点,形成了高强低钙硅酸盐熟料矿相设计优化技术,比较理想地解决了同时实现水泥低水化热和高强度之间存在的矛盾。借助这一技术,所制备的工业化产品在保证3天抗压强度17MPa以上、28d强度52.5MPa以上的同时,水泥7d水化热被成功控制在250kJ/kg以下,且材料表现出优异的抗硫酸盐侵蚀性能(14d线膨胀仅0.04%~0.06 %)。

       (3)高强低钙硅酸盐水泥的工业化制备关键技术:重点围绕高贝利特熟料的烧成技术,系统研究了生料特性、窑内煅烧制度和冷却方式等对烧成消耗、熟料质量及水泥性能的影响,确定了高强低钙硅酸盐水泥工业化制备生产过程控制的关键技术参数,并形成了通过烧成控制熟料中补偿收缩——方镁石延迟膨胀性能的创新技术。在形成的3条工业化示范生产线上的实践表明,相比通用水泥、水泥生产中的石灰石用量减少约11.3%、煤耗减低11.2%、生产过程中的CO2减排10%以上。