一种钡水泥

本发明涉及的是一种含有硅酸钡成分的水泥。

在水泥制品中，钡水泥是一种具有独特和优异性能的水泥品种。罗马尼亚专利48644号曾介绍了一种铝酸钡水泥，因其具有的水溶性特点，属于气硬性材料，通常作为耐火水泥使用。中国专利89100506.4公开了一种含钡的硫铝酸盐水泥，由于其含钡量相对较低，含铝和硫的比例较高，使其在抗辐射等方面性能上不可避免地会受到显著的不利影响。另一方面，目前已知的钡水泥或含钡水泥熟料都是由含硫酸钡的重晶石与普通水泥中常用的其它添加辅助材料混合煅烧而成，其烧成温度高，通常在1500℃以上，并且还需有保持还原条件及脱硫措施等要求，工艺复杂，实用性不高。烧成后熟料中的钡成分基本是硅酸钡单种组分，只能由它来决定水泥的强度，局限性大，使水泥强度有倒缩现象的缺陷。

针对上述情况，本发明首先的一个目的在于提供一种性能良好的含硅酸钡成分的钡水泥;再一个目的在于提供一种经毒重石（BaCO3）为原料的钡水泥。

本发明的钡水泥熟料中，主要矿物成分除硅酸钡外，还含有足够比例的硅酸钡钙，其余则是少量普通水泥中通常所可能存在的成分。熟料的矿物组成（重量%）为：

硅酸钡  20～70

硅酸钡钙  20～70

铁铝酸钡  0～10

硫铝酸盐  0～10

铁酸盐  0～5。

组成中的硅酸钡，主要是硅酸二钡（Ba2SiO4），可提供和保证水泥的早期强度，硅酸钡钙则可在此早期强度基础上与之配合，进一步提高和保证水泥的后期强度。通过这两种组分适当比例的相互配合，可明显改善和提高水泥的性能，克服了目前单一靠硅酸钡成分决定水泥强度的局限和不足，解决了水泥强度方面的倒缩现象，并扩大了水泥的适用范围。表3的结果显示了熟 料中这两种组分含量比例的改变对水泥强度性能的影响。可以看出当硅酸钡的含量适度降低和/或硅酸钡钙的含量适度增高时，水泥的早期强度低，后期强度高;反之，则水泥的早期强度提高，后期强度更好。因此二者相互配合能使水泥性能更加完善。

虽然硅酸钡和硅酸钡钙是构成本发明水泥熟料的两种主体及关键矿物组分，但如同其它各种水泥一样，铁铝酸钡、硫铝酸盐、铁酸盐等中的一种或几种也是在熟料烧制过程中随所用生料矿石所必然会带入的几种主要杂质组分，此外也还可能有其它一些杂质成分。

如上述有关文献所指出的那样，钡水泥生料的煅烧在工艺上一般没有什么困难。由于含硫酸钡的重晶石矿石煅烧温度高，因此本发明特别提出以含碳酸钡的毒重石矿石作为钡矿石生料烧制水泥熟料。一方面因其烧成温度一般仅为1320～1390℃，不仅比上述文献报道的钡水泥烧成温度低110～200℃，比普通硅酸盐水泥的烧成温度也低60～100℃，并且无需任何附加的还原条件及脱硫措施，制造方法十分简便，可完全采用现在普通水泥的生产工艺制造。另一方面，以毒重石作为钡矿石原料，煅烧后可直接得到含有适当比例的硅酸钡和硅酸钡钙两种主体矿物组分的熟料。将烧成的水泥熟料按普通制成水泥的方法与高炉渣、磷渣、电厂液态渣及硅酸盐熟料等高活性材料中的一种或几种，以及适量的石膏调凝剂混合磨细，以改善水化产物Ba（OH）2易溶失的缺点，增加水泥石的致密性，形成良好稳定性的水硬性钡水泥。此制成水泥中的化学组成（重量%）为：BaO 50～75，CaO 3～20，Al2O30.5～5，SiO210～18，Fe2O31～8，SO30～5。

表1所示的是以毒重石、瓷石、石英砂和铁粉为原料制备本发明钡水泥的实例的生料化学成分，及在1320～1390℃下按普通硅酸盐水泥生产工艺烧成的水泥熟料中的两主体矿物成分比例。经X线衍射测定，此两主体成分硅酸钡的化学式为Ba2SiO4，硅酸钡钙的化学式为Ba1.55Ca0.45SiO4。将各例熟料与5-15%的常规高活性材料及适量石膏混合磨细制成的水硬性钡水泥的相应化学成分（重量%）见表2。

对此两例钡水泥进行物理性能的检则结果见表3。此结果显示出改变熟料中硅酸钡与硅酸钡钙两组分的相对比例含量可将水泥在早期强度和晚期强度方面的性能调整到所希望的最佳范围。表中结果还显示出，此两种主体成分的配合可显著提高水泥的密度，因此有利于提高对γ射线、X射线等放射性辐射的防护性能。以226Ra和60Co高能辐射源检测此两例水泥的防辐射性能结果如表4所示，表中的μ为线吸收系数（单位cm-1）。

此外，本发明钡水泥还具有很高的抗硫酸盐浸蚀性能。将上述例1的本发明水泥分别以自来水和5%硫酸镁溶液养护的结果如表5所示。此结果清楚显示，与普通水泥相反，在硫酸盐条件下的水泥强度比自然水养护条件下的强度还要高，证实了其所具有的优异抗腐蚀性能。

表1 生 料 化 学 成 分 （％） 例1 例2 SiO2 10.17 12.51 Fe2O3 4.30 1.70 Al2O3 0.92 0.59 CaO 3.31 2.75 BaO 56.41 57.30 MgO 0.59 0.40 熟 料 成 分 （％） Ba2SiO4 20～25 40～45 Ba1.55Ca0.45SiO4 50～55 35～40

表2 烧失量（％） SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO BaO 例1 0.4～0.45 14.5～15.0 4.3～6.0 1.0～2.5 5～15 60～65 例2 0.4～0.45 14.5～16 2.2～3.5 0.5～2.0 5～16 63～68

表4 光量子能量（kev) 60 88 356 例1（μ） 5.14 4.04 1.02 例2（μ） 5.19 4.32 1.54

表5 抗折强度MPa 抗压强度MPa 3天 28天 3天 28天 自来水养护 0.4 8.7 1.2 59.1 5％MgSO4溶液养护 0.6 9.2 1.7 65.6