FR3143023A1 - Clinker de ciment a bas carbone et son procede de preparation - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un clinker de ciment à bas carbone, ayant les plages de paramètre suivantes : coefficient d'alcalinité C : 1,0 ≤ C ≤ 1,5 ; rapport aluminium soufre P : P < 1,92 rapport aluminium-silicium N ; N < 1 ; et coefficient de saturation de calcaire Cs : 0,9 ≤ Cs ≤ 1,0. pas de figure
Description
La description concerne le domaine de préparation de ciment, et plus spécifiquement, un clinker de ciment à bas carbone et un de ses procédés de préparation.
ARRIERE-PLAN
Dans le ciment de Portland, le contributeur primaire à la résistance est le minéral alite (une solution solide de silicate de tricalcium, C3S) qui se forme à environ 1450 °C, présentant une teneur en CaO importante jusqu'à 73,7 %. Ainsi, les émissions de carbone élevées associées avec un clinker de ciment de Portland proviennent principalement du processus de formation à haute température des minéraux alite. Quand il est comparé à la bélite (une solution solide de silicate de dicalcium, C2S) qui contient 65,1 % de CaO et se forme rapidement à des températures dépassant 1250 °C, la bélite démontre des émissions de carbone réduites avec une diminution proportionnelle de consommation d'énergie et d'émissions de carbone. Le sulfoaluminate de calcium anhydre (C4A3Ṩ) présente une teneur en CaO de 36,8 % et se forme à une température plus basse (1300 °C). De plus le sulfosilicate de calcium (ternésite, C5S2Ṩ) contenant 58,33 % de CaO, émerge de la réaction entre la bélite et l'anhydrite à des températures se situant dans la plage de 1150 à 1250 °C. Ainsi, ces deux matériaux minéraux présentent des propriétés sauvegardant de l'énergie et contribuent à de faibles émissions. En effectuant des calculs soigneux des émissions de carbone, il a été déterminé que les émissions de carbone de différents minéraux, notamment C3S, C2S, C4A3Ṩ et C5S2Ṩ, s'élèvent à 579 kg/t, 511 kg/t, 216 kg/t et 458 kg/t, respectivement. En conséquence, le progrès d'un nouveau clinker de ciment à bas carbone, principalement composé de minéraux tels que C2S, C4A3Ṩ et C5S2Ṩ, qui ont une teneur en calcium plus faible et des exigences en énergie réduites, émerge comme une stratégie pratique pour accomplir la réduction de carbone dans l'industrie du ciment.
Le clinker de ciment sulfoaluminate de calcium est constitué principalement de minéraux tels que C4A3Ṩ, C2S et l'aluminoferrite de tétracalcium (C4AF). Malgré sa classification comme clinker de ciment à bas carbone, la fabrication de clinker de ciment de sulfoaluminate de calcium demande l'utilisation importante de ressources non renouvelables, en particulier de la bauxite de haute qualité (Al2O3> 60 %). En conséquence, le processus de fabrication résulte dans des dépenses élevées et limite la mise en œuvre à grande échelle du clinker de ciment de sulfoaluminate de calcium. De plus, le ciment de sulfoaluminate de calcium démontre une croissance de résistance limitée durant les stades ultérieurs, et il y a même un risque de résistance diminuée, qui qualifie principalement le ciment de sulfoaluminate de calcium pour une utilisation dans les projets de construction urgents.
Pour traiter les défauts techniques mentionnés ci-dessus, la description augmente la teneur de bélite ou incorpore de la ternésite pour produire un clinker de ciment à bas carbone. Cela résulte dans des performances améliorées du clinker de ciment de sulfoaluminate de calcium classique à mesure qu'il subit les processus de maturation et de progrès suivant sa production. L'hydratation du clinker de ciment implique des interactions complexes parmi les différents composés. Par exemple, les produits d'hydratation de C4A3Ṩ stimulent l'hydratation de C5S2Ṩ, et les produits d'hydratation excessifs de C5S2Ṩ inhiberont l'hydratation de C2S. En résultat, il est crucial de planifier et de réguler les proportions des différents minéraux. La description traite le défi de contrôler le rapport de composition entre les minéraux dans le clinker de ciment à bas carbone, obtenant un contrôle ciblé et stable pour produire le clinker de ciment à bas carbone avec des performances excellentes dans à la fois les stades précoces et ultérieurs.
RESUME
La description fournit un procédé pour formuler et préparer un clinker de ciment à bas carbone. Le clinker de ciment à bas carbone présente des émissions de carbone réduites et des performances excellentes, avec des résistances supérieures dans à la fois les stades précoces et ultérieurs par rapport au clinker de ciment de Porltland ordinaire.
La composition du clinker de ciment à bas carbone est définie par les plages de valeurs spécifiques pour les paramètres suivants :
coefficient d'alcalinité C : 1,0 ≤ C ≤ 1,5 ;
rapport aluminium-soufre P : P < 1,92 ;
rapport aluminium-silicium N : N < 1 ; et
coefficient de saturation de calcaire Cs : 0,9 ≤ Cs ≤ 1,0.
Dans une classe de ce mode de réalisation, le clinker de ciment à bas carbone comprend les matières brutes comme suit :
calcaire ou calcaire de bas grade (calcaire avec une teneur en CaO de moins de 45 %) ;
bauxite, bauxite de bas grade (bauxite avec une teneur en Al2O3de moins de 50 %), cendres volantes, cendres d'alumine, boue rouge et gangue de charbon ;
phosphogypse, gypse de désulfurisation ou anhydrite ;
sable ou silice ; et
laitier, laitier d'acier, laitier de carbure ou laitier de lithium.
Un procédé de préparation de clinker de ciment à bas carbone, comprenant :
(1) mesurer les compositions chimiques des matières brutes pour identifier les niveaux d'oxydes dans chaque type des matières brutes ;
(2) désigner la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone en utilisant les plages spécifiques du coefficient d'alcalinité C, du rapport alumine-soufre P, du rapport alumine-silice N et du coefficient de saturation de calcaire Cs ; ou, utiliser les plages spécifiques du coefficient d'alcalinité C, du rapport alumine-soufre P, du rapport alumine-silice N et du coefficient de saturation de calcaire Cs, pour déterminer les valeurs spécifiques des paramètres et dériver la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone ;
(3) calculer les rapports des matières brutes dans le clinker de ciment à bas carbone selon les niveaux des oxydes dans chaque type des matières brutes et la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone ;
(4) peser les matières brutes selon les rapports calculés déterminés dans 3) ; broyer et mélanger les matières brutes pour obtenir un mélange brut ;
(5) calciner le mélange brut à 1100 à 1350 °C durant 30 à 120 minutes ; et
(6) refroidir le mélange brut calciné par un refroidisseur à grille ou des procédés de refroidissement d'air à base de laboratoire ; ajouter une certaine quantité de gypse au mélange brut refroidi ; broyer le mélange obtenu pour obtenir une finesse avec une surface spécifique de 30 à 350 m2/kg ou un résidu d'au-dessous de 20 % sur un tamis de 45 µm, produisant ainsi le clinker de ciment à bas carbone.
Dans une classe de ce mode de réalisation, dans 2), les valeurs spécifiques des paramètres sont calculées en utilisant les formules suivantes :
,
,
, et
;
,
,
, et
;
où, cinq oxydes CaO, Al2O3, SO3, SiO2et Fe2O3sont exprimés en pourcentages en masse ; le coefficient de saturation de calcaire Cs considère la teneur de SO3pour réguler la proportion de chaux et de silicate, et est ajusté sur la base du coefficient d'alcalinité C.
Les avantages suivants sont associés avec la description.
1. La description fournit une plage spécifique de chaque valeur de paramètre pour le clinker de ciment à bas carbone. Ces plages spécifiques permettent le contrôle sur les proportions et la composition des différents minéraux dans le clinker de ciment à bas carbone.
2. La plage spécifique de chaque valeur de paramètre assure un rapport idéal de composition de minéraux dans le clinker de ciment à bas carbone. Le rapport favorise une interaction coordonnée parmi les différents minéraux et composés présents quand ils sont exposés à l'eau, conduisant au développement d'une résistance améliorée et des performances globales du produit de ciment final.
3. Considérant la contrainte du coefficient d'alcalinité C classique dans le clinker de ciment classique, avec les caractéristiques de la composition minérale et de la teneur dans le clinker de ciment à bas carbone, un coefficient d'alcalinité C révisé dénommé le coefficient de saturation de calcaire Cs est introduit. Cet ajustement améliore la formulation scientifique et standardisée du clinker de ciment à bas carbone, le rendant plus approprié pour les processus de production pratiques.
4. L'utilisation du clinker de ciment à bas carbone conduit à une diminution importante des émissions de carbone. A la différence du clinker de ciment de Portland, le clinker de ciment a bas carbone permet une réduction de la température de calcination de plus de 100 °C. Cette réduction se traduit par une diminution de la consommation d'énergie de plus de 10 %, une réduction dans l'utilisation du calcaire de plus de 10 % et une diminution d'émission de dioxyde de carbone dépassant 20 %. Ces progrès jouent un rôle vital pour atteindre l'objectif de l'industrie du ciment pour la cible « double carbone ».
5. Les matières brutes employées dans le clinker de ciment à bas carbone proviennent de diverses origines. Les caractéristiques de teneur en calcium abaissée et de carbonisation réduite améliorent la faisabilité d'utiliser différents sous-produits de bas grade ou industriels, tels que le calcaire de bas grade, le phosphogypse, les cendres volantes et la boue rouge. Cela conduit à une réduction significative des coûts de production pour les sociétés et fournit des avantages économiques et socio-environnementaux importants.
Le clinker de ciment à bas carbone démontre des performances excellentes, comparables ou même dépassant celles du clinker de ciment de Portland courant. Cela souligne sa versatilité prometteuse pour une large mise en œuvre et comme alternative faisable au ciment de Portland ordinaire, qui à son tour contribue significativement au progrès durable de l'industrie du ciment.
pour encore illustrer la description, des modes de réalisation détaillant le clinker de ciment à bas carbone et un de ses procédés de préparation sont décrits ci-dessous. Il doit être noté que les modes de réalisation suivants sont destinés à décrire et non à limiter la description.
La composition du clinker de ciment à bas carbone est définie par les plages de valeurs spécifiques pour les paramètres suivants :
coefficient d'alcalinité C : 1,0 ≤ C ≤ 1,5 ;
rapport aluminium soufre P : P < 1,92
rapport aluminium-silicium N ; N < 1 ; et
coefficient de saturation de calcaire Cs : 0,9 ≤ Cs ≤ 1,0 ;
Le clinker de ciment à bas carbone comprend cinq types de matières brutes, comprenant :
le calcaire ou le calcaire de bas grade (calcaire avec une teneur en CaO de moins de 45 % ;
la bauxite, la bauxite de bas grade (bauxite avec une teneur en Al2O3de moins de 50 %), les cendres volantes, les cendres d'alumine, la boue rouge ou la gangue de charbon ;
le phosphogypse, le gypse de désulfurisation ou l'anhydrite ;
le sable ou la silice ; et
le laitier, le laitier d'acier, le laitier de carbure, le laitier de lithium.
Un procédé de préparation de clinker de ciment à bas carbone, comprenant :
(1) la mesure des compositions chimiques des matières brutes pour identifier le niveau des oxydes dans chaque type des matières brutes ;
(2) La désignation de la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone en utilisant les plages spécifiques du coefficient d'alcalinité C, du rapport alumine-soufre P, du rapport alumine-silice N et du coefficient de saturation de calcaire Cs ; ou, l'utilisation des plages spécifiques du coefficient d'alcalinité, C, du rapport alumine-soufre P, du rapport alumine-silice N et du coefficient de saturation de calcaire Cs, pour déterminer les valeurs spécifiques des paramètres et dériver la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone ;
(3) le calcul des rapports des matières brutes dans le clinker de ciment à bas carbone selon les niveaux des oxydes dans chaque type des matières brutes et la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone ;
(4) la pesée des matières brutes selon les rapports calculés déterminés dans 3) ; le broyage et le mélange des matières brutes pour obtenir un mélange brut ;
(5) la calcination du mélange brut à 1100 à 1350 °C durant 30 à 120 minutes ; et
(6) le refroidissement du mélange brut calciné par un refroidisseur à grille ou des procédés de refroidissement d'air à base de laboratoire ; l'addition d'une certaine quantité de gypse au mélange brut refroidi ; le broyage du mélange brut pour obtenir une finesse avec une surface spécifique de 300 à 350 m2/kg ou un résidu au-dessous de 20 % (de préférence au-dessous de 15 %) sur un tamis de 45 µm, produisant ainsi le clinker de ciment à bas carbone.
Dans une classe de ce mode de réalisation, dans 2), les valeurs spécifiques des paramètres sont calculée en utilisant les formules suivantes :
,
,
, et
;
,
,
, et
;
où, cinq oxydes CaO, Al2O3, SO3, SiO2et Fe2O3sont exprimés en pourcentages en masse ; le coefficient de saturation de calcaire Cs considère la teneur de SO3pour réguler la proportion de chaux et de silicate et est ajusté sur la base du coefficient d'alcalinité C.
L'exigence pour définir des plages spécifiques des valeurs de paramètres pour la composition d'oxyde du clinker de ciment à bas carbone provient des considérations suivantes : les propriétés de résistance du clinker de ciment dépendent de l'interaction et de la coopération de divers minéraux tout au long de la procédure d'hydratation. Les plages spécifiques assurent que la composition minérale du clinker de ciment à bas carbone est dans un état optimalement équilibré et bien apparié. Tout en améliorant la réactivité des minéraux de basse activité tels que le sulfoaluminate de calcium et la bélite dans le clinker de ciment à bas carbone, les plages spécifiques assurent aussi l'équilibre optimal dans les rapports de teneur de minéraux cruciaux, tels que le sulfoaluminate de calcium, aux minéraux comme le gypse libre ou la bélite dans le clinker de ciment à bas carbone. De plus, les plages spécifiques atteignent la coordination et la collaboration spatiales et temporelles optimales entre les produits d'hydratation cristallins tels que l'ettringite et les produits d'hydratation de type gel comme l'hydrate de silicate de calcium (C-S-H), assurant des performances excellentes tout le long des stades précoce, moyen et ultérieur du clinker de ciment à bas carbone.
Par rapport aux procédés courants qui impliquent une étape de calcination secondaire pour les clinkers de ciment classiques contenant des minéraux comme le sulfoaluminate de calcium, le clinker de ciment à bas carbone exige juste une seule étape de calcination. Cela simplifie le processus, réduit l'utilisation d'énergie, diminue les émissions, abaisse les coûts, et améliore l'efficacité de production.
Le procédé décrit modifie les plages spécifiques des valeurs de paramètre pour que le clinker de ciment contrôle les rapports de composition minérale dans le clinker de ciment à bas carbone. La résistance précoce du ciment dépend de l'hydratation rapide du minéral de clinker C4A3Ṩ, la résistance à mi-stade est aidée par l'hydratation de C5S2Ṩ, et la résistance de stade ultérieur provient principalement de l'hydratation de C2S. Les processus d'hydratation de divers minéraux dans le clinker de ciment sont interassociés plutôt qu'indépendants. Ainsi, un choix bien fondé et la régulation des composants minéraux dans le clinker de ciment contribuent à créer un clinker de ciment à bas carbone avec des performances et des résultats d'application excellents.
Pour clarifier la description et améliorer la compréhension des solutions et avantages techniques, ce qui suit va offrir une description détaillée de la description en utilisant les exemples et les illustrations jointes.
Le tableau1montre les compositions d'oxyde des matières brutes utilisées dans les exemples.
Tableau1Compositions d'oxyde des matières brutes (% en poids)
| Pourcentage en poids (% en poids) | |||||||
| Types de matières brutes | LOI | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 |
| Calcaire Bauxite Cendres volantes Phosphogypse | 42,64 16,00 2,32 6,12 | 0,61 21,72 52,47 1,03 | 0,05 52,40 34,02 0,60 | 0,19 7,63 2,92 0,25 | 55,9 4,80 38,61 | 0,01 0,69 2,57 | 0,42 / 0,27 49,89 |
Les tableaux2et3montrent les valeurs de taux et les compositions d'oxyde correspondantes pour un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple.
Tableau2Valeurs de taux pour un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple1
Tableau3Composition d'oxyde d'un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple1
| Valeur de taux Valeur numérique | Cs 0,95 | C 1,09 | P 1,49 | N 0,84 |
| Oxyde Pourcentage en poids % en poids | CaO 52,56 | Al2O3 16,73 | SO3 10,11 | SiO2 17,97 | Fe2O3 2,63 |
Les matières brutes, comprenant les cendres volantes, le phosphogypse, le calcaire et la bauxite ont été finement broyées. Suivant les valeurs de taux spécifiques, les compositions d'oxyde ont été établies et les matières brutes sont proportionnées sur la base des composants d'oxyde. Les matières brutes ont été pesées, broyées et mélangées dans un moulin pour former un mélange brut. Le mélange brut a été mélangé avec une certaine quantité d'eau ou d'alcool, pressé en un gâteau mince circulaire avec un diamètre de 3 cm et ensuite séché dans un four de séchage. Ensuite, le mince gâteau circulaire a été chauffé dans un four électrique à haute température utilisant une tige de molybdène de silicium. La température a été graduellement augmentée à une vitesse de 5 °C/min jusqu'à atteindre 1200 °C, auquel point elle a été maintenue stationnaire durant 30 minutes. Après le chauffage, le mince gâteau circulaire a été enlevé et refroidi rapidement en utilisant un écoulement d'air, résultant dans la formation d'un bloc de clinker. Le bloc de clinker a été ensuite concassé et finement broyé. Une mesure a révélé que le clinker finement broyé laissait un résidu de 8,9 % sur un tamis de 45 µm.
Les tableaux4et5montrent les valeurs de taux et les compositions d'oxyde correspondantes pour un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple.
Tableau4Valeurs de taux pour un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple2
Tableau5Compositions d'oxyde d'un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple2
| Valeur de taux Valeur numérique | Cs 0,947 | C 1,16 | P 1,08 | N 0,95 |
| Oxyde Pourcentage en poids % en poids | CaO 51,0 | Al2O3 16,68 | SO3 13,93 | SiO2 15,75 | Fe2O3 2,64 |
Les matières brutes, comprenant les cendres volantes, le phosphogypse, le calcaire et la bauxite ont été finement broyées. Suivant les valeurs de taux spécifiques, les compositions d'oxyde ont été établies et les matières brutes sont proportionnées sur la base des composants d'oxyde. Les matières brutes ont été pesées, broyées et mélangées dans un moulin pour former un mélange brut. Le mélange brut a été mélangé avec une certaine quantité d'eau ou d'alcool, pressé en un gâteau mince circulaire avec un diamètre de 10 cm et ensuite séché dans un four de séchage. Ensuite, le gâteau mince circulaire a été chauffé dans un four électrique à haute température utilisant une tige de molybdène de silicium. La température a été graduellement augmentée à une vitesse de 5 °C/min jusqu'à atteindre 1250 °C, auquel point elle a été maintenue stationnaire durant 60 minutes. Après le chauffage, le mince gâteau circulaire a été enlevé et refroidi rapidement en utilisant un écoulement d'air, résultant dans la formation d'un bloc de clinker. Le bloc de clinker a été ensuite concassé et finement broyé. Une mesure a révélé que le clinker finement broyé laissait un résidu de 9,1 % sur un tamis de 45 µm.
Les tableaux6et7montrent les valeurs de taux et la composition d'oxyde correspondante pour un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple.
Tableau6Valeurs de taux pour un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple3
Tableau7Composition d'oxyde d'un clinker de ciment à bas carbone préparé dans l'exemple3
| Valeur de taux Valeur numérique | Cs 0,949 | C 1,08 | P 1,53 | N 0,78 |
| Oxyde Pourcentage en poids % en poids | CaO 53,25 | Al2O3 16,05 | SO3 9,8 | SiO2 19,25 | Fe2O3 1,65 |
Les matières brutes, comprenant les cendres volantes, le phosphogypse, le calcaire et la bauxite ont été finement broyées. Suivant les valeurs de taux spécifiques, les compositions d'oxyde ont été établies et les matières brutes sont proportionnées sur la base des composants d'oxyde. Les matières brutes ont été pesées, broyées et mélangées dans un moulin pour former un mélange brut. Le mélange brut a été mélangé avec une certaine quantité d'eau ou d'alcool, pressé en un gâteau mince circulaire avec un diamètre de 10 cm et ensuite séché dans un four de séchage. Ensuite, le mince gâteau circulaire a été chauffé dans un four électrique à haute température utilisant une tige de molybdène de silicium. La température a été graduellement augmentée à une vitesse de 5 °C/min jusqu'à atteindre 1300 °C, auquel point elle a été maintenue stationnaire durant 50 minutes. Après le chauffage, le mince gâteau circulaire a été enlevé et refroidi rapidement en utilisant un écoulement d'air, résultant dans la formation d'un bloc de clinker. Le bloc de clinker a été ensuite concassé et finement broyé. Une mesure a révélé que le clinker finement broyé laissait un résidu de 8,7 % sur un tamis de 45 µm.
Analyse de diffraction aux rayons X (XRD)
Des analyses de XRD ont été effectuées sur les clinkers de ciment à bas carbone préparés dans les exemples 1 à 3. La vitesse de scannage était réglée à 4°/min, en utilisant une taille d'étape de 0,01°. Les résultats des analyses XRD sont montrés sur la . La révèle l'absence de pics de diffraction importants associés avec la chaux libre (f-CaO), indiquant la formation complète du clinker de ciment à bas carbone à la température spécifique. Dans l'exemple1, le clinker de ciment à bas carbone était calciné à 1200 °C, alors que dans l'exemple2, le clinker de ciment à bas carbone était calciné à 1250 °C. Un pic de diffraction fort de C5S2Ṩ dans le clinker de ciment à bas carbone des exemples1et2confirme la formation réussie de C5S2Ṩ dans ces conditions expérimentales, avec une structure cristalline bien développée. De plus, le clinker de ciment à bas carbone de l'exemple3, calciné à 1300 °C, présente la présence d'α-C2S de haute activité. Les résultats indiquent que sous les valeurs de taux spécifiées, les compositions minérales du clinker de ciment donnent un équilibre optimal. Cette condition permet la présence simultanée des minéraux de faible activité comme C5S2Ṩ et les minéraux de défi coexistants comme C4A3Ṩ dans le clinker de ciment à bas carbone, tout en maintenant une activité cristalline élevée dans les deux minéraux de faible activité C5S2Ṩ et C2S. De plus, les valeurs de taux assurent une quantité spécifique de f-CaSO4dans le clinker de ciment à bas carbone. La présence de f-CaSO4facilite la formation d'ettringite par des réactions d'hydratation impliquant C4A3Ṩ, en conséquence améliorant le développement de la résistance du ciment. De plus, une teneur légèrement élevée de f-CaSO4dans le clinker de ciment à bas carbone assure la formation et l'endurance de C5S2Ṩ dans des conditions de température spécifiques, favorisant simultanément la transformation du minéral de faible activité C2S dans le clinker de ciment à bas carbone en α-C2S.
Tests de résistance compressive de mortier de ciment
Dans chaque exemple, le clinker de ciment à bas carbone était complémenté avec une quantité appropriée de gypse, maintenant un rapport eau-à-liant de 0,5 et un rapport sable-à-liant de 3. Le mélange résultant a été utilisé pour effectuer un test sur la résistance du mortier. Un ciment de référence a été utilisé pour des objectifs comparatifs, subissant le même test de résistance de mortier tout en adhérant à un rapport eau-à-liant et un rapport sable-à-liant identiques. Les résistances compressives des deux ciment de référence et des mortiers de ciment constitués à partir du clinker de ciment à bas carbone dans les exemples1 à 3ont été évaluées à des périodes de durcissement différentes, en particulier à 1 jour, 3 jours, 7 jours, 28 jours et 90 jours, comme décrit sur la . La indique que le mortier de ciment constitué à partir du clinker de ciment à bas carbone présente des résistances supérieures à 1 jour et 3 jours, au contraire du ciment de référence. Le mortier de ciment constitué du clinker de ciment à bas carbone atteint un niveau de résistance équivalent à la résistance du jour 7 du ciment de référence en juste 3 jours. La résistance à 28 jours du mortier de ciment, préparé à partir du clinker de ciment à bas carbone, est comparable à celle du ciment de référence. De plus, à mesure que le temps progresse, la résistance à 90 jours du mortier de ciment préparé à partir du clinker de ciment à bas carbone dépasse graduellement celle du ciment de référence. La performance de résistance du clinker de ciment est déterminée par la combinaison optimisée de divers minéraux dans le clinker de ciment. Quand il est exposé aux valeurs de taux spécifiques, le clinker de ciment assure les proportions minérales optimales, entretenant un effet d'hydratation synergique parmi les minéraux et soutenant la stabilité de la résistance. De plus, le clinker de ciment à bas carbone présente des performances comparables ou même supérieures au clinker de ciment de Portland ordinaire. Les résultats suggèrent que le potentiel du clinker de ciment à bas carbone à remplacer le clinker de ciment de Portland ordinaire, contribuant finalement à une diminution des émissions de carbone.
Il sera évident à l'homme du métier que des changements et des modifications peuvent être faits, et ainsi, le but dans les revendications jointes est de couvrir tous ces changements et modifications.
Claims (4)
- Clinker de ciment à bas carbone, ayant les plages de paramètres suivantes :
Coefficient d'alcalinité C : 1,0 ≤ C ≤ 1,5 ;
rapport aluminium-soufre P : P < 1,92 ;
rapport aluminium-silicium N : N < 1 ; et
coefficient de saturation de calcaire Cs : 0,9 ≤ Cs < 1,0. - Clinker de ciment à bas carbone selon la revendication 1, dans lequel le clinker de ciment à bas carbone comprend les matières brutes comme suit :
calcaire ou calcaire de bas grade ;
bauxite, bauxite de bas grade, cendres volantes, cendres d'alumine, boue rouge ou gangue de charbon ;
phosphogypse, gypse de désulfurisation ou anhydrite ;
sable ou silice ; et
laitier, laitier en acier, laitier en carbure ou laitier en lithium. - Procédé de préparation du clinker de ciment à bas carbone selon la revendication 1, le procédé comprenant :
(1) la mesure des compositions chimiques des matières brutes pour identifier les niveaux d'oxydes dans chaque type des matières brutes ;
(2) la désignation de la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone en utilisant les plages spécifiques du coefficient d'alcalinité C, du rapport alumine-soufre, du rapport alumine-silicium N et du coefficient de saturation de calcaire Cs ; ou l'utilisation des plages spécifiques du coefficient d'alcalinité C, du rapport alumine-soufre P, du rapport alumine-silicium N et du coefficient de saturation du calcaire Cs, pour déterminer les valeurs spécifiques des paramètres et dériver la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone ;
(3) le calcul des rapports des matières brutes dans le clinker de ciment à bas carbone selon les niveaux des oxydes dans chaque type des matières brutes et la composition des oxydes dans le clinker de ciment à bas carbone ;
(4) la pesée des matières brutes selon les rapports calculés déterminés dans 3) ; le broyage et le mélange des matières brutes pour obtenir un mélange brut ;
(5) la calcination du mélange brut à 1100 à 1350 °C durant 30 à 120 minutes ; et
(6) le refroidissement du mélange brut calciné à travers un refroidisseur à grille ou des procédés de refroidissement à l'air à base de laboratoire ; l'addition d'une certaine quantité de gypse au mélange brut refroidi ; le broyage du mélange résultant pour obtenir une finesse avec une surface spécifique de 300 à 350 m2/kg ou un résidu d'au-dessous de 20 % sur un tamis de 45 m, produisant ainsi le clinker de ciment à bas carbone. - Procédé selon la revendication 3, dans lequel dans 2), les valeurs spécifiques des paramètres sont calculées en utilisant les formule suivantes :
où, cinq oxydes CaO, Al2O3, SO3, SiO2et Fe2O3sont exprimés en pourcentages en masse ; le coefficient de saturation de calcaire Cs considère la teneur de SO3pour réguler la proportion de chaux et de silicate et est ajusté sur la base du coefficient d'alcalinité C.
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