CN101337777B - 一种新型低碳复合水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型低碳复合水泥，特别是一种利用固结脱硫剂燃烧生成的低碳固结性粉煤渣生产的水泥.本发明的低碳复合水泥含固结性粉煤渣60～85，水泥熟料12～30，矿渣5～15，石膏1～8，激发剂0.4～2和生石灰3～15。本发明激发剂配方为：碳酸钠Na2CO30.1～0.5，硫酸钠Na2SO40.1～0.5，氢氧化钠NaOH0.1～0.5和硅酸钠Na2SiO30.1～0.5。本发明采用固结脱硫剂燃烧形成的低碳粉煤渣，可全部应用于水泥生产，节约了生产成本；粉煤渣的掺入量大，使粉煤渣的利用产业化、规模化，大大减少粉煤灰对环境的污染，有利于环境保护和生态平衡。

Description

一种新型低碳复合水泥
技术领域
本发明涉及一种新型低碳复合水泥，特别是一种利用固结脱硫剂燃烧生成的低碳固结性粉煤渣生产的水泥。
技术背景
我国的能源结构85％是燃煤结构，产生大量的二氧化硫有害气体和煤灰、煤渣。大部分煤灰、煤渣得不到综合利用，其堆存和存放会占用耕地，浸出的有害元素和扬尘会对周围生态环境造成严重危害，因此必须对粉煤灰进行综合利用。为此人们做了大量研究，将燃烧后的煤灰和煤渣用于水泥生产，既可以减少环境污染，又可以降低水泥成本。
专利申请CN91107132.6公开了一种复合水泥及其掺加剂，该复合水泥中掺加了粉煤灰，但该发明并没有解决生产出来的水泥韧性及脆性比较差，从而使混凝土抗裂性能差、容易裂缝的难题，该发明也没有指明能否改善水泥的后期强度。
专利ZL99109932公开了一种由水泥熟料、石膏、混合料和激发剂配制的复合水泥，其混合料由矿渣和粉煤灰制成，激发剂主要成份为氢氧化钙和碳酸钙，各物料的重量配比为：525号硅酸盐水泥熟料23～45％；混合料为42～66.5％，其中：矿渣为混合料总重量的40～60％，粉煤灰为混合料总重量的60～40％；石膏4～5％；激发剂6～10％，其中：氢氧化钙为60％，碳酸钠为40％。此专利虽然对水泥强度及抗折抗压强度等性质有所提高，但其缺点为掺入的粉煤灰含量不高，对粉煤灰的利用不足，对环境污染治理的效果不明显；使用的激发剂比例过高，从而使成本提高。
专利申请CN200710057165.2公开了一种用于循环流化床锅炉的脱硫剂及其制备方法和使用方法，以及一种粉煤灰低热水泥的制备方法。其脱硫剂的重量百分比组成为：生石灰70～95％，萤石1～10％，锌渣1～10％，硅锰铁渣1～10％，钛渣1～10％。其水泥的重量百分比组成：改性粉煤灰42～81％，强度为50～65Mpa的水泥熟料15～50％，碱性激发剂3～9％，高炉矿渣0～20％，石膏1～5％。其改性粉煤灰是通过该发明的脱硫剂燃烧而成的，因其脱硫剂没有降低粉煤灰含碳量的效果，所以该发明中粉煤灰的含碳量较高。虽然该发明的水泥中改性粉煤灰的掺入量有所提高，但因粉煤灰的高碳仍不能使其全部的应用于水泥生产，因而对粉煤灰的利用仍然不足，不利于环境污染的治理和成本的降低。同时，使用的激发剂比例较高，从而使成本提高。
发明内容
针对目前利用煤灰和煤渣生产水泥的缺陷，本发明提供了一种低碳粉煤渣生产的水泥，本水泥利用了使用固结脱硫剂脱硫燃烧形成的固结性粉煤渣，由于此种粉煤渣含碳量低、品质高可全部用于水泥的生产，从而克服了目前粉煤灰只有25～50％可以用于水泥生产的难题，从而节约了成本，解决了粉煤灰堆积对环境的污染，为企业取得良好的经济效益。
固结性粉煤渣是利用固结性脱硫剂燃烧生成的煤灰和煤渣，粉煤渣是高硅、高铝、低钙的硅酸盐玻璃体，其结构牢固，活性差，必须将Si-O键和Al-O键断裂，才能提高粉煤渣活性，反应形成新的水硬性和气硬性水化产物。而Si-O键的断裂，主要受碱度影响。同时，硫酸盐激活作用也可以促进粉煤渣玻璃体的解体，使粉煤渣活性的提高，加速对水硬性和气硬性胶凝物质的形成。这种经过解体作用的粉煤渣可生产32.5#、42.5#水泥，该水泥可用于建筑工程、水利工程、公路建设，也可做优质高强混凝土。
本发明使用的固结粉煤渣是通过以下配方的固结脱硫剂燃烧后形成，固结脱硫剂的配方为：生石灰60～95、硅灰石1～8、氯化钙1～6、页岩1～10、石盐1～8；优选为生石灰78～94、硅灰石1.5～6、氯化钙1.5～4、页岩1.5～7、石盐1.5～5。本发明中使用的固结粉煤渣通过钙硫比2～9∶1，优选为3～7∶1烧结而成。因其脱硫燃烧后的粉煤灰含碳量仅为3～5％，而且品质高，从而可以全部用于水泥生产。
本发明的粉煤渣低碳复合水泥由利用固结脱硫燃烧生成的低碳粉煤渣、水泥熟料、矿渣、石膏、激发剂和生石灰配制而成。
以下各组分的重量以重量份计。
本发明的粉煤渣低碳复合水泥含固结性粉煤渣60～85，水泥熟料12～30，矿渣5～15，石膏1～8，激发剂0.4～2和生石灰3～15。
本发明的优选方案为：固结性粉煤渣70～80，水泥熟料15～25，矿渣10～12，石膏1～5，激发剂1～1.6和生石灰3～10。
本发明的优选方案为：所述的石膏是二水石膏、半水石膏、化学石膏或烧石膏。
本发明激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO30.1～0.5，硫酸钠Na2SO40.1～0.5，氢氧化钠NaOH 0.1～0.5和硅酸钠Na2SiO30.1～0.5。
本发明激发剂的第一优选方案为：碳酸钠Na2CO30.08～0.4，硫酸钠Na2SO40.08～0.4，氢氧化钠NaOH0.08～0.4，硅酸钠Na2SiO30.08～0.4和氢氧化钙Ca(OH)20.08～0.4。
本发明激发剂的第二优选方案为：碳酸钠Na2CO30.25～0.4，硫酸钠Na2SO40.25～0.4，氢氧化钠NaOH 0.25～0.4和硅酸钠Na2SiO30.25～0.4。
本发明激发剂的第三优选方案为：碳酸钠Na2CO30.2～0.32，硫酸钠Na2SO40.2～0.32，氢氧化钠NaOH 0.2～0.32，硅酸钠Na2SiO30.2～0.32和氢氧化钙Ca(OH)20.2～0.32。
所述的重量份可以是克、市两、公斤、市斤、吨等。
本发明的低碳复合水泥的制备方法为：
(1)按照比例称取各组分；
(2)混合并磨至0.045mm筛筛余小于10％，制得32.5～42.5MPa强度等级的粉煤灰水泥。
本发明的效果和特点为：
1.本发明采用固结脱硫剂燃烧形成的低碳粉煤渣，由于此种粉煤渣含碳量低、质高可全部用于水泥的生产，从而节约了生产成本；
2.粉煤渣的掺入量大，使粉煤渣的利用产业化、规模化，大大减少煤灰和煤渣对环境的污染，有利于环境保护和生态平衡；
3.选用工艺先进而紧凑合理的机电设备，操作方便，运行可靠；
4.配料采用微机控制的定量给料机，使配料均匀，配比准确，提高了配料的质量，保证配料的合格率；
5.该装置的整体造价仅为国外设备的1/8～1/9。
具体实施方式：
下面对本发明的配方做进一步的描述，但不限制本发明。
实施例1
按比例称取原料：固结性粉煤渣60吨，硅酸盐水泥熟料12吨，矿渣5吨，石膏1吨，激发剂0.4吨，生石灰3吨；其中激发剂的配方为：Na2CO30.1吨，硫酸钠Na2SO4 0.1吨，氢氧化钠NaOH 0.1吨，硅酸钠Na2SiO3 0.1吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
实施例2
按比例称取原料：固结性粉煤渣65吨，硅酸盐水泥熟料15吨，矿渣10吨，石膏1吨，激发剂1吨，生石灰3吨；其中激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.25吨，硫酸钠Na2SO40.25吨，氢氧化钠NaOH 0.25吨，硅酸钠Na2SiO3 0.25吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00042
实施例3
按比例称取原料：固结性粉煤渣63吨，硅酸盐水泥熟料14吨，矿渣10吨，石膏2吨，激发剂1吨，生石灰5吨；其中激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.25吨，硫酸钠Na2SO4 0.25吨，氢氧化钠NaOH 0.25吨，硅酸钠Na2SiO3 0.25吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00051
实施例4
按比例称取原料：固结性粉煤渣70吨，硅酸盐水泥熟料15吨，矿渣10吨，石膏1吨，激发剂1吨，生石灰10吨；其中激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.25吨，硫酸钠Na2SO4 0.25吨，氢氧化钠NaOH 0.25吨，硅酸钠Na2SiO3 0.25吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00052
实施例5
按比例称取原料：固结性粉煤渣85吨，硅酸盐水泥熟料30吨，矿渣15吨，石膏8吨，激发剂2吨，生石灰15吨，其中激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.5吨，硫酸钠Na2SO4 0.5吨，氢氧化钠NaOH0.5吨，硅酸钠Na2SiO3 0.5吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00053
实施例6
按比例称取原料：固结性粉煤渣85吨，硅酸盐水泥熟料30吨，矿渣12吨，石膏4吨，激发剂1.6吨，生石灰10吨；其中激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO30.4吨，硫酸钠Na2SO4 0.4吨，氢氧化钠NaOH 0.4吨，硅酸钠Na2SiO3 0.4吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00061
实施例7
按比例称取原料：固结性粉煤渣80吨，硅酸盐水泥熟料25吨，矿渣12吨，石膏5吨，激发剂1.6吨，生石灰10吨；激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO30.4吨，硫酸钠Na2SO40.4吨，氢氧化钠NaOH 0.4吨，硅酸钠Na2SiO30.4吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00062
实施例8
按比例称取原料：固结性粉煤渣75吨，硅酸盐水泥熟料22吨，矿渣6吨，石膏4吨，激发剂1.2吨，生石灰5吨；激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO30.3吨，硫酸钠Na2SO40.3吨，氢氧化钠NaOH 0.3吨，硅酸钠Na2SiO30.3吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00063
实施例9
按比例称取原料：固结性粉煤渣80吨，硅酸盐水泥熟料25吨，矿渣8吨，石膏5吨，激发剂1吨，生石灰5吨，激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.25吨，硫酸钠Na2SO4 0.25吨，氢氧化钠NaOH 0.25吨，硅酸钠Na2SiO3 0.25吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00071
实施例10
按比例称取原料：固结性粉煤渣80吨，硅酸盐水泥熟料25吨，矿渣8吨，石膏5吨，激发剂2吨，生石灰12吨；激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.4吨，硫酸钠Na2SO4 0.4吨，氢氧化钠NaOH 0.4吨，硅酸钠Na2SiO3 0.4吨和氢氧化钙Ca(OH)2 0.4吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00072
实施例11
按比例称取原料：固结性粉煤渣75吨，硅酸盐水泥熟料22吨，矿渣6吨，石膏4吨，激发剂0.4吨，生石灰8吨；激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.08吨，硫酸钠Na2SO4 0.08吨，氢氧化钠NaOH 0.08吨，硅酸钠Na2SiO3 0.08吨和氢氧化钙Ca(OH)2 0.08吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00073
实施例12
按比例称取原料：固结性粉煤渣85吨，硅酸盐水泥熟料28吨，矿渣12吨，石膏5吨，激发剂1.6吨，生石灰10吨；其中激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO30.32吨，硫酸钠Na2SO4 0.32吨，氢氧化钠NaOH 0.32吨，硅酸钠Na2SiO3 0.32吨和氢氧化钙Ca(OH)2 0.32吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00081
实施例13
按比例称取原料：固结性粉煤渣72吨，硅酸盐水泥熟料15吨，矿渣12吨，石膏3吨，激发剂1吨，生石灰9吨；其中激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO30.2吨，硫酸钠Na2SO40.2吨，氢氧化钠NaOH 0.2吨，硅酸钠Na2SiO3 0.2吨和氢氧化钙Ca(OH)20.2吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
实施例14
按比例称取原料：固结性粉煤渣60吨，硅酸盐水泥熟料12吨，矿渣5吨，石膏1吨，激发剂0.4吨，生石灰3吨；其中激发剂的配方为：Na2CO30.1吨，硫酸钠Na2SO40.08吨，氢氧化钠NaOH 0.08吨，硅酸钠Na2SiO30.08和氢氧化钙Ca(OH)20.08吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00083
实施例15
按比例称取原料：固结性粉煤渣65吨，硅酸盐水泥熟料15吨，矿渣10吨，石膏1吨，激发剂1吨，生石灰3吨；其中激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.25吨，硫酸钠Na2SO4 0.2吨，氢氧化钠NaOH 0.2吨，硅酸钠Na2SiO3 0.2吨和氢氧化钙Ca(OH)20.2吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
实施例16
按比例称取原料：固结性粉煤渣78吨，硅酸盐水泥熟料22吨，矿渣6吨，石膏4吨，激发剂1.2吨，生石灰5吨；激发剂的配方为：碳酸钠Na2CO3 0.24吨，硫酸钠Na2SO4 0.24吨，氢氧化钠NaOH 0.24吨，硅酸钠Na2SiO3 0.24吨；将原料混合，并磨成粉至0.045mm筛筛余小于10％，制得的粉煤灰复合水泥分别达到32.5和42.5等级标准。
Figure G2008101474048D00092

Claims (8)

1.一种粉煤渣低碳复合水泥，由使用配方为生石灰60-95、硅灰石1-8、氯化钙1-6、页岩1-10、石盐1-8或配方为生石灰78-94、硅灰石1.5-6、氯化钙1.5-4、页岩1.5-7、石盐1.5-5的固结脱硫剂，及钙硫比2～9∶1或3～7∶1燃烧生成的固结性粉煤渣、水泥熟料、矿渣、石膏、激发剂和生石灰配制而成，其特征在于含以重量份计固结性粉煤渣60～85，水泥熟料12～30，矿渣5～15，石膏1～8，激发剂0.4～2和生石灰3～15。
2.根据权利要求1所述的复合水泥，其特征在于含以重量份计的固结性粉煤渣70～80，水泥熟料15～25，矿渣10～12，石膏1～5，激发剂1～1.6和生石灰3～10。
3.根据权利要求1所述的复合水泥，其特征在于其成份中所述石膏是二水石膏、半水石膏、化学石膏或烧石膏。
4.根据权利要求1所述的复合水泥，其特征在于所述激发剂含以重量份计的碳酸钠Na2CO3 0.1～0.5，硫酸钠Na2SO4 0.1～0.5，氢氧化钠NaOH 0.1～0.5和硅酸钠Na2SiO3 0.1～0.5。
5.根据权利要求所述的复合水泥，其特征在于所述激发剂含以重量份计的碳酸钠Na2CO3 0.25～0.4，硫酸钠Na2SO4 0.25～0.4，氢氧化钠NaOH 0.25～0.4和硅酸钠Na2SiO3 0.25～0.4。
6.根据权利要求1所述的复合水泥，其特征在于所述激发剂含以重量份计的碳酸钠Na2CO3 0.08～0.4，硫酸钠Na2SO4 0.08～0.4，氢氧化钠NaOH 0.08～0.4，硅酸钠Na2SiO3 0.08～0.4和氢氧化钙Ca(OH)2 0.08～0.4。
7.根据权利要求1所述的复合水泥，其特征在于所述激发剂含以重量份计的碳酸钠Na2CO3 0.2～0.32，硫酸钠Na2SO4 0.2～0.32，氢氧化钠NaOH 0.2～0.32，硅酸钠Na2SiO3 0.2～0.32和氢氧化钙Ca(OH)2 0.2～0.32。
8.根据权利要求1所述的复合水泥，其特征在于制备方法为：按照比例称取各组分；混合并磨至0.045mm筛筛余小于10％，制得32.5～42.5MPa强度等级的粉煤灰水泥。
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