CN101417867B - 一种利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法，包括球磨水泥熟料的步骤，还包括如下步骤：球磨镁渣颗粒，并将球磨后的镁渣在搅拌磨中继续加水研磨为粉末状；将上述粉末状镁渣加热至450℃～500℃，再水淬至40℃～50℃；将水淬后镁渣去除水分，并冷却至常温后与水泥熟料、石膏按质量比为65％、30％、5％均匀混合。本发明所述方法通过细磨镁渣并水淬镁渣来增强镁渣的水合性，这样能改善水泥熟料和镁渣的反应性，从而可以在硅酸盐镁渣水泥的生产过程中使用较大量的镁渣颗粒，即减少了水泥熟料的用量，从而达到减少制备水泥熟料的能耗、降低二氧化碳的排放及节约成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥制造方法，尤其涉及一种利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法。
背景技术
水泥在装修工程中属于辅料范畴，是不可或缺的工程基础材料。
水泥依照成分的不同，也可分为多种。例如，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥等等。
其中，以硅酸盐水泥最为常用。所谓硅酸盐水泥，是以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，并添加适量石膏磨细而成。
硅酸盐水泥的制造包括如下步骤：
步骤一，把石灰质原料、粘土质原料及少量的校正材料经破碎后按比例配合、细磨，并经均化调配为成分合适、分布均匀的生料；
步骤二，将生料在水泥工业窑内煅烧至部分熔融，经冷却后得到以硅酸钙为主要成分的熟料；
步骤三，将熟料、石膏、适量混合材共同磨细成为水泥。
在硅酸盐水泥熟料中添加不同成分，可改变水泥的特性，扩大水泥的适用范围。例如：将硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，即为矿渣硅酸盐水泥。此种矿渣硅酸盐水泥具有抗化学作用性能高、水化热低以及经济性好等优点。又例如，以炼镁废渣为原料制成的硅酸盐镁渣水泥具有易和性好、耐磨性强的优点。由于炼镁产业中会产生废渣，若利用炼镁废渣生产硅酸盐镁渣水泥，不仅可减少污染、保护环境，还可显著降低水泥的生产成本。
现有技术中，硅酸盐镁渣水泥的制造方法是将质量百分比为55％～85％的水泥熟料与15％～45％的镁渣混合研磨而成。
然而，由于粉碎、碾碎、高温煅烧而使得水泥熟料的形成是高能耗过程，据统计，生产1吨的水泥熟料大约需要消耗3千多兆焦耳的能量。而且，在形成水泥熟料的高温煅烧过程中，会产生大量的CO2气体。由此可见，现有技术中硅酸盐镁渣水泥消耗的水泥熟料比率过高导致了该种水泥的生产成本相对较高，且不利于环保。
再者，由于加入镁渣的硅酸盐镁渣水泥与普通硅酸盐水泥相比具有较低的早期强度和较长的凝固时间，这也进一步限制了硅酸盐镁渣水泥生产过程中镁渣的用量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法，通过增加镁渣用量以减少水泥熟料的消耗，从而降低生产过程中的能耗及减少二氧化碳气体的排放，并且，生产出的水泥的早期强度有明显改善。
本发明所述的利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法，包括球磨水泥熟料的步骤，还包括如下步骤：
步骤一，球磨镁渣颗粒，并将球磨后的镁渣在搅拌磨中继续加水研磨为粉末状；
步骤二，将上述粉末状镁渣加热至450℃～500℃，再水淬至40℃～50℃；
步骤三，将水淬后镁渣去除水分，并冷却至常温后与水泥熟料、石膏按质量比为65％～80％、20％～30％、4％～5％均匀混合。
本发明所述的利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法中，球磨水泥熟料30～60分钟。
本发明所述的利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法的步骤一中，球磨后镁渣颗粒的尺寸为80微米至100微米之间。
本发明所述的利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法的步骤一中，搅拌磨研磨后的粉末状镁渣的尺寸为40微米。
本发明所述的利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法的步骤一中，搅拌磨研磨镁渣时，镁渣与加水的质量比为1∶0.01～1∶0.1之间。
本发明所述的利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法的步骤三中，将水淬后镁渣加热至120℃以蒸发掉其中水分。
本发明所述利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法中，通过细磨镁渣并水淬镁渣来增强镁渣的水合性，这样能改善混合水泥组分即水泥熟料和镁渣的反应性，从而可以在硅酸盐镁渣水泥的生产过程中使用较大量的镁渣颗粒，即减少了水泥熟料的用量，从而达到减少制备水泥熟料的能耗、降低二氧化碳的排放及节约成本的目的。并且，本发明所制造的硅酸盐镁渣水泥的早期强度也有明显改善，大大提高了该硅酸盐镁渣水泥的适用范围。
附图说明
图1为本发明所述利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法做详细说明。
本发明所述的利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法，是以现有的方法制备出水泥熟料，所述水泥熟料包含如下成分：(CaO)3SiO2、(CaO)2SiO2、(CaO)3Al2O3、(CaO)4(Al2O3)Fe2O3。
本发明中所用镁渣包含如下成分：二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁，氧化钙、氧化镁、氧化锰、三氧化硅。
本发明中所用石膏包含如下成分：CaO、SiO3和水。
本发明通过细磨镁渣，并水淬镁渣来增强镁渣的水合性，这样能够改善混合水泥组分即水泥熟料和镁渣的反应性。具体来说，本发明包括如下步骤：
步骤101，球磨镁渣颗粒，并将球磨后的镁渣在搅拌磨中继续加水研磨为粉末状。
本步骤中，通过球磨方法减小镁渣颗粒的尺寸。所述镁渣颗粒经过球磨，可获得介于80微米至100微米的尺寸。
上述经过球磨后的镁渣颗粒作为搅拌磨的进料，在搅拌磨中进一步研磨，以获得尺寸为40微米的粉末状镁渣。
在搅拌磨中研磨时，需加入少量水作为研磨介质。本发明中，搅拌磨中的镁渣与加入的水的质量比为1∶0.01～1∶0.1。
步骤102，将上述粉末状镁渣加热至450℃～500℃，再水淬至40℃～50℃。
本步骤中，将粉末状镁渣先加热，再进行水淬。需要注意的是，本步骤中所涉及的加热温度及水淬温度需严格控制，这样才能真正产生增加镁渣水合反应性的效果。
步骤103，将水淬后镁渣去除水分，并冷却至常温后与水泥熟料、石膏按质量比为65％～80％、20％～30％、4％～5％均匀混合。
所述镁渣、水泥熟料、石膏及其各自所含成分及质量比如下表1所示。
表1
本步骤中，将水淬后的镁渣加热至120摄氏度，即可蒸发掉其中的水分。
所述冷却至常温的手段，即以在自然环境中静置即可。具体所需的静置时间随当地自然条件及镁渣数量多少而定。
本发明中，所述水泥熟料可在干燥状况下独立球磨。所述镁渣在球磨之后再在搅拌磨中研磨，机械地活化了镁渣，增加了其反应性。并且，采用的水淬步骤也增加了镁渣的反应性，导致镁渣的水合反应性增强。
本发明通过机械方式(即细磨方式)和化学方式(即水淬)增加镁渣的反应性，以降低镁渣中有害成分对水泥性能的影响，扩大了镁渣在水泥制造过程中的用量，也即减少了水泥熟料的用量，从而节约制备水泥熟料的能耗及二氧化碳气体的排放；同时，水泥的早期耐压强度得到有效改善，1天可达8～12Mpa，3天可达18～25Mpa。而采用现有技术生产的硅酸盐镁渣水泥的耐压强度仅为1天1～5Mpa，3天5～16Mpa。
下面以对几种按不同原料质量比例制得的硅酸盐镁渣水泥样品进行物理测试的特性来说明本发明所制得水泥的耐压强度改善情况。
样品一：
1000克水泥熟料在球磨中研磨60分钟。材料和球的比例保持为1∶10。2500克加热、冷淬并研磨过的镁渣在搅拌磨中再次研磨30分钟，其中使用水作为介质。搅拌磨浆中的水通过过滤分离，随后材料在电炉中干燥，随后被冷却至室温。1000克球磨水泥熟料、2500克搅拌磨干燥粉末镁渣和160克石膏粉末在罐磨机中均匀混合，并且随后进行物理测试。
| 特性 | 值 |
| 凝结时间(分钟) | |
| 初始 | 20 |
| 最终 | 500 |
| 耐压强度MPa | |
| 1天 | 8 |
| 3天 | 16 |
| 7天 | 23 |
| 28天 | 42 |
样品二
1000克水泥熟料在球磨中研磨60分钟。材料和球的比例保持为1∶10。2800克加热、冷却并研磨过的镁渣在搅拌磨中湿磨40分钟，其中使用水作为介质。材料和水的比率保持为1∶0.1，并且材料和球的比率为1∶10。搅拌磨浆中的水通过过滤分离，随后材料在电炉干燥，随后被冷却至室温。1000克球磨水泥熟料、2800克搅拌磨干燥粉末镁渣和160克石膏粉末在罐磨机中均匀，并且随后进行物理测试。
| 特性 | 值 |
| 凝结时间(分钟) | |
| 初始 | 30 |
| 最终 | 600 |
| 耐压强度MPa | |
| 1天 | 12 |
| 3天 | 24 |
| 7天 | 28 |
| 28天 | 53 |
样品三
1000克水泥熟料在球磨中研磨60分钟。材料和球的比例保持为1∶10。3200克加热、冷淬并研磨过的颗粒镁渣在搅拌磨中湿磨30分钟，其中使用水作为介质。材料和水的比率保持为1∶0.02，并且材料和球的比率为1∶10。搅拌磨浆中的水通过过滤分离，随后材料在电炉中干燥，随后被冷却至室温。1000克球磨水泥熟料、3200克搅拌磨干燥粉末颗粒镁渣和180克石膏粉末在罐磨机中均匀混合，并且随后进行物理测试。
| 特性 | 值 |
| 凝结时间(分钟) | |
| 初始 | 32 |
| 最终 | 620 |
| 耐压强度MPa | |
| 1天 | 13 |
| 3天 | 28 |
| 7天 | 32 |
| 28天 | 47 |
由以上三个依本发明所述方法制得的样品的物理测试数据可以看出，本发明所述方法制得的硅酸盐水泥，在增加镁渣用量及减少水泥熟料的用量的情况下，强度较以现有技术使用的方法制得的水泥的耐压强度有明显提高。因此，本发明所述制造硅酸盐镁渣水泥的方法更加环保与节能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法，包括球磨水泥熟料的步骤，其特征在于，还包括如下步骤：
步骤一，球磨镁渣颗粒，并将球磨后的镁渣在搅拌磨中继续加水研磨为粉末状；
步骤二，将上述粉末状镁渣加热至450℃～500℃，再水淬至40℃～50℃；
步骤三，将水淬后镁渣去除水分，并冷却至常温后与水泥熟料、石膏按质量比为65％～80％、20％～30％、4％～5％均匀混合，其中各组分之和为100％。
2.如权利要求1所述的制造硅酸盐镁渣水泥的方法，其特征在于，球磨水泥熟料30～60分钟。
3.如权利要求1或2所述的制造硅酸盐镁渣水泥的方法，其特征在于，所述步骤一中，球磨后镁渣颗粒的尺寸为80微米至100微米之间。
4.如权利要求1或2所述的制造硅酸盐镁渣水泥的方法，其特征在于，所述步骤一中，搅拌磨研磨后的粉末状镁渣的尺寸为40微米。
5.如权利要求1或2所述的制造硅酸盐镁渣水泥的方法，其特征在于，所述步骤一中，搅拌磨研磨镁渣时，镁渣与加水的质量比为1∶0.01～1∶0.1之间。
6.如权利要求1或2所述的制造硅酸盐镁渣水泥的方法，其特征在于，所述步骤三中，将水淬后镁渣加热至120℃以蒸发掉其中水分。
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