CN102531421A - 一种低二氧化碳排放水泥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低二氧化碳排放水泥及其制备方法。其特征在于它是由20～50％水泥熟料、50～80％混合料和复合助剂组成。其中，混合料从粉煤灰、煤矸石、矿渣、高岭土、硅灰和沸石中就近选取；复合助剂由两类无机物和三类有机物组成，用量为上述水泥熟料和混合料总量的6～15％。通过材料间的有效复合，水泥的性能尤其是早期强度和后期强度有明显的提高。该发明提出的水泥既可变废为宝，又可以大幅度减少熟料用量。经计算生产1吨水泥约减排0.5～0.8吨二氧化碳，有效减少了对环境造成的污染。

Description

一种低二氧化碳排放水泥及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种减少生产过程中二氧化碳释放量的水泥及其制备方法。

背景技术

传统水泥在生产时所需温度在1450℃左右，每年排出的温室气体甚至超过整个航空业的排放量，是导致全球气候变暖的“杀手”之一。近年来，各国的水泥协会及其专家纷纷致力于寻求新型环保水泥，如在水泥混合物里面使用聚合物，日本太平洋水泥公司发明了一种以焚烧生活垃圾时产生的灰渣、污泥等废弃物为主要原料的水泥。但从工艺上来说，制造这类水泥需要对垃圾焚烧炉灰进行除去大块、磁力筛选和选粉等大量工序，费时费力；更多研究集中于，将工业副产品或废渣等作为胶凝材料掺入水泥熟料中制备新型复合水泥。这样，既可变废为宝，又可以大幅度减少熟料用量，减少二氧化碳排放对于环境造成的污染。一般地说，每生产1吨水泥熟料，按消耗1.2吨生料计，水泥原料CaCO₃和MgCO₃分解释放CO₂近0.55吨，熟料煅烧燃料释放CO₂约0.4吨，再加上运输用电力、燃料等方面的二氧化碳排放，约1吨左右。因此，每减少1吨用量的水泥熟料，水泥生产过程中将减少约1吨二氧化碳的排放量。

大量研究结果与工程实践均已证实，工业副产品等物质尤其是粉煤灰加入水泥熟料制备的水泥具有早期强度低、强度增长持续时间长的特点。尽管目前随着工业副产品或废渣的质量不断改善和激发剂种类的日益丰富，如现有的上海化工研究院研制的活化剂、安微大学研制的HB活化剂、南昌大学研制的LZ活化剂和沈阳绿建粉煤灰水泥有限公司研发的粉煤灰聚合料，使得掺入量增加、水胶比降低，配制出了工作度良好、硬化后各种性能良好的新型水泥。但是由于其早期强度相对传统水泥偏低而不能满足一些工程的要求仍是不容忽视的问题，另外由于激发剂的成分和用量不适出现的泛白起霜、锈蚀及碱骨料反应等从而破坏新型水泥耐久性的问题也应该引起高度重视。

发明内容

针对上述水泥材料出现的问题和世界各国对新型环保水泥的需求，本发明的目的在于提供一种制作成本低、二氧化碳排放量低的高性能水泥。

根据吴中伟院士材料复合化的概念，复合化是材料进化的主要途径，它能充分发挥各组份性能而起到叠加效果。因此，本发明首先选定几种材料如粉煤灰、煤矸石、矿渣、硅灰、高岭土和沸石等作为混合料。在工程应用时秉承原材料本地化的原则就近选取，以期获得性能叠加和成本降低的双重效果。再次，为了使生产的水泥在和易性、抗压和抗折强度方面达到更好水平，生产中使用了一种复合助剂。复合助剂的具体作用有三：其一，引起混合料活性激发，使其中的硅铝玻璃体发生解聚；第二，促进水泥熟料的水化，使熟料发挥本身强度外，还能尽早参与复合激发；第三，解聚的混合料发生聚合反应生成矿物聚合物。通过上述三种绞合作用在大幅度减少水泥熟料使用量的同时，本发明的水泥性能尤其是早期强度迅速提高，保证了产品的质量。

具体技术方案如下：

以所述水泥熟料和混合料的总量为100％、复合助剂的用量占两者总量的百分比计，本发明提出的低二氧化碳排放的新型水泥包含的组份及其质量百分比如下：水泥熟料20～50％，混合料50～80％和复合助剂6～15％。

所述水泥熟料由普通硅酸盐水泥和硫铝酸钙水泥组成，两者间质量比为8～20∶1。

所述混合料为粉煤灰、煤矸石、矿渣、高岭土、硅灰和沸石中的两种或更多种。

优选地，混合料由粉煤灰、矿渣和硅灰组成，用量分别为30～50％、40～60％和5～10％，各组分之和为100％。

优选地，将高岭土煅烧为偏高岭土使用，煅烧温度为700～850℃，时间为2h。

复合助剂的主要成份如下：

A甲类无机化合物，主要是硫酸钠、硫酸铝、钾明矾、铵明矾、煅烧明矾、无水石膏、二水石膏和煅烧石膏中的一种或多种，占助剂重量的10～25％，优选为14～21％，更优选为16～19％。

B乙类无机化合物，主要是硅酸钠、偏硅酸钠、氟硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、三聚磷酸钠和生石灰中的一种或多种，占助剂重量的50～75％，优选为50～65％，更优选为55～60％。

C甲类有机化合物，主要是三乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、甲酸钙和乙酸钠中的一种或多种，占助剂重量的0.05～0.3％，优选为0.05～0.2％，更优选为0.08～0.15％。

D乙类有机化合物，主要是木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、亚甲基多萘磺酸盐、氨基磺酸盐和聚羧酸盐中的一种或多种，占助剂重量的1～6％，优选为2～5％，更优选为2.3～4％。

E丙类有机化合物，主要是聚乙烯醇、可再分散乳胶粉、甲基纤维素醚和羟丙基甲基纤维素醚，占助剂重量的0～25％，优选为5～20％，更优选为10～16％；

各组份的含量总和为100％。

具体制备方法如下：

A按比例将水泥熟料混合、破碎并粉磨，优选研磨至BET比表面积320～360m²/kg；

B将按比例混合好的混合料与复合助剂中的无机化合物和甲类有机化合物混合均匀，入磨粉磨处理，优选控制粒度45μm方孔筛筛余不大于30％；

C将水泥熟料、经步骤B粉磨好的物料与复合助剂中的其它组份充分混匀即得新型水泥，包装后出厂。

具体实施例

以下结合实施例来描述本发明，应该理解的是，所提供的实施例仅用于说明的目的，而不限制本发明的范围。

实施例1

水泥熟料由质量比为15∶1的硅酸盐水泥熟料和硫铝酸钙水泥熟料组成。

混合料含有的组份及其质量百分比如下：粉煤灰45％、矿渣49％和硅灰6％。

复合助剂含有的组份及其质量百分比如下：石膏20.9％、生石灰51％、氢氧化钠2.9％、偏硅酸钠3.1％、三乙醇胺0.2％、β-萘磺酸甲醛缩聚合物1％和可再分散乳胶粉SP-3000(产地为日本可乐丽株式会社)20.9％，各组份之和为100％。

按所述水泥熟料和混合料的总量为100％计，复合助剂的用量占两者总量的14.24％。

实施例2

水泥熟料由质量比为8∶1的硅酸盐水泥熟料和硫铝酸钙水泥熟料组成。

混合料含有的组份及其质量百分比如下：煤矸石95％和800℃煅烧2h的偏高岭土5％。

复合助剂含有的组份及其质量百分比如下：硫酸钠3％、850℃煅烧1h的煅烧石膏15.1％、生石灰54％、硅酸钠2.31％、二异丙醇胺0.08％、木质素磺酸钙2.41％和聚乙烯醇23.1％，各组份之和为100％。

按所述水泥熟料和混合料的总量为100％计，复合助剂的用量占两者总量的8.01％。

实施例3

水泥熟料由质量比为20∶1的硅酸盐水泥熟料和硫铝酸钙水泥熟料组成。

混合料含有的组份及其质量百分比如下：粉煤灰90％、偏高岭土6％和沸石4％。

复合助剂含有的组份及其质量百分比如下：煅烧明矾6.8％、石膏7.2％、生石灰73.73％、二乙醇胺0.07％、氨基磺酸钠5.4％和甲基纤维素醚6.8％，各组份之和为100％。

按所述水泥熟料和混合料的总量为100％计，复合助剂的用量占两者总量的12.81％。

对照实施例1

按本发明提出的制备方法采用水泥熟料与混合料制备得到水泥。其中，水泥熟料与混合料含有的组份及具体用量同实施例1。

对照实施例2

按本发明提出的制备方法采用水泥熟料与混合料制备得到水泥。其中，水泥熟料中含有的组份及具体用量同实施例1，混合料为100％的粉煤灰。

本发明的低二氧化碳排放的新型水泥胶砂的物理性能见下表。

由上表可以看出，通过有效复配，根据就近取材的原则采用本发明方法可生产各类不同标号、不同品种的水泥。按照每减少1吨用量的水泥熟料，水泥生产过程中将减少1吨二氧化碳的排放量计算，本发明中生产1吨水泥减排约0.5～0.8吨二氧化碳。另外，在水泥熟料成份和用量相同的情况下，与对照实施例相比，本发明提出的新型水泥的早期强度和后期强度均有明显的提高，可提高8-22MPa，水泥标准稠度用水量增大，并使水泥凝结时间缩短。总之，该发明提出的新型水泥生产原料易得、制备简单、成本低廉、性能优异且环保。

Claims (6)

1.一种制备三氯甲氧基苯的方法，其特征在于：将甲氧基苯、适量的引发剂加入反应釜中，然后加入氯化试剂，通入氯气，常压下加热反应，制得产物三氯甲氧基苯。

2.根据权利要求1所述的制备三氯甲氧基苯的方法，其特征在于：氯化试剂与甲氧基苯的摩尔比为3-6∶1，优选为3-5∶1，更优选为3.5-4∶1。

3.根据权利要求1所述的制备三氯甲氧基苯的方法，其特征在于：反应温度为85-180℃，优选为85-150℃，更优选为90-100℃。

4.根据权利要求1所述的制备三氯甲氧基苯的方法，其特征在于：反应时间2-15小时，优选为2-8小时，更优选为2-3小时。

5.根据权利要求1和2中所述的制备三氯甲氧基苯的方法，其特征在于：氯化试剂为四氯乙烷、五氯乙烷、六氯乙烷、二(三氯甲基)碳酸酯、六氯环己烷，优选为二(三氯甲基)碳酸酯。

6.根据权利要求1所述的制备三氯甲氧基苯的方法，其特征在于：引发剂的用量为0.01-0.08％，优选为0.01-0.06％，更优选为0.02-0.03％。