CN102718417A - 一种含赤泥或煤矸石的早强型水泥混合材制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含赤泥或煤矸石的早强型水泥混合材制备方法，将赤泥、煤矸石或脱硫石膏、赤泥分别按以下重量比例混合：赤泥∶脱硫石膏＝8∶2～6∶4；赤泥∶煤矸石＝3∶7～5∶5；然后粉磨、煅烧，煅烧温度为600-800℃，煅烧后将赤泥、煤矸石与水泥熟料、石膏复合，或者将脱硫石膏、赤泥与水泥熟料复合得到的复合混合材能提高水泥的净浆早期强度。利用赤泥、煤矸石等工业废弃物复合得到的复合混合材，具有良好的经济和环境效益，并且该早强性水泥混合材烧成温度低，节约能源，符合国家节能环保的战略方针，具有良好的发展前景。
Description
技术领域
本发明属于水泥材料的技术领域，具体涉及含赤泥或煤矸石的早强型水泥混合材及其制备方法。
背景技术
水泥是国民经济建设的重要基础原材料。随着国民经济持续发展，对水泥的需求量仍将有大幅度的增长，但是水泥生产消耗大量的石灰石、粘土、煤等不可再生的资源和能源，同时排放大量的废气和粉尘，对环境造成严重污染，水泥工业的资源，能源，环境问题成为制约去发展的主要因素，尽量多利用工业废渣来生产水泥是一项具有环保意义和经济价值的课题。
赤泥和煤矸石是现代工业生产中排放量巨大的工业废弃物。
我国氧化铝生产企业受地理位置限制，多年来赤泥除少量应用于水泥生产外，大多湿法露天筑坝堆存，截止2006年底，国内赤泥累积堆存量已超过亿吨。2007年我国氧化铝产量1946万吨，赤泥年排放量更是高达2000余万吨。
2009年全国原煤总产量达30.5亿吨，排放煤矸石年排放量达3.8亿吨，目前我国煤矸石的堆放量已超过50亿吨。大量堆存的赤泥、煤矸石不仅占用大量的土地，而且对环境污染也相当严重。
因此赤泥和煤矸石的处置和有效利用成为亟需解决的问题。用赤泥和煤矸石做为水泥混合材制备水泥，不仅为赤泥和煤矸石的综合利用开辟了一条新的技术路线，而且所制备的水泥抗压好。进一步的探索和实验，可能作为建筑材料广泛用于现代化建设。具有较好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明涉及一种含赤泥、脱硫石膏、煤矸石的早强型水泥混合材以及其制备方法，目的是通过一定比例的赤泥、脱硫石膏或赤泥、煤矸石粉磨，煅烧制备混合材。
具体内容如下：
一种含赤泥或煤矸石的早强型水泥混合材制备方法，将赤泥、煤矸石或脱硫石膏、赤泥分别按以下重量比例混合：赤泥∶脱硫石膏＝8∶2～6∶4；赤泥∶煤矸石＝3∶7～5∶5；然后粉磨、煅烧，煅烧温度为600-800℃，煅烧后将赤泥、煤矸石与水泥熟料、石膏复合，或者将脱硫石膏、赤泥与水泥熟料复合得到的复合混合材能提高水泥的净浆早期强度。
所述的方法，所述赤泥和煤矸石按3∶7混合、赤泥和脱硫石膏按6∶4混合后在750℃煅烧后，煅烧时间不少于45分钟，得到的复合混合材的早期强度和后期强度最高。
机械激活也称物理激活，在粉煤灰、矿渣、煤矸石等处理方面，具有很好的效果。通过超细粉磨混合材，使其颗粒变得很小，不仅还可填充硬化结构的毛细孔，起到密实增强的作用，而且还能增加混合材的比表面积，同时其颗粒表面出现错位、点缺陷和结构缺陷，氧化硅和氧化铝的无定形程度增加，颗粒表面自由能增加，从而提高活性，它可以以极快的速度消耗氢氧化钙和石膏，促进混合材与水泥水化产物的二次反应，使生成的水化产物增加，因而提高了强度。煤矸石和赤泥的激活也可以采用这种方法。
煤矸石是夹煤层中的，不同程度的含有碳；由于碳对水泥的强度，需水量，耐久性等都会有影响，因此对于未自燃过的煤矸石必须通过煅烧除去碳后才可以利用，并且通过煅烧，煤石中的高岭土组分在一定温度下发生脱水和分解，生成偏高岭石和无定形的二氧化硅氧化铝。
550-700℃
Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+2H2O
700-900℃
Al2O3·2SiO2→Al2O3+2SiO2
这些无定形的二氧化硅及氧化铝在CaO、CaSO4和水的存在下，会发生如下反应而产生强度；
Al2O3+3CaO+3CaSO4+32H2O＝3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O
Al2O3+3CaO+CaSO4+18H2O＝3CaO·Al2O3·CaSO4·18H2O
4Al2O3+4CaO+13H2O＝4CaO·Al2O3·13H2O
SiO2+CaO+xH2O＝CaO·SiO2·xH2O
当温度过高时，在大于1050℃，无定形的SiO2及Al2O3，新结合成莫来石晶体，又使活性降低：
2SiO2+3Al2O3＝3Al2O3·2SiO2
赤泥的主要晶相组成是方解石、文石、钙钛矿、赤铁矿、三羟铝石、加藤石以及β-C2S等。270℃时三羟铝石脱水；600℃时文石分解结束，方解石开始分解，钙黄长石少量形成；800℃时赤泥原料中C-S-H凝胶分解成β-C2S。尽管高温处理时赤泥中β-C2S晶体明显增多，但是由于β-C2S活性发挥慢，因此对水化早期的胶凝活性影响不大。在800℃煅烧赤泥时，赤泥中四配位铝部分转化为六配位铝，因此含铝矿物的活性降低；600摄氏度时煅烧赤泥中已经脱水的含铝矿物更易于水化，其活性高于未经热处理的赤泥。利用工业废弃物赤泥、煤矸石为原料，变废为宝，具有良好的经济和环保效益。混合材料煅烧温度低，节约能源。
附图说明
图1为赤泥煅烧前后的XRD图；
图2为煤矸石煅烧前的XRD图；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实例一
将赤泥、煤矸石混合经过处理煅烧30分钟后的复合混合材与水泥熟料、石膏按表1所示比例混合，粉磨后完全通过0.075mm筛，然后放入水泥净浆搅拌机，按水灰比0.5加水，慢速搅拌120秒，停止15秒，快速搅拌120秒后停机，将净浆装入20×20×20mm的模具中，标准养护，测试其在2d、28d的强度。实验结果见表1。
实例二
将赤泥、脱硫石膏经过处理煅烧30分钟与水泥熟料按表1所示比例混合，粉磨完全通过0.075mm筛，然后放入水泥净浆搅拌机，按水灰比0.5加水，慢速搅拌120秒，停止15秒，快速搅拌120秒后停机，将净浆装入20×20×20mm的模具中，测试其在2d、28d的强度。实验结果见表1；
表1不同温度煅烧复合混合材强度(表中比例均为重量百分比)
由表1可知，将赤泥、煤矸石或脱硫石膏、赤泥分别按比例混合煅烧后得到的复合混合材能提高水泥的净浆早期强度，其中赤泥和煤矸石按3∶7混合，赤泥和脱硫石膏按6∶4混合后在750℃烧结后的早期强度和后期强度最高；说明750℃复合煅烧能够很好地激发复合混合材的活性。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种含赤泥或煤矸石的早强型水泥混合材制备方法，其特征在于，将赤泥、煤矸石或脱硫石膏、赤泥分别按以下重量比例混合：赤泥∶脱硫石膏＝8∶2～6∶4；赤泥∶煤矸石＝3∶7～5∶5；然后粉磨、煅烧，煅烧温度为600-800℃，煅烧后将赤泥、煤矸石与水泥熟料、石膏复合，或者将脱硫石膏、赤泥与水泥熟料复合得到的复合混合材能提高水泥的净浆早期强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述赤泥和煤矸石按3∶7混合、赤泥和脱硫石膏按6∶4混合后在750℃煅烧后，煅烧时间不少于45分钟，得到的复合混合材的早期强度和后期强度最高。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20121010 |