CN103601381A - 一种绿色高性能水泥及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种绿色高性能水泥，其特征是包括以下重量份数的原料组成：混合材50～60；水泥熟料32～40；石膏6～8；助磨剂0.03～0.05；激发物质3～5；消泡剂0.05～0.1；塑化剂0.05～0.1；防沉淀剂0.03～0.05；减水剂0.2～0.4。本发明采用机械-化学激发的生产工艺可以使水泥渣材的掺量大，可以消耗大量的工业废渣，增加了产量，降低生产成本，并加入功能性添加剂使产品的性能得到提升，满足了土木工程的需求。

Description

一种绿色高性能水泥及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种高性能水泥，具体的说是一种混合材掺量大，浆体流动性好，强度高的水泥，本发明同样提供了这种水泥的生产方法。

背景技术

水泥是一种加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起的无机凝胶材料。长期以来，水泥作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。随着我国经济的增长，国家增加基础设施的建设及房地产的发展，水泥的需求量越来越大，2011年我国水泥的产量约为21亿吨，产量居世界各国之首。我国是水泥生产大国，而非水泥生产强国。因为水泥生产中能源、资源消耗高，并且产生大量的二氧化碳废弃，不利于环境的保护。基础设施和房地产的建设，也带动了采矿和冶金行业的发展，这些行业在生产过程中产生了大量的矿渣，大量的矿渣带来了许多问题，如处理矿渣占用大量的土地，矿渣被水冲洗后产生环境污染问题。传统的水泥的原料是石灰石、石膏、粘土和铁矿粉，长期的开采，各种原料的储量不断下降，制约了水泥行业的可持续发展。为了处理采矿、冶金行业产生的各种矿渣及寻找水泥可以持续发展的原料，人们研制出了采用矿渣为部分原料生产的水泥。但由于传统的水泥生产工艺的限制，矿渣的掺量比较少，加入太多会影响水泥的质量。

土木工程的改造及新建过程要求快、精、好的修补或填充料，但采用普通水泥制成的商品混凝土流动性小、凝结时间长、收缩性大、填充效果不好（有气泡，不够密实）等弊端，无法满足日益增长的建筑业的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种绿色的高性能水泥及其生产方法，它的渣材掺量大，能够大量消耗各种工业废渣，变废为宝，由于合理加入各种添加剂，降低了水灰比，减少用水，用本发明的水泥制成的混凝土流动性好，泵送性能优异，收缩性小，填充效果好，前期和后期的强度得到了提高。

众所周知，各种物料在研磨过程中，颗粒逐步细化，比表面积增大，表面产生大量的电荷，使颗粒相互吸附并出现团聚，使物料的粉碎效率下降，因此本发明在研磨过程中加入助磨剂，可以防止粒子团聚，改善物料的流动性，从而提高球磨效率，缩短研磨时间，即在相同研磨时间下产量比传统的生产工艺提高10%以上，节电12%以上。

本发明在研磨过程中同时也加入激发剂，激发剂的作用是激发各种混合料的活性，提高水泥早期和后期的强度，因此加入激发剂可以增加混合材的掺量，减少水泥熟料的用量，降低成本，本发明在研磨过程中各种原料均化程度提高，在机械-化学激发的作用下，各种原料的活性得到很大的提高，因此渣材的掺量提高10%以上，水泥的产量可以在添加助磨剂的基础上再提高10%以上，而且增加了渣材的种类，以前不能使用的某种矿渣通过本发明可以用于生产水泥。

本发明人意识到在球磨过程中，各种物料与磨球摩擦、冲击，产生大量的热能，使磨内温度升高，磨内高温会造成糊球糊磨、石膏脱水、水泥假凝、滑履温度升高、降低台时产量等一系列危害，因此本发明的水泥生产工艺向球磨机内部的球磨壳体表面喷射入高压水，起到冷却作用，使物料研磨的温度控制在100～130℃内，使磨内的物料聚结体解体，消除磨内静电、包球、包锻、石膏脱水等现象，增强研磨能力，台时产量可提高10％以上，吨产品节电12%以上。

减水剂的使用可保持水泥净浆、砂浆和混凝土工作度不变而显著减少其拌和用水量，能显著提高混凝土强度，改善混凝土的抗冻性，抗渗性或减少水泥用量；塑化剂、防沉淀剂、消泡剂的作用是使水泥粉料加入较少的水分的情况下，达到高流动、自流平、自动消泡、自密实、不离析分层的效果。由于加入这些物质，水泥流动性强，泵送过程比较节能，混凝土使用过程流平性强，填充各种缝隙较充实，提高了建筑结构的强度。在各种助剂剂及机械-化学激发的共同作用下，得到的产品3天强度提高了15%，28天的强度提高了10%。

本发明的具体技术方案是：

绿色高性能水泥，包括以下重量份数的原料组成：

混合材50～60；                水泥熟料32～40；

石膏6～8；                    助磨剂0.03～0.05；

激发物质3～5；                消泡剂0.05～0.1；

塑化剂0.05～0.1；             防沉淀剂0.03～0.05；

减水剂0.2～0.4；

所述的混合材为工业废渣、石英砂和卵石中的一种或组合物与石灰石混合得到的材料。

所述的绿色高性能水泥的生产方法，包括以下步骤：

a.把高含水率的混合材从均化场加入到高效节能烘干机中，用煤燃烧产生的热量回转干燥至水分3～5%，用球磨机研磨至粒度为200～300目；

b.步骤a得到的粉状混合材与水泥熟料、石膏粉、助磨剂和激发物质按照比例加入均化库中均化后，放入球磨机中，向球磨机的内部，磨壳表面喷射入0.5～1MPa的高压水，使研磨过程的温度为100～130℃，从磨头处出来的物料放入储存仓中；

c.步骤b得到的物料与消泡剂、塑化剂、防沉淀剂和减水剂按照比例放入均化库中，进行均化处理，得到绿色高性能水泥，去包装斗，用包装机包装。

所述的工业废渣为生产锰及锰合金产生的矿渣、生产磷酸产生的矿渣、火力发电厂产生的废渣、钢铁冶炼产生的矿渣、钛白行业产生的矿渣和镍冶炼厂的废渣中的一种或它们的组合物。

所述的助磨剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙醇胺磷酸盐、二乙醇胺磷酸盐中的一种或它们的组合物。

所述的激发物质为亚硫酸钙、元明粉、硼砂、明矾、氢氧化铝和纯碱中的一种或它们的组合物。

所述的消泡剂为聚醚类消泡剂或聚四甲基硅氧烷类消泡剂。

所述的塑化剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-乙烯共聚物、聚乙烯醇和聚醋酸乙烯中的一种或它们的组合物。

所述的防沉淀剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯、糊化淀粉和瓜尔胶中的一种或它们的组合物。

所述的减水剂为聚羧酸盐、木质素磺酸盐和水溶性聚苯乙烯磺酸钠中的一种或它们的组合物。

本发明的优点是：

1.本方法运用低温粉磨技术的粉磨工序产量比原来提高10%以上，节电12%以上，冷却过程是在球磨机内完成，因此设备占地小，出料温度低，在运往均化仓过程中不需要冷却设备及工序，产品能够即刻包装出产，提高了生产效率（高温会烫坏包装袋，之前的工艺需要冷却至80℃以下才能包装，从球磨机出来的物料需要专门的冷却设备冷却）。

2. 应用高效节能烘干技术的工序单机产量比传统的烘干机提高25%以上，能耗降低15%以上。

3. 应用机械-化学共激发技术使生态水泥中渣材掺量提高10%以上，水泥产量提高10%以上，渣材品种达到3种以上。

4.本发明的绿色水泥水灰比少，节约了用水，流动性及密实性能好，用其制成的混凝土强度高，3天强度提高15%以上，28天的强度提高10%以上。 

附图说明

图1是本发明绿色高性能水泥的生产工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

50份火力发电厂废渣和石灰石组成的混合材从均化场加入到高效节能烘干机中，用煤燃烧产生的热量回转干燥至水分3～5%，用球磨机研磨至粒度为200目，放入到均化库中，加入38份水泥熟料，6份粉状石膏，0.04份三乙醇胺，5份元明粉和氢氧化铝，均化处理后放入研磨机中，研磨过程中往球磨机内部喷入0.5MPa的高压水，使研磨过程的温度为130±2℃，从研磨机出来的物料放入储存仓中，放入均化库中，加入0.05份粉状乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，0.1份聚醚消泡剂，0.04份羧甲基纤维素钠和0.2份聚羧酸盐均化处理，得到绿色水泥。

实施例2

54份锰及锰合金厂废渣和石灰石组成的混合材从均化场加入到高效节能烘干机中，用煤燃烧产生的热量回转干燥至水分3～5%，用球磨机研磨至粒度为250目，放入到均化库中，加入36份水泥熟料，8份粉状石膏，0.03份三乙醇胺磷酸盐，3份明矾，均化处理后放入研磨机中，研磨过程中往球磨机内部喷入1MPa的高压水，使研磨过程的温度为100±2℃，从研磨机出来的物料放入储存仓中，放入均化库中，加入0.05份粉状乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，0.05份聚四甲基硅氧烷消泡剂，0.04份聚丙烯酸钠和0.3份水溶性聚苯乙烯磺酸钠，均化处理，得到绿色水泥。

实施例3

57份钢铁冶炼厂废渣和石灰石组成的混合材从均化场加入到高效节能烘干机中，用煤燃烧产生的热量回转干燥至水分3～5%，用球磨机研磨至粒度为250目，放入到均化库中，加入32份水泥熟料，7份粉状石膏，0.05份二乙醇胺磷酸盐，3份明矾和1份硼砂，均化处理后放入研磨机中，研磨过程中往球磨机内部喷入0.8MPa的高压水，使研磨过程的温度为110±2℃，从研磨机出来的物料放入储存仓中，放入均化库中，加入0.1份粉状聚醋酸乙烯酯，0.06份聚四甲基硅氧烷消泡剂，0.05份瓜尔胶与糊化淀粉和0.4份木质素磺酸钠，均化处理，得到绿色水泥。

实施例4

60份磷酸厂废渣和石英砂与石灰石组成的混合材从均化场加入到高效节能烘干机中，用煤燃烧产生的热量回转干燥至水分3～5%，用球磨机研磨至粒度为300目，放入到均化库中，加入34份水泥熟料，6份粉状石膏，0.05份二乙醇胺磷酸盐，3份明矾和1份硼砂，均化处理后放入研磨机中，研磨过程中往球磨机内部喷入0.6MPa的高压水，使研磨过程的温度为120±2℃，从研磨机出来的物料放入储存仓中，放入均化库中，加入0.08份粉状聚乙烯醇，0.08份聚醚消泡剂，0.04份聚氧化乙烯和0.03份聚羧酸钠，均化处理，得到绿色水泥。

表1为本发明绿色水泥的主要性能检测结果

从表中看出本发明的水泥性能指标比质量指标有很大的提高，渣材的掺量如此多的情况下，产品依然保持优异的性能，这是得益于优异的生产工艺与合理的加入添加剂所作出的贡献。

Claims (9)

1.一种绿色高性能水泥，其特征是：包括以下重量份数的原料组成：

混合材50～60；                水泥熟料32～40；

石膏6～8；                    助磨剂0.03～0.05；

激发物质3～5；                消泡剂0.05～0.1；

塑化剂0.05～0.1；             防沉淀剂0.03～0.05；

减水剂0.2～0.4；

所述的混合材为工业废渣、石英砂和卵石中的一种或组合物与石灰石混合得到的材料。

2.根据权利要求1所述的绿色高性能水泥的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.把高含水率的混合材从均化场加入到高效节能烘干机中，用煤燃烧产生的热量回转干燥至水分3～5%，用球磨机研磨至粒度为200～300目；

b.步骤a得到的粉状混合材与水泥熟料、石膏粉、助磨剂和激发物质按照比例加入均化库中均化后，放入球磨机中，向球磨机的内部，磨壳表面喷射入0.5～1MPa的高压水，使研磨过程的温度为100～130℃，从磨头处出来的物料放入储存仓中；

c.步骤b得到的物料与消泡剂、塑化剂、防沉淀剂和减水剂按照比例放入均化库中，进行均化处理，得到绿色高性能水泥，去包装斗，用包装机包装。

3.根据权利要求1所述的绿色高性能水泥，其特征在于：所述的工业废渣为生产锰及锰合金产生的矿渣、生产磷酸产生的矿渣、火力发电厂产生的废渣、钢铁冶炼产生的矿渣、钛白行业产生的矿渣和镍冶炼厂废渣中的一种或它们的组合物。

4.根据权利要求1所述的绿色高性能水泥，其特征在于：所述的助磨剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙醇胺磷酸盐、二乙醇胺磷酸盐中的一种或它们的组合物。

5.根据权利要求1所述的绿色高性能水泥，其特征在于：所述的激发物质为亚硫酸钙、元明粉、硼砂、明矾、氢氧化铝和纯碱中的一种或它们的组合物。

6.根据权利要求1所述的绿色高性能水泥，其特征在于：所述的消泡剂为聚醚类消泡剂或聚四甲基硅氧烷类消泡剂。

7.根据权利要求1所述的绿色高性能水泥，其特征在于：所述的塑化剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-乙烯共聚物、聚乙烯醇和聚醋酸乙烯中的一种或它们的组合物。

8.根据权利要求1所述的绿色高性能水泥，其特征在于：所述的防沉淀剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯、糊化淀粉和瓜尔胶中的一种或它们的组合物。

9.根据权利要求1所述的绿色高性能水泥，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸盐、木质素磺酸盐和水溶性聚苯乙烯磺酸钠中的一种或它们的组合物。

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