CN103755173B - 一种利用风化凝灰岩制备无熟料水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用风化凝灰岩制备无熟料水泥的方法,是在凝灰岩原料粉中均匀掺加含碱量为干燥凝灰岩的0~18%碳酸钠或氢氧化钠,在300~700℃范围内煅烧2~3小时,然后掺加石灰和石膏磨至水泥的细度即可。其中煅烧产物:石灰:石膏=65~80:5~10:10~25。本无熟料水泥可达到砌筑水泥的强度,其成本低廉,适合应用于建筑材料领域。
Description
技术领域
本发明属于水泥与建筑材料领域,特别是一种利用风化凝灰岩制备无熟料水泥的方法。
背景技术
凝灰岩是主要由火山岩喷发后的火山灰迁移堆积形成的岩石,其主要化学组成为以氧化硅和氧化铝为主,其次还含有碱金属氧化物及少量铁的氧化物;其组织结构常松散破碎,可包含数微米粒级甚至更小的微粒;除主要物相组成火山玻璃外,还含有较多的包含各种结合水的粘土矿物。凝灰岩作为一种具有火山灰活性的原料,最常应用在水泥混凝土领域(CN102007085A),也可直接用作建筑材料(见CN1087071A)。但经风化淋滤的凝灰岩含蒙脱石高岭石等复杂粘土矿物,往往呈松散的浅色微细粉末状产出。这种原料无法直接应于上述水泥与建材,而用来制备陶瓷又容易导致坯体在煅烧时开裂,作为玻璃原料则铁含量超标。这使其开发应用成为亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用风化凝灰岩制备无熟料水泥的方法,其可以低成本预处理风化的凝灰岩原料,然后通过混入常见的廉价原料来制备无熟料水泥。
本发明的实施方案为,一种利用风化凝灰岩制备无熟料水泥的方法,包括以下步骤:
(1)在凝灰岩中掺加碳酸钠或氢氧化钠,一起以任意方式研磨至90%以上的凝灰岩原料的粒径小于0.08毫米,碳酸钠或氢氧化钠的掺入量按照所含Na2O的质量计算,为干燥凝灰岩的0~18%;
(2)磨细的粉体在300~700℃范围内煅烧2~3小时;
(3)煅烧冷却后的烧后土掺加石灰和石膏重新磨至煅烧前的细度。
优化的是,步骤(1)中,在凝灰岩中掺加碳酸钠或氢氧化钠的质量按照所含Na2O的质量计算,为干燥凝灰岩的3~11%。
步骤(3)中,煅烧冷却后的烧后土、石灰和石膏的质量配比为65~80:5~10:10~25,其中石灰与石膏的加量分别按所含Ca(OH)2与CaSO4·2H2O的质量计算。所述石灰指生石灰、熟石灰、含活性CaO的工业废渣中的一种或多种的混合物。所述石膏指天然石膏、硬石膏、建筑石膏、各种工业副产石膏的一种或多种的混合物。
本发明通过特殊的原料预处理工艺,使富含复杂粘土的风化凝灰岩能象常见的不含粘土的凝灰岩一样,通过利用其火山灰活性来制备无熟料水泥,总体上成本低廉。且通过应用实例足可发现本发明的重要优点。本发明对原料加碱煅烧具有方法简便,工艺参数可调范围大,易于操作,适应性强等特点。可根据具体原料及设备条件灵活调整预处理工艺。其煅烧温度低且煅烧温度和加碱量均可调范围广:既可低温至300度烧成,也可低碱及无碱烧成,因此既可选择不加碱的低成本方法,也可选择低温煅烧的低设备投入方法。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。本发明实施例中所用设备为常规设备,所用原料为常规原料。
某典型的风化凝灰岩的主要物相为微米级的火山玻璃碎屑,其次为少量石英晶屑,由于风化而存在相当多的包括高岭石、伊利石和蒙脱石在内的多种含结构水及层间水的粘土矿物;强烈风化淋滤致使岩性细碎成极细的灰白色松散粉末状,其0.8mm标准筛通过率超过95%。该凝灰岩的化学成分如表1所示。
通过取代表性样品分析确定其吸附水含量,然后按要求均匀掺入适量的碳酸钠或氢氧化钠并充分拌和,在300~700℃范围内调整温度进行煅烧,在设定的最高温度保温2小时后自然冷却。然后将冷却后的烧后土物料掺加适当的石灰与石膏并研磨均匀,通过取样检测细度确定研磨时间,当细度达到0.8mm方孔筛过筛率大于90%时即得到所述的无熟料水泥。按GB/T17671-1999的方法对各实例的水泥胶砂进行养护和强度检测。除按该标准要求检测3天和28天强度外,增加7天抗压强度检测。各实施例的制备条件及相应试块不同龄期的抗压强度数据详见表2。表2中,碳酸钠或氢氧化钠的掺入量为其实际质量,并非所含Na2O的质量。
由表2可知,本无熟料水泥各配方的水泥的7天与28天的抗压强度分别为7~15MPa与8~20MPa,对应的抗折强度分别为1.5~2.5MPa与2.1~4.1MPa;这种无熟料水泥总体上抗压强度比较低,但其强度多数已达到GB/T3183-2003对砌筑水泥的要求(见表2),可应用于建筑抹灰、腻子和砌块等对强度要求不太高的建材行业。
Claims (3)
1.一种利用风化凝灰岩制备无熟料水泥的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在凝灰岩中掺加碳酸钠或氢氧化钠,一起以任意方式研磨至质量90%以上的粒径小于0.08毫米,碳酸钠或氢氧化钠的掺入量按照所含Na2O的质量计算,为干燥凝灰岩的3~18%;
(2)磨细的粉体在300~700℃范围内煅烧2~3小时;
(3)煅烧冷却后的烧后土掺加石灰和石膏重新磨至煅烧前的细度。
2.根据权利要求1所述的利用风化凝灰岩制备无熟料水泥的方法,其特征在于,步骤(1)中,碳酸钠或氢氧化钠的掺入量按照所含Na2O的质量计算,为干燥凝灰岩的3~11%。
3.根据权利要求1所述的利用风化凝灰岩制备无熟料水泥的方法,其特征在于,步骤(3)中,煅烧冷却后的烧后土、石灰和石膏的质量配比为65~80:5~10:10~25,其中石灰与石膏的加量分别按所含Ca(OH)2与CaSO4·2H2O的质量计算;所述石灰指生石灰、熟石灰、含活性CaO的工业废渣中的一种或多种的混合物,所述石膏指天然石膏、硬石膏、建筑石膏、各种工业副产石膏的一种或多种的混合物。
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