CN104310813A - 以石材废料为原料的绿色生态水泥及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以石材废料为原料的绿色生态水泥及其生产方法，其包含了以下重量份数的原料：石材废料30-40份；硅酸盐水泥熟料40-50份；复合活化剂0.03-0.05份；早强剂2-4份；水泥熟料是52.5标号以上的硅酸盐水泥；石材废料为大理石粉和花岗岩粉的混合物；按重量份数将上述原料烘干，配料、粉磨和均化从而得到绿色生态水泥。本发明的以石材废料为原料生产绿色生态水泥的方法通过掺杂石材废料，减低熟料在水泥的比重，不但降低产品成本，提高了水泥的性能，而且能够大幅降低了石材加工业造成的石粉污染。

Description

以石材废料为原料的绿色生态水泥及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种水泥的生产方法，尤其涉及以石材废料为原料的绿色生态水泥及其生产方法。

背景技术

由于石材废料对环境污染的严重性，国内外有许多专家对石材加工业中产生的废石粉做了综合利用研究，主要集中在大理石和花岗岩废浆两个方面:(l)加工大理石废浆的利用，此应用对大理石成分纯度要求较高:①大理石粉末代替纯碱用于回收电池铅，多年来，有一些专业厂用纯碱做助溶剂回收电池铅。已经有企业使用锯切大理石废料浆中的大理石粉末来代替纯碱。这样做的优点是:降低生产成本和将废渣进入新的生产流程。碳酸钙与其它添加剂成分(硅砂、铁屑、碳、电池的铅化合物、硫酸盐和氧化物)混合后能够回收电池铅，同时产生出一种废物，这种废物中含有氧化钙、硅酸盐、氧化铁与金属铁，以及2-3%的铅。以前采用纯碱回收时，有毒废物送到排污场地无法利用，现在由于掺入大理石废浆后，其中所含石灰并不妨碍废物与水泥、沙子的凝聚，因而可以得到充分利用。例如用做洗衣机洗涤筒的稳定压块，因为这种废物中含有50%的铁，比重大。某工厂每月回收800吨电池铅，消耗150吨大理石粉末，同时每天生产出2000吨这种废物。②大理石废浆做除酸剂，全世界都存在着并在研究着酸雨问题。酸雨产生的污染源很多，但主要是来自煤炭及其排出物的燃烧。电站燃烧排放的烟就是一个不可忽视的污染源。目前已制造出用石灰石干法或湿法除去二氧化硫的设备。采用干法脱硫方式将碳酸钙(大理石废浆)与二氧化硫反应产生硫酸钙即石膏，可用于建筑业。这可利用大量大理石废浆，也清洁了环境。有的专家打算将很细的碳酸钙粉末放入被污染最厉害的世界大湖一ORTA湖，以除去水中的酸。碳酸钙的粉末粒度要小于0.1μm，至少30%的量要低于0.02mm。而大理石厂的废浆非常符合这一要求，因为大理石废浆中包括大理石粉末在内60%的固体物的粒度要低于0.01μm。③农业上的应用。据研究，一公顷土地需要100吨大理石粉末才能将微酸值土壤的PH值变成接近中性值。土壤中酸性过高，有益于镁、硼与植物的亲和，但会引起铝、铜、锌中毒现象。 (2)锯切花岗岩废浆的利用，从化学观点来看，一般都认为花岗石废浆没有污染性，唯一的问题是大量废浆所带来的堆积如何处理。花岗石锯切废浆成分一般是:硅平均为60%左右，铝平均为10%左右，还有铁、镁、铬、锰等成分。氧化钙占4一5%，而污染元素(铝、锌、铬)的数量是有限的。抛光花岗石也会产生废浆，这种废浆一般只占加工花岗石全部废浆的8%左右。对花岗岩废粉的利用主要为:①利用花岗岩碎石制取涂料，首先按照不同粒径要求粉碎，再经筛选成碎石颗粒，经防止风化处理后，加入特殊配方的亚克力树脂调制而成。这种花岗岩碎石涂料具有天然石材的质感而且不褪色、涂刷性好、能有效防水、抗酸碱、附着力强，色彩多样，不仅能改善涂料性能，而且涂刷效果逼真，还能使石粉得到增值，但是同样对石粉的纯度要求较高。②生产烧结砖，通过研究花岗石废浆的化学成分，发现尽管材料不同，其与茹土材料有很强的亲合性卧。某设备公司是生产砖瓦设备的，这家公司将不同百分比的废浆与钻土混合进行试验，其结果是产品合格。加进40%的废浆不会发生问题。用石材废浆生产砖，只用过滤后的废浆即可，而不必干燥。但在国际社会纷纷提倡环保的环境下，此类用途的研究应用受到了限制。

石材加工业近十年来在国内得到了迅猛发展，并为经济做出了巨大贡献，如福建南安与广东云浮，都是国内石材行业核心区域。同时也存在很多问题，其中关于在石材加工过程中产生的废弃物污染问题越来越严重，每生产30㎡的板材，产生的石粉、石渣等废料大约有1t。随着石材产量的增大，产生的废料逐年增加，石材加工区的大量废石料无法得到充分的利用，石粉、石渣满山遍野，堆放成山。由于石粉颗粒较细，遇雨天即和雨水混合成石粉泥，四处横流，晴天时则随风四处飘飞，对环境造成了二次污染，大片耕地及水资源、空气等受到严重污染，生态环境遭到严重破坏。石粉的转移堆放，只能换来厂区周边环境卫生的好转，并不能从根本上解决石粉污染问题。标本兼治，对石材加工业中产生的废石粉做综合利用才是治污的必然选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种以石材废料为原料的绿色生态水泥及其生产方法，利用了石材加工业中产生的石材废料，减低熟料在水泥的比重，从而大幅降低了石材加工业造成的石粉污染。

本发明所采用的技术方案是：

以石材废料为原料的绿色生态水泥，包括以下重量份数的原料：石材废料30-40份；水泥熟料40-50份；复合活化剂0.03-0.05份；早强剂2-4份；

所述的水泥熟料是52.5标号以上的硅酸盐水泥。凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5%以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥。国际上统称为波特兰水泥。 硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。因其加入石粉较多，故需要较高标号的硅酸盐水泥。

硅酸盐水泥的细度采用比表面积测定仪检验，其比表面积应大于300㎡/kg，否则为不合格品。国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不早于45min，否则为不合格品；终凝时间不迟于390min，否则为不合格品。硅酸盐水泥的体积安定性经检验必须合格，否则为不合格品。硅酸盐水泥根据3d和28d的抗压强度分为三个强度等级即42.5、52.5、62.5，每个等级有两个类型即普通型与早强型（用R表示）。 

硅酸盐水泥的 主要矿物组成是： 硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝酸四钙的强度发挥也较快，但强度低，对 硅酸盐水泥的强度贡献小。

所述的石材废料为大理石粉和花岗岩粉的混合物，大理石粉重量百分数占60%，花岗岩粉重量百分数占40%，大理石成分多于花岗岩成分，其化学组成以CaO、SiO2为主，还有碳酸镁和氧化锰。

所述的复合活化剂是将硅酸钠、硫酸钠、与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙配制而成；其中硅酸钠、硫酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、三异丙醇胺、硫酸钙加入的重量比为15:10:5:2:5。由于其掺量低，不影响水泥各种性能规定值，可提高粉磨效率，水泥强度，还可提高水泥浆体的密实性，渗透性，使砂浆流动性好，粘结性强、不易收缩、不易产生裂缝。

所述的早强剂是按照木质素、糖蜜酒精废液干粉、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。掺加早强剂后可以缩短水泥的凝结时间，提高了水泥同龄期的水化程度。

其生产方法包括以下步骤：

a.干燥：石材废料经皮带输送机送至立式烘干机进行烘干，烘干后石材废料经提升机送至石材废料废料仓储存，含水量小于2.8％；

b.磨粉：将步骤a所得干燥的石材废料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，把研磨好的石材废料以及准备好的水泥熟料、复合活化剂和早强剂按重量份数加入到水泥磨机中，向水泥磨机的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，从水泥磨机磨头处出来的物料即水泥，用提升机输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后经过包装，得到散装水泥。

本发明的有益效果：

1、随着我国经济的飞速发展,石材加工业得到了迅猛发展,但伴随之产生的废弃物污染问题也日益严重,对生态环境造成了严重破坏，本发明的以石材废料为原料的绿色生态水泥以石材加工业排出的废石粉为对象，经过烘干，再加入水泥熟料、复活活化剂和早强剂一起研磨生产而成，降低了石材加工业造成的石粉污染；

2、本发明以石材废料为原料的绿色生态水泥的复合活化剂是以硅酸钠、硫酸钠、与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙配制而成，其中硅酸钠、硫酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、三异丙醇胺、硫酸钙加入的重量比为15:10:5:2:5，从而可以使水泥产量提高15％～30％，同时具有助磨的效果；

3、本发明以石材废料为原料的绿色生态水泥的生产方法可以大幅度降低产品成本，改善工作环境，并能明显改善水泥的性能，生产工艺简单，产品可以长期储存；

4、本发明的以石材废料为原料的绿色生态水泥加入了早强剂，按照木质素、糖蜜酒精废液干粉、CaO重量比为1:1:1经配料、均化和粉磨的工艺过程制备而成的，能够加速水泥水化、达到提高砂浆早期强度的效果。

具体实施方式

在石材废料场不同地段，不同层面， 选取四组试样，废弃石粉化学成分表如表1所示：

表1 

石材加工厂将含有石粉的废水在沉淀池中沉淀后，上层清水循环利用，下层泥浆挖出堆放，故常见的废弃石粉为泥膏状，含水约40％。根据需求滤去石粉中大块杂质并干燥研磨即可使用。

其中废弃石粉径粒表见表2：

表2

实施例一：

将石材废料由皮带输送到立式烘干机烘干，烘干后石材废料经提升机送至石材废料仓储存，含水量为1.9％；将所得干燥的石材废料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，取30份所得干燥的石材废料以及准备好的40份52.5硅酸盐水泥熟料、0.03复合活化剂和2份早强剂加入到水泥磨机中，向水泥磨机的内部喷射雾化水，磨粉过程的温度在115±3℃，从水泥磨机磨头处出来的物料即水泥，用提升机输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后得到绿色生态水泥。

其中复合活化剂是以硅酸钠、硫酸钠、与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙配制而成，其中硅酸钠、硫酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、三异丙醇胺、硫酸钙加入的重量比为15:10:5:2:5；早强剂是按照木质素、糖蜜酒精废液干粉、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

实施例二：

将石材废料由皮带输送到立式烘干机烘干，烘干后石材废料经提升机送至石材废料仓储存，含水量为1.8％；将所得干燥的石材废料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，将40份石材废料以及准备好的50份52.5硅酸盐水泥熟料、0.05复合活化剂和4份早强剂加入到水泥磨机中，向水泥磨机的内部喷射雾化水，磨粉过程的温度在115±3℃，从水泥磨机磨头处出来的物料即水泥，用提升机输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后得到绿色生态水泥。

其中复合活化剂是以硅酸钠、硫酸钠、与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙配制而成，其中硅酸钠、硫酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、三异丙醇胺、硫酸钙加入的重量比为15:10:5:2:5；早强剂是按照木质素、糖蜜酒精废液干粉、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

实施例三：

将石材废料由皮带输送到立式烘干机烘干，烘干后石材废料经提升机送至石材废料仓储存，含水量为1.9％；将所得干燥的石材废料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，将35份石材废料以及准备好的45份52.5硅酸盐水泥熟料、0.04复合活化剂和3份早强剂加入到水泥磨机中，向水泥磨机的内部喷射雾化水，磨粉过程的温度在115±3℃，从水泥磨机磨头处出来的物料即水泥，用提升机输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后得到绿色生态水泥。

其中复合活化剂是以硅酸钠、硫酸钠、与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙配制而成，其中硅酸钠、硫酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、三异丙醇胺、硫酸钙加入的重量比为15:10:5:2:5；早强剂是按照木质素、糖蜜酒精废液干粉、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

表3为本发明绿色生态水泥的主要性能检测

Claims (4)

1.以石材废料为原料的绿色生态水泥，其特征在于：包含以下重量份数的原料：石材废料30-40份；水泥熟料40-50份；复合活化剂0.03-0.05份；早强剂2-4份；

所述的水泥熟料是52.5标号以上的硅酸盐水泥；

所述的石材废料为大理石粉和花岗岩粉的混合物，大理石粉重量百分数占60%，花岗岩粉重量百分数占40%，大理石成分多于花岗岩成分，其化学组成以CaO、SiO2为主，还有碳酸镁和氧化锰。

2.根据权利要求1所述的以石材废料为原料生产的绿色生态水泥，其特征还在于，所述的复合活化剂是将硅酸钠、硫酸钠、与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙配制而成；其中硅酸钠、硫酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、三异丙醇胺、硫酸钙加入的重量比为15:10:5:2:5。

3.根据权利要求1所述的以石材废料为原料生产的绿色生态水泥，其特征还在于，所述的早强剂是按照木质素、糖蜜酒精废液干粉、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

4.根据权利要求1所述的以石材废料为原料生产的绿色生态水泥，其特征在于，生产方法包括以下步骤：

a.干燥：石材废料经皮带输送机送至立式烘干机进行烘干，烘干后石材废料经提升机送至石材废料废料仓储存，含水量小于2.8％；

b.磨粉：将步骤a所得干燥的石材废料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，把研磨好的石材废料以及准备好的水泥熟料、复合活化剂和早强剂按重量份数加入到水泥磨机中，向水泥磨机的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，从水泥磨机磨头处出来的物料即水泥，用提升机输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后经过包装，得到散装水泥。