CN106116189A - 一种无熟料锂渣复合胶凝材料 - Google Patents

一种无熟料锂渣复合胶凝材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无熟料锂渣复合胶凝材料，胶凝材料由下述组分重量份组成：锂渣30‑70份、石灰或白灰渣10‑25份、矿渣10‑40份、钢渣5‑10份，木钙0.5‑1份，骨胶0.1‑0.5份，共100份。本发明大量采用工业废弃物，不使用水泥熟料，降低能源消耗，成本低，其28天强度可达到42.5水泥强度指标要求。在保证胶凝材料质量的同时，又可以充分利用工业废弃物，减少煅烧水泥能耗、改善环境。

Description

一种无熟料锂渣复合胶凝材料
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种无熟料锂渣复合胶凝材料。
背景技术
目前生产一吨水泥约产生一吨CO2，能耗较高，为了解决生产水泥能耗高的问题，现有文献主要解决方法为利用碱激发工业废渣的方法，部分专利如下：
专利201510804533.X无熟料水泥高延性材料及其制备方法，所述无熟料水泥由55-80份粉煤灰、10-40份矿渣、0-5份硅灰、2-5份激发剂组成，其所述激发剂由苛性钠、苏打粉、硫酸钠中的一种或多种组成。
专利201410020641.3一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。
专利201310172278.2一种无熟料钢渣再生微粉复合水泥，它由以下重量百分比的各组分制备而成：再生微粉25～35％，钢渣微粉35～45％，矿渣15～25％，脱硫石膏8～15％，碱渣5～15％，外加剂1～5％；上述各组分的百分比总和为100％。
专利201310116625.X一种无熟料钢渣微粉复合土体固结剂，其特征在于：它由以下重量百分比的各组分制备而成：钢渣微粉35～70％；脱硫石膏10～30％；碱渣5～30％；铝渣1～3％；外加剂1～5％。
专利201310652642.5一种无熟料矿渣粉煤灰复合水泥激发剂，按重量百分比计，其由以下原料制备而成：脱硫石膏15～20％，碱渣粉10～20％，水洗浆5～10％，硅酸钙25～35％，硫铝酸钙15～20％，硅酸钠10～15％，三乙醇胺1～3％；以上原料中各组分的重量百分比之和为100％。
专利200910030986.6环保无熟料水泥和其制备方法，该环保无熟料水泥，包括矿渣、电石渣、石膏和助剂，按质量份数计，所述各组分的含量如下：a)矿渣60～92份；b)电石渣5～25份；c)石膏2～10份；d)助剂1～20份；所述助剂为硅微粉、硅灰、白炭黑、硫酸盐、碳酸盐、硫铝酸盐或其中任意2种或3种以上的混合物，最好为硅微粉和硅灰的混合物。
专利200810158923.4一种环保型无熟料水泥及其制备方法，本发明公开一种环保型无熟料水泥及其制备方法，该水泥所含组份与配比为高炉矿渣30～40份，无熟料水泥5～20份，石膏5～15份，氢氧化钠0～4份，消石灰1～3份，明矾1～2份，石灰石1～6份，早强剂3～5份。
采用碱激发工业废渣制备的无熟料水泥，早期强度和后期强度均可以满足施工要求，然而采用碱激发施工工艺比较繁琐，且有导致碱骨料反应风险。
锂渣主要分两种，一是锂辉石-石灰石生产单水氢氧化锂(LiOH·H2O)工艺流程中产生的废渣，为碱性锂渣，二是酸性锂渣：酸性锂渣是锂辉石矿石经过1200℃高温煅烧后用硫酸法生产碳酸锂过程产生的副产品，即生产碳酸锂过程中，碳酸锂熟料经过浸出、过滤、洗涤后排出的残渣。每吨碳酸锂产品约产出锂渣10吨(每吨锂盐产出干渣20多吨)，每年产渣量非常大。现在每年仅有少量的锂渣被利用于建筑工程中，剩余的露天存放，不仅占用土地而且污染环境。锂渣中主要矿物成分为石英(SiO2)、锂辉石(LiAlSi2O6)、石膏(CaSO4·2H2O)，化学成分中CaO含量较少，Al2O3、SiO2、SO3含量较高。
发明内容
技术问题：本发明所要解决的技术问题是，提供一种以锂渣、石灰或白灰渣、粒化高炉矿渣、钢渣、木钙、骨胶为主要材料的新型胶凝材料——一种无熟料锂渣复合胶凝材料，在保证胶凝材料质量的同时，又可以充分利用工业废弃物，减少煅烧水泥能耗、改善环境。
技术方案：为解决制备水泥时的高能耗问题，本发明利用锂渣、石灰或白灰渣、粒化高炉矿渣、钢渣、木钙、骨胶来制备无熟料胶凝材料。该胶凝材料由下述重量份组成：锂渣30-70份、石灰或白灰渣10-25份、粒化高炉矿渣10-40份、钢渣5-10份、木钙0.5-1份，骨胶0.1-0.5份，共100份。
所述锂渣为硫酸法生产碳酸锂过程中产生的酸性废渣，其比表面积大于400m2/kg，其Al2O3和SiO2质量含量之和大于80％。
所述石灰或为熟石灰或为生石灰，其CaO质量含量大于80％，细度0.08mm方孔筛小于18％。
所述白灰渣CaO质量含量大于50％，其比表面积大于350m2/kg。
所述粒化高炉矿渣的比表面积大于400m2/kg，其28天活性指数大于95％。
所述钢渣的比表面积大于400m2/kg，碱度大于2.5。
有益效果：
1.本发明的胶凝材料，不需要水泥熟料，降低了煅烧水泥熟料时的能源消耗；
2.锂渣中的主要矿物组成为石英(SiO2)、锂辉石(LiAlSi2O6)、石膏(CaSO4·2H2O)，而石灰或白灰渣的主要成分为CaO，本发明的胶凝材料在水化过程中，锂辉石中Al3+和石膏在OH-及水存在条件下发生反应生成钙矾石，以及锂辉石中SiO3 2-和石灰或白灰渣在水溶液中反应，相当于水泥熟料中硅酸钙与水反应，生成水化硅酸钙，为本发明胶凝材料提供强度，同时粒化高炉矿渣的掺入，可以继续为锂渣补充钙来源，因为锂渣中钙含量很少，同时在矿渣中的活性Al2O3、SiO2在石灰或白灰渣的作用下在水化后期生成水化铝酸钙和水化硅酸钙，保证本发明后期较高的强度。本发明制备的胶凝材料强度高，其28天强度可达到42.5MPa；
3.钢渣里面由于具有MgO、MnO、P2O5对于延缓水泥凝结时间具有良好的作用，同时钢渣中具有较高的CaO可以为锂渣补充钙源，同时钢渣需水量较小，可以降低本发明需水量；
4.本发明利用木钙和骨胶来调节锂渣与石灰或白灰渣反应速度较快的问题，木钙和骨胶在调整锂渣与石灰或者白灰渣凝结时间的时候，对其反应产物强度影响较小，同时木钙具有减水作用可以改善本发明的需水量和流动性；
5.本发明未采用钠、钾等碱激发，无产生碱骨料反应的风险；
6.本发明充分利用锂渣、粒化高炉矿渣、白灰渣、钢渣等工业废渣，降低环境污染。
具体实施方式
本发明一种无熟料锂渣复合胶凝材料，其特征在于胶凝材料由下述组分重量份组成：锂渣30-70份、石灰或白灰渣10-25份、粒化高炉矿渣10-40份、钢渣5-10份，木钙0.5-1份，骨胶0.1-0.5份，共100份。
所述锂渣为硫酸法生产碳酸锂过程中产生的酸性废渣，其比表面积大于400m2/kg，其Al2O3和SiO2质量含量之和大于80％。
所述石灰或为熟石灰或为生石灰，其CaO质量含量大于80％，细度0.08mm方孔筛小于18％。
所述白灰渣CaO质量含量大于50％，其比表面积大于350m2/kg。
所述粒化高炉矿渣的比表面积大于400m2/kg，其28天活性指数大于95％。
所述钢渣的比表面积大于400m2/kg，碱度大于2.5。
实施例一
采用下述组分重量份组成制备无熟料锂渣复合胶凝材料：锂渣70份、生石灰10份、粒化高炉矿渣10份、钢渣9份、木钙0.9份，骨胶0.1份。
实施例二
采用下述组分重量份组成制备无熟料锂渣复合胶凝材料：锂渣39份、白灰渣25份、粒化高炉矿渣30份、钢渣5份、木钙0.5份，骨胶0.5份，。
实施例三
采用下述组分重量份组成制备无熟料锂渣复合胶凝材料：锂渣30份、熟石灰24份、粒化高炉矿渣40份、钢渣5份、木钙0.5份，骨胶0.5份，。
实施例四
采用下述组分重量份组成制备无熟料锂渣复合胶凝材料：锂渣60份、熟石灰10份、粒化高炉矿渣20份、钢渣8.5份、木钙1份，骨胶0.5份。
实施例五
采用下述组分重量份组成制备无熟料锂渣复合胶凝材料：锂渣50份、白灰渣灰20份、粒化高炉矿渣20份、钢渣8.5份、木钙1份，骨胶0.5份。
实施例六
采用下述组分重量份组成制备无熟料锂渣复合胶凝材料：锂渣40份、熟石灰19份、粒化高炉矿渣30份、钢渣10份、木钙0.7份，骨胶0.3份。
本发明实施例测试方法采用GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法，GB/T1346-2001水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法。本发明实施例性能指标如表1。
表1
本发明实施例28d强度可达到42.5水泥强度要求，早期强度、凝结时间、安定性、需水量均可满足施工要求。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无熟料锂渣复合胶凝材料，其特征在于该胶凝材料由下述按重量份组成：
锂渣 30-70份，
石灰或白灰渣 10-25份，
粒化高炉矿渣 10-40份，
钢渣 5-10份，
木钙 0.5-1份，
骨胶 0.1-0.5份，
共100份。
2.根据权利要求1所述的一种无熟料锂渣复合胶凝材料，其特征在于所述锂渣为硫酸法生产碳酸锂过程中产生的酸性废渣，其比表面积大于400m2/kg，其A12O3和SiO2质量含量之和大于80％。
3.根据权利要求1所述的一种无熟料锂渣复合胶凝材料，其特征在于所述石灰为熟石灰或为生石灰，其CaO质量含量大于80％，细度0.08mm方孔筛小于18％。
4.根据权利要求1所述的一种无熟料锂渣复合胶凝材料，其特征在于所述白灰渣CaO质量含量大于50％，其比表面积大于350m2/kg。
5.根据权利要求1所述的一种无熟料锂渣复合胶凝材料，其特征在于所述粒化高炉矿渣的比表面积大于400m2/kg，其28天活性指数大于95％。
6.根据权利要求1所述的一种无熟料锂渣复合胶凝材料，其特征在于所述钢渣的比表面积大于400m2/kg，碱度大于2.5。
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