CN106242326A - 一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法 - Google Patents

一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106242326A
CN106242326A CN201610743276.8A CN201610743276A CN106242326A CN 106242326 A CN106242326 A CN 106242326A CN 201610743276 A CN201610743276 A CN 201610743276A CN 106242326 A CN106242326 A CN 106242326A
Authority
CN
China
Prior art keywords
raw material
sio
cement
method preparing
alkali salt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610743276.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106242326B (zh
Inventor
彭美勋
张婷
聂孟琪
何晴
张雷刚
刘任
肖秋国
申少华
禹良才
易守军
黄昊文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University of Science and Technology
Original Assignee
Hunan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Science and Technology filed Critical Hunan University of Science and Technology
Priority to CN201610743276.8A priority Critical patent/CN106242326B/zh
Publication of CN106242326A publication Critical patent/CN106242326A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106242326B publication Critical patent/CN106242326B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/22—Iron ore cements ; Iron rich cements, e.g. Ferrari cements, Kühl cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/02—Portland cement
    • C04B7/06—Portland cement using alkaline raw materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法。本发明主要是，准备碱盐、硅质原料和钙质原料三种原料；将碱盐与硅质原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比是(Na2O+0.658K2O)/SiO2＝0.04～0.12的比例，均匀混合，并研磨至200目筛余量≤10％；将所得的混合物在600～1200℃的温度下充分煅烧后冷却至室温得到煅烧料，然后将钙质原料按所含CaO的质量与煅烧料的质量之比为0.10～0.35的配比混匀并磨细至达到200目筛余量≤10％，即得水泥。本发明与主流的硅酸盐水泥相比，具有碳排放低、能耗低和污染排放少的特点，相应地原料成本低廉，并大大降低对优质石灰石资源的依赖与消耗。

Description

一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法
技术领域
本发明属于生态胶凝材料及其应用领域，具体涉及一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法。
背景技术
温室效应与空气污染是全球面临的重大环境问题。水泥生产排放的温室气体占比达到6-7％，其中绝大部分是硅酸盐水泥，其能耗物耗和碳排放高、粉尘和硫氮氧化物气体污染严重等问题越来越突出，应逐渐限制和减少其熟料的使用。SiO2是地壳中含量最高的氧化物，硅灰是以非晶态超细粒度存在的SiO2，可作为活性料掺入硅酸盐水泥混凝土中提高其综合性能。地壳表面大量存在的以SiO2为化学组成的结晶态矿物属于石英族，其中最常见的是α-石英。石英通常用作细集料大量混入混凝土中，是廉价的惰性掺和料。用石英为主要原料制备的无机胶凝材料尚未见报导，若能在比硅酸盐水泥熟料更低的烧成温度下制备出石英基胶凝材料，可能使水泥工业摆脱对石灰岩资源的过度依赖，且大大降低能耗、碳排放和废气排放，增强发展的可持续性，尤其对石英资源丰富而灰岩资源贫乏的多沙地区有重要的社会和经济意义，也为以SiO2为主要化学组成的固体废物的处理与利用提供了新的途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法。
本发明方法包括如下步骤：
(1)准备碱盐、硅质原料和钙质原料三种原料；其中，碱盐是指在后续煅烧步骤时可释放出Na2O和/或K2O的物质；硅质原料是指化学组成为SiO2的各种结晶和/或非结晶的固体物质；钙质原料指与水反应生成Ca(OH)2的物质；
(2)将碱盐与硅质原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比是(Na2O+0.658K2O)/SiO2＝0.04～0.12的比例，均匀混合，并研磨至200目筛余量≤10％；
(3)将步骤(2)所得的混合物在600～1200℃的温度下充分煅烧后冷却至室温得到煅烧料，然后将钙质原料按所含CaO的质量与煅烧料的质量之比为0.10～0.35的配比混匀并磨细至达到200目筛余量≤10％，即得水泥。
优选地，步骤(3)中，所述煅烧温度为700～1100℃。
优选地，步骤(3)中，所述钙质原料按所含CaO的质量与煅烧料的质量之比为0.15～0.30。
具体的，步骤(1)所述硅质原料是石英玻璃渣、普通河砂、海砂、沙漠砂、天然石英脉和石英砂岩及金矿和铁矿尾砂中的一种或几种的混合物。
具体的，步骤(1)所述碱盐是只含KOH的苛性钾、只含Na2CO3的纯碱、只含NaOH的烧碱及废碱等的一种或几种的混合物。
具体的，步骤(1)所述钙质原料是生石灰、熟石灰和电石渣中的一种或几种的混和物。
本发明的有益效果体现如下：
(1)本发明提供了一种用SiO2为主要原料制备生态水泥材料的方法，与主流的硅酸盐水泥相比，具有碳排放低、能耗低和污染排放少的特点，考虑到SiO2在地壳中的含量达到近六成，这种水泥具有原料广泛的特点，相应地原料成本低廉，并大大降低对优质石灰石资源的依赖与消耗。
(2)由于本发明水泥的主要原料是SiO2且CaO含量低，它特别适合在碳酸钙资源缺乏的地区使用，尤其适合在广大的荒漠和沙漠地区用作基础建设的水泥材料，同时方便在防沙固沙工程上应用。
(3)本发明能大量处理各种工业固体废物，有巨大的社会效益。许多工业固体废物以SiO2为主要化学组成且以石英为主要矿物组成，其不利于胶凝的有机和粘土类杂质均可在煅烧时去除，所以这种废渣能用本发明方法制成水泥材料而被处理和利用。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不限于此。
实施例中牵涉到的以SiO2为主要化学组成的硅质原料有石英玻璃渣、普通河砂、海砂、沙漠砂、天然石英脉和石英砂岩及金矿和铁矿尾砂等；碱盐原料有只含KOH的苛性钾、只含Na2CO3的纯碱、只含NaOH的烧碱和含纯碱85％的废碱等；钙质原料有生石灰、熟石灰和电石渣等。
本发明实施例的制备过程如下：将干燥的碱盐与硅质原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比为(Na2O+0.658K2O)/SiO2＝0.04～0.12的比例混合，用实验小磨球磨0.5-1.0小时。具体时间由抽样检测细度决定，当达到200目筛余量不大于10％即可。不同原料由于入磨粒度和可磨性的差异，球磨时间也有所差别。将磨好的生料放入马弗炉中煅烧，在预定的最高温度(600～1200℃)间保温2～3小时后冷却至室温即得到煅烧料。最后将钙质原料按所含CaO的质量与煅烧料的质量之比为0.1～0.35的配比混合并用球磨机重新磨细至达到200目筛余量≤10％，即得水泥。
按GB/T17671-1999的方法对表1所示12个实施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，增加了7天抗压强度检测。各实施例水泥的工艺参数详见表1，相应的水泥强度性能数据详见表2。
表1各实施例工艺参数
表2各实施例强度性能
由表2可知，不同工艺参数得到的水泥的不同龄期强度差异较大，其中相当部分达到甚至超过GB/T3183-2003对砌筑水泥的强度要求，可在对强度要求不高的众多领域应用。

Claims (6)

1.一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)准备碱盐、硅质原料和钙质原料三种原料；其中，碱盐是指在后续煅烧步骤时可释放出Na2O和/或K2O的物质；硅质原料是指化学组成为SiO2的各种结晶和/或非结晶的固体物质；钙质原料指与水反应生成Ca(OH)2的物质；
(2)将碱盐与硅质原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比是(Na2O+0.658K2O)/SiO2＝0.04～0.12的比例，均匀混合，并研磨至200目筛余量≤10％；
(3)将步骤(2)所得的混合物在600～1200℃的温度下充分煅烧后冷却至室温得到煅烧料，然后将钙质原料按所含CaO的质量与煅烧料的质量之比为0.10～0.35的配比混匀并磨细至达到200目筛余量≤10％，即得水泥。
2.根据权利要求1所述一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述煅烧温度为700～1100℃。
3.根据权利要求1所述一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述钙质原料按所含CaO的质量与煅烧料的质量之比为0.15～0.30。
4.根据权利要求1所述一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法，其特征在于：步骤(1)所述硅质原料是石英玻璃渣、普通河砂、海砂、沙漠砂、天然石英脉和石英砂岩及金矿和铁矿尾砂中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法，其特征在于：步骤(1)所述碱盐是只含KOH的苛性钾、只含Na2CO3的纯碱、只含NaOH的烧碱及废碱等的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法，其特征在于：步骤(1)所述钙质原料是生石灰、熟石灰和电石渣中的一种或几种的混和物。
CN201610743276.8A 2016-08-26 2016-08-26 一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法 Active CN106242326B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610743276.8A CN106242326B (zh) 2016-08-26 2016-08-26 一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610743276.8A CN106242326B (zh) 2016-08-26 2016-08-26 一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106242326A true CN106242326A (zh) 2016-12-21
CN106242326B CN106242326B (zh) 2021-12-28

Family

ID=57597414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610743276.8A Active CN106242326B (zh) 2016-08-26 2016-08-26 一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106242326B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107382102A (zh) * 2017-08-14 2017-11-24 昌都龙者高新材料股份有限公司 用于高原地区的生态水泥
CN108249791A (zh) * 2018-03-09 2018-07-06 湖南科技大学 一种分步煅烧廉价钠盐制备少熟料水泥的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4640715A (en) * 1985-03-06 1987-02-03 Lone Star Industries, Inc. Mineral binder and compositions employing the same
CN102875041A (zh) * 2012-10-25 2013-01-16 湖南科技大学 一种低温煅烧制备常温养护单组份碱激发水泥的方法
CN103693868A (zh) * 2013-11-30 2014-04-02 湖南科技大学 一种新型复合水泥的制备方法
CN104129935A (zh) * 2014-07-29 2014-11-05 皖西学院 一种改性玻璃尾砂水泥基辅助性胶凝材料及其制备方法
CN105502973A (zh) * 2015-12-19 2016-04-20 湖南科技大学 一种贫钙富硅生态水泥及其用途
CN105601134A (zh) * 2015-12-19 2016-05-25 湖南科技大学 一种全利用煤矸石制备水泥的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4640715A (en) * 1985-03-06 1987-02-03 Lone Star Industries, Inc. Mineral binder and compositions employing the same
CN102875041A (zh) * 2012-10-25 2013-01-16 湖南科技大学 一种低温煅烧制备常温养护单组份碱激发水泥的方法
CN103693868A (zh) * 2013-11-30 2014-04-02 湖南科技大学 一种新型复合水泥的制备方法
CN104129935A (zh) * 2014-07-29 2014-11-05 皖西学院 一种改性玻璃尾砂水泥基辅助性胶凝材料及其制备方法
CN105502973A (zh) * 2015-12-19 2016-04-20 湖南科技大学 一种贫钙富硅生态水泥及其用途
CN105601134A (zh) * 2015-12-19 2016-05-25 湖南科技大学 一种全利用煤矸石制备水泥的方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴兴轩等: "《从发明专利看石英玻璃合成工艺的研究与发展》", 《硅酸盐通报》 *
孙忠义等: "《公路工程试验工程师手册（第四版） 上册》", 30 June 2016, 人民交通出版社股份有限公司 *
李国鼎: "《环境工程手册 固体废物污染防治卷》", 31 December 2003, 高等教育出版社 *
李远才: "《铸造造型材料技术问答》", 31 March 2013, 机械工业出版社 *
杨丽芬等: "《环保工作者实用手册（第2版）》", 31 January 2001, 冶金工业出版社 *
王正红: "《用普通粘土制备单组份碱激发水泥的研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107382102A (zh) * 2017-08-14 2017-11-24 昌都龙者高新材料股份有限公司 用于高原地区的生态水泥
CN108249791A (zh) * 2018-03-09 2018-07-06 湖南科技大学 一种分步煅烧廉价钠盐制备少熟料水泥的方法
CN108249791B (zh) * 2018-03-09 2020-05-01 湖南科技大学 一种分步煅烧廉价钠盐制备少熟料水泥的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106242326B (zh) 2021-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Locher Cement: principles of production and use
AU2012246525B2 (en) Cement clinker, method for manufacturing same and cement composition
CN103145354B (zh) 一种无熟料复合型尾砂固结剂及其制备方法和应用
CN104193202B (zh) 一种高保水性水泥
CN100412020C (zh) 利用陶瓷抛光砖废料制备硅酸盐水泥的方法
CN106116189B (zh) 一种无熟料锂渣复合胶凝材料
US20150053118A1 (en) Method for using waste concrete as blending material in cement production and cement thus obtained
CN111943535A (zh) 一种由建筑垃圾和污染土生产通用硅酸盐水泥的方法
CN105502974B (zh) 一种镍矿冶金渣的处理和利用方法
CN105502973B (zh) 一种贫钙富硅生态水泥及其用途
CN103553377B (zh) 利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法
CN102503338A (zh) 一种用工业固体废渣生产建筑干砂浆的工艺方法
CN108358478A (zh) 一种分步煅烧煤气化渣制备胶凝材料的方法
CN109369044A (zh) 一种硫铝酸盐水泥及其制备方法
JPWO2008050484A1 (ja) セメントクリンカー及びセメント
CN107473613B (zh) 一种利用工业固态废弃物生产的水泥及其制备方法
CN106336134A (zh) 一种少熟料水泥的制备方法
CN105601134A (zh) 一种全利用煤矸石制备水泥的方法
CN106698988B (zh) 一种用碳酸盐岩改性磷石膏及其制备方法
CN109970372B (zh) 一种机械力化学法低温制备贝利特硫铝酸盐水泥的方法
CN110482885A (zh) 一种硅酸盐水泥原料配方及硅酸盐水泥制备方法
CN106242326A (zh) 一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法
CN107382107B (zh) 一种利用镁渣、锰渣制备硫铝酸盐水泥熟料的方法
Alkhateeb Chemical analysis of ordinary Portland cement of Iraq
Seco et al. Assessment of the ability of MGO based binary binders for the substitution of Portland cement for mortars manufacturing

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant