CN106242326B - 一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法 - Google Patents
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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
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 (3)
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、SiO2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；SiO2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SiO2原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比是(Na2O+0.658K2O)/SiO2＝0.06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900～1100℃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0.10～0.30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(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、废碱的一种或几种的混合物。
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(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。
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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 |