CN106336134A - 一种少熟料水泥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种少熟料水泥的制备方法。本发明主要是，准备碱盐和硅质原料两种原料；将碱盐与硅质原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比(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，然后在煅烧料中加入硅酸盐水泥熟料和石膏；硅酸盐水泥熟料质量为煅烧料的50％～140％，石膏的质量为硅酸盐水泥熟料的3％～5％；将混合物混合均匀并磨细至达到200目筛余量≤10％，即得水泥。本发明具有碳排放低、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

一种少熟料水泥的制备方法
技术领域
本发明属于生态胶凝材料及其应用领域，具体涉及一种少熟料水泥的制备方法。
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。硅酸盐水泥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。因此，限制和减少熟料的使用成为水泥产业的发展要求和方向。要在保持强度等诸多性能的前提下进一步减少熟料掺量，需要开发新的水泥混合材料并提高混合材料的活性。SiO2是地壳中含量最高的氧化物，以SiO2为化学组成的晶态矿物叫石英，其中最常见的是α-石英。石英砂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，若能开发出可掺量高、性价比良好的石英基矿物混合材料，可能使水泥工业摆脱对石灰岩资源的过度依赖，且降低能耗、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，也为处理和利用富硅工业废渣提供新思路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以二氧化硅为主要原料的少熟料水泥的制备方法。
本发明方法包括如下步骤：
(1)准备碱盐和硅质原料两种原料；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；硅质原料是指主要化学组成为SiO2的各种结晶和/或非结晶的物质；
(2)将碱盐与硅质原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比(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，然后在煅烧料中加入硅酸盐水泥熟料和石膏；硅酸盐水泥熟料质量为煅烧料的50％～140％，石膏的质量为硅酸盐水泥熟料的3％～5％；将混合物混合均匀并磨细至达到200目筛余量≤10％，即得水泥。
优选地，步骤(3)中所述的煅烧温度为700～1100℃。
优选地，步骤(3)中，硅酸盐水泥熟料的加量为煅烧料的80％～120％。
具体的，步骤(1)中所述碱盐为只含KOH的苛性钾、只含Na2CO3的纯碱、只含NaOH的烧碱和废碱中的一种或几种。
具体的，步骤(1)中所述硅质原料为石英玻璃渣、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。
特别地，本水泥中同样可以掺加其它适用于普通硅酸盐水泥的掺和料，但具体掺量与性能的关系应当专门实验确定。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供了一种制备少熟料生态水泥的新方法，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)本发明能大量处理各种工业固体废物，故兼具经济与社会效益。许多工业固体废物以SiO2为主要化学组成，其中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有效地处理和利用。
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。
以下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。
本发明实施例的制备过程如下：将碱盐与硅质原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比(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粉体细度决定，当达到200目筛余量≤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。在煅烧料中加入硅酸盐水泥熟料和石膏。硅酸盐水泥熟料质量为煅烧料的50％～140％，石膏的质量为硅酸盐水泥熟料的3％～5％。将混合物混匀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中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。表1中各种量比均为质量比，其中的熟料指硅酸盐水泥熟料，废碱含纯碱85％。各实施例相应的水泥强度性能数据详见
表2。GB175-2007规定的相应的硅酸盐水泥指标也在两个表中列出供对比。
表1各实施例工艺参数一览表
表2各实施例强度性能一览表
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，其中所有实施例的强度都超过PC32.5R的指标要求，有一半超过了PC42.5R的指标要求。对照表1可知，当硅酸盐水泥熟料掺量不少于煅烧料的一半(熟料+石膏不少于34％)时，水泥强度即可超过PC32.5R的指标要求；当硅酸盐水泥熟料掺量大于煅烧料(熟料+石膏不少于51％)时，强度即可达到PC42.5R的指标要求。而PC32.5要求的熟料+石膏掺量不少于50％，PO42.5R要求的熟料+石膏掺量不少于80％，说明本少熟料水泥早强性好，且达到通用硅酸盐水泥同样性能指标需要掺加的熟料量大大少于后者。因此，本发明技术可有效减小水泥熟料的用量，节约成本，利废环保。

Claims (5)

1.一种少熟料水泥的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)准备碱盐和硅质原料两种原料；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；硅质原料是指主要化学组成为SiO2的各种结晶和/或非结晶的物质；
(2)将碱盐与硅质原料分别按所含Na2O+0.658K2O与SiO2质量比(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，然后在煅烧料中加入硅酸盐水泥熟料和石膏；硅酸盐水泥熟料质量为煅烧料的50％～140％，石膏的质量为硅酸盐水泥熟料的3％～5％；将混合物混合均匀并磨细至达到200目筛余量≤10％，即得水泥。
2.根据权利要求1所述一种少熟料水泥的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的煅烧温度为700～1100℃。
3.根据权利要求1所述一种少熟料水泥的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，硅酸盐水泥熟料的加量为煅烧料的80％～120％。
4.根据权利要求1所述一种少熟料水泥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述碱盐为只含KOH的苛性钾、只含Na2CO3的纯碱、只含NaOH的烧碱和废碱中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述一种少熟料水泥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述硅质原料为石英玻璃渣、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。
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