CN106380092B - 一种利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥。本发明采用以煤和天然气为主要能源的耗能企业采用石灰脱硫后得到的SO3的质量分数仅为16%～19%粉体脱硫废渣“脱硫石灰”作为缓凝剂；以水渣、粉煤灰、石灰石、炉渣、钢渣和煤矸石组成的混合物作为填充材料得到了缓凝效果优良且抗折抗压强度增加的水泥，赋予了“脱硫石灰”使用价值，有效地减少了二次污染，而且在降低生产成本的同时所得到产品性能更加优良。本发明产品的制备方法工艺简单稳定、可操作度大、制备过程能耗低经济环保且所用原料廉价易得，适合工业化生产，有良好的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及水泥技术领域，更具体的，涉及一种利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥。
背景技术
通用的硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材制成的水硬性胶凝材料。一般的水泥熟料磨成细粉与水相遇后会很快凝结、无法施工，因此在水泥熟料制成水泥时都要加入一定的外加剂，主要起到延长水泥凝结时间的目的，在众多缓凝剂中，石膏(主要成份为硫酸钙)是最常用的一种，因而也使其成为水泥的一种重要组分，天然石膏作为一种优良的缓凝剂长期应用于水泥制品，但是随着我国经济的迅猛发展对水泥的需求量越来越大，而作为资源有限开采使用成本高天然石膏，远远不能满足需求。经过长期的研究实践表明：通过适当处理的“工业废物”脱硫石膏、氟石膏和磷石膏可以作为天然石膏的替代品，但是，大量的研究实验表明只有它们的SO3含量大于30％时，才能达到理想的效果，否则，生产得到的水泥的强度远远不能达到需求。
随着我国环保观念的深入，对各个大型耗能企业的限排标准的出台，能耗企业在进行工业尾气排放前都会进行脱硫处理。“脱硫石灰”是指耗煤、天然气的冶炼、玻璃等大型耗能企业采用石灰脱硫后的产生的粉体废渣，不同于利用石灰石脱硫得到的脱硫石膏，由于所得到脱硫石灰的SO3含量仅仅为16％～19％，并且经过大量的实验研究证明：将“脱硫石灰”按常规添加量应用于水泥制备时，得到的水泥强度远远达不到标准要求，因此只能是没有用途的废料，而且堆放填埋会对土地和水源产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术问题，提供一种利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥，应用被证明不可能作为水泥缓凝剂的脱硫石灰作为缓凝剂，得到的水泥性能优良，且能有效解决脱硫石灰“二次污染”的问题。
本发明目的通过以下技术方案实现：
提供一种利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥，其特征在于，包括水泥熟料、填充材料和缓凝剂，其中，所述填充材料为包括水渣、炉渣、钢渣中的一种或者两种以上的混合材料；所述缓凝剂为脱硫石灰，所述脱硫石灰为对以煤和天然气为主要能源的耗能企业采用石灰对尾气进行脱硫后得到的粉体脱硫废渣。
优选地，所述脱硫石灰中SO3的质量分数为16％～19％、结晶水的质量分数为5％～6.5％、游离水的质量分数为0.5％～2％；所述脱硫石灰的pH值为9～13。
优选地，所述耗能企业为冶炼或者玻璃生产企业。
优选地，所述利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥由以下重量份的各组分组成：
水泥熟料 35～85份；
填充材料 15～60份；
脱硫石灰 0.4～4份。
进一步优选地，所述利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥由以下重量份的各组分组成：
水泥熟料 40～80份；
填充材料 15～60份；
脱硫石灰 0.5～1.0份。
进一步优选地，所述利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥由以下重量份的各组分组成：
水泥熟料 40～80份；
填充材料 15～60份；
脱硫石灰 1.2～3.5份。
本发明所采用的混凝剂脱硫石灰，缓凝效果显著，在较少添加量时可以用来作为普通水泥中的缓凝剂，随着添加量的增加还可以用来作为缓凝水泥的缓凝剂，且相对于同类型的缓凝剂，在使用时添加更少，且不会降低水泥的强度。
优选地，所述填充材料还包括石灰石、粉煤灰、煤矸石中的一种或多种。
进一步优选地，所述填充材料由以下重量组分的各组分组成：
更有选地，所述填充材料由以下重量组分的各组分组成：
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明所述利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥，以煤和天然气为主要能源的耗能企业采用石灰脱硫后得到的SO3的质量分数仅为16％～19％粉体脱硫废渣“脱硫石灰”作为缓凝剂；以水渣、粉煤灰、石灰石、炉渣和煤矸石中的至少三种以上的填充材料得到了缓凝效果优良，且抗折和抗压强度增加的水泥；
创造性地利用SO3的质量分数仅为16％～19％的脱硫石灰作为脱硫剂，且在低添加量的情况下获得的水泥性能优良，消除了长期以来本技术领域人员认为SO3的质量分数低于30％的石膏材料不能用作水泥缓凝剂的技术偏见，赋予了“脱硫石灰”使用价值，有效地减少了二次污染；
并且，通过本发明人的大量研究表明：脱硫石灰的缓凝效果明显目前常用的天然石膏、脱硫石膏、磷石膏以及氟石膏，并且通过对添加量的精确调整所得到水泥的缓凝效果优良且抗折抗压强度都优于现有石膏类缓凝材料。
本发明所使用缓凝剂脱硫石灰为粉状废渣，并且无有害物质、粒度合适，因此，不需要经过复杂的预处理就能直接用于水泥的制备，不仅简化了水泥生产工艺、降低了生产成本，而且增加了水泥生产过程的可操作性，即缓凝剂脱硫石灰的添加可以是入磨前进行添加，也可以在其它组分完全磨好后进行添加。制备本发明所述水泥的工艺简单稳定、可操作度大、制备过程能耗低经济环保且所用原料廉价易得，适合工业化生产，有良好的推广价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。除非特别说明，本发明实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。
由于能耗企业在实际生产过程中，不同阶段排除的废气中的含硫值不同，因此所不同时段采用石灰脱硫得到的脱硫废渣的含硫值不同，为了保证使用的稳定性，需要在使用前脱硫废渣进行充分混合均匀，得到脱硫石灰。对本发明所述的脱硫石灰进行成份分析结果如表1所示。
表1
| 成份 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | L.O.I | SO3 | SO2 | H2O+ |
| 含量/％ | 0.82 | 0.11 | 0.10 | 54.27 | 1.11 | 0.05 | 0.005 | 13.62 | 17.14 | 6.60 | 5.11 |
实施例1
按表2准备所需的重量份配比的各组成，其中所述缓凝剂为脱硫石灰，采用常规水泥生产工艺，对制备得到的水泥的凝固时间、抗折和抗压强度进行测定，结果如表3所示。
实施例2～12
实施例2～12与实施例1不同的是按表2中指定的各组分配比准备所需的重量份配比的各组成，其余条件相同，测试结果如表3所示。
对比例1
对比例1与实施例1不同的是用等量的天然石膏替换脱硫石灰，其余组分按表2中指定的各组分配比准备所需的重量份配比的各组成，其余条件相同，测试结果如表3所示。
对比例2
与实施例1不同的是用等量的脱硫石膏替换脱硫石灰，其余组分按表2中指定的各组分配比准备所需的重量份配比的各组成，其余条件相同，测试结果如表3所示。
对比例3
与实施例1不同的是用等量的磷石膏替换脱硫石灰，其余组分按表2中指定的各组分配比准备所需的重量份配比的各组成，其余条件相同，测试结果如表3所示。
对比例4
与实施例1不同的是用等量的氟石膏替换脱硫石灰，其余组分按表2中指定的各组分配比准备所需的重量份配比的各组成，其余条件相同，测试结果如表3所示。
表2
| 水泥熟料 | 水渣 | 炉渣 | 钢渣 | 粉煤灰 | 石灰石 | 煤矸石 | 脱硫石灰 | |
| 实施例1 | 54 | 10 | 7.5 | 0 | 4 | 21 | 0 | 1.8 |
| 实施例2 | 80 | 15 | 5 | 10 | 5 | 12 | 8 | 4 |
| 实施例3 | 60 | 20 | 2 | 5 | 0 | 22 | 0 | 3.5 |
| 实施例4 | 40 | 0 | 10 | 25 | 0 | 10 | 10 | 0.6 |
| 实施例5 | 85 | 40 | 0 | 10 | 5 | 0 | 5 | 0.4 |
| 实施例6 | 35 | 5 | 0 | 30 | 5 | 15 | 5 | 1.6 |
| 实施例7 | 60 | 0 | 10 | 5 | 8 | 20 | 10 | 0.5 |
| 实施例8 | 54 | 20 | 30 | 2 | 2 | 0 | 2 | 1 |
| 实施例9 | 70 | 8 | 2 | 0 | 3 | 2 | 0 | 2 |
| 实施例10 | 80 | 45 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.5 |
| 实施例11 | 80 | 0 | 45 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1.2 |
| 实施例12 | 80 | 0 | 0 | 45 | 0 | 0 | 0 | 3 |
表3
Claims (4)
1.一种利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥，其特征在于，包括水泥熟料、填充材料和缓凝剂；其中，所述填充材料为包括水渣、炉渣、钢渣中的一种或者两种以上的混合材料；所述缓凝剂为脱硫石灰，所述脱硫石灰为以煤和天然气为主要能源的耗能企业采用石灰对尾气进行脱硫后得到的粉体脱硫废渣；所述脱硫石灰中SO3的质量分数为16％～19％、结晶水的质量分数为1％～6.5％、游离水的质量分数为0.5％～2％；所述脱硫石灰的pH值为9～13；
所述水泥由以下重量份的各组分组成：
水泥熟料35～85；
填充材料15～60；
脱硫石灰0.4～2。
2.根据权利要求1所述利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥，其特征在于，所述耗能企业为冶炼或者玻璃生产企业。
3.根据权利要求1所述利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥，其特征在于，由以下重量份的各组分组成：
水泥熟料40～80份；
脱硫石灰0.5～1.0份。
4.根据权利要求1至3任意一项所述利用脱硫石灰作为缓凝剂的水泥，其特征在于，所述填充材料还包括石灰石、粉煤灰、煤矸石中的一种或多种。
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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 | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181030 |