CN106630910A - 一种无机水泥材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅3‑8份、云母粉2‑10份、硫酸钙5‑12份、硅酸钠22‑35份、煤矸石30‑46份、海泡石10‑17份、无机纤维棉2‑5份、硅藻土4‑8份和氧化铝微粉3‑5份。本发明还公布了该水泥材料的制备方法。本发明原料来源广泛并且原料价格低廉，制备工艺简单，生产成本低，适用于工业化的大规模生产；本发明的各组分之间起协同作用，既解决了煤矸石排放大量堆放的问题，变废为宝，合理利用资源，又提供了一种抗压强度和抗折强度性能优于现有水泥的产品，使用效果好。

Description

一种无机水泥材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无机材料，具体是一种无机水泥材料。
背景技术
近年来，随着我国基础建设的迅猛发展，水泥的用量继续攀升，但是水泥工业是一个能耗、高资源消耗并且环境污染严重的行业，水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，水泥加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起，用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。在当前“可持续发展”和“节能减排”政策的背景下，水泥行业的发展面临着巨大的挑战和冲击，寻求新的原料代替现有原料制造水泥是一种切实可行的途径，市场前景广阔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无机水泥材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅3-8份、云母粉2-10份、硫酸钙5-12份、硅酸钠22-35份、煤矸石30-46份、海泡石10-17份、无机纤维棉2-5份、硅藻土4-8份和氧化铝微粉3-5份。
作为本发明进一步的方案：无机纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之比为3-5:2-6:1。
作为本发明进一步的方案：硅酸钠采用硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾和硅酸铝的一种或多种的混合物，煤矸石采用市场上出售的二级煤矸石。
所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡15-30分钟，将浸泡后的产物采用去离子水洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；
步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机并且加入混合物总重量3-5倍的水，混料机将水和混合物以100-150rpm的转速进行搅拌，搅拌过程中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以300-450rpm的转速继续搅拌30-50分钟，得到混合溶液；
步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为45-80摄氏度，完全干燥完毕即可得到成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛并且原料价格低廉，制备工艺简单，生产成本低，适用于工业化的大规模生产；本发明的各组分之间起协同作用，既解决了煤矸石排放大量堆放的问题，变废为宝，合理利用资源，又提供了一种抗压强度和抗折强度性能优于现有水泥的产品，使用效果好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅3份、云母粉2份、硫酸钙5份、硅酸钠22份、煤矸石30份、海泡石10份、无机纤维棉2份、硅藻土4份和氧化铝微粉3份。无机纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之比为3:4:1。
所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡15分钟，将浸泡后的产物采用去离子水洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；
步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机并且加入混合物总重量3倍的水，混料机将水和混合物以100rpm的转速进行搅拌，搅拌过程中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以300rpm的转速继续搅拌30分钟，得到混合溶液；
步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为45摄氏度，完全干燥完毕即可得到成品。
实施例2
一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅5份、云母粉4份、硫酸钙7份、硅酸钠26份、煤矸石34份、海泡石12份、无机纤维棉4份、硅藻土6份和氧化铝微粉4份。硅酸钠采用硅酸钠和硅酸铝的混合物，煤矸石采用市场上出售的二级煤矸石。
所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡20分钟，将浸泡后的产物采用去离子水洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；
步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机并且加入混合物总重量5倍的水，混料机将水和混合物以120rpm的转速进行搅拌，搅拌过程中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以360rpm的转速继续搅拌35分钟，得到混合溶液；
步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为56摄氏度，完全干燥完毕即可得到成品。
实施例3
一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅7份、云母粉7份、硫酸钙10份、硅酸钠29份、煤矸石41份、海泡石14份、无机纤维棉3份、硅藻土6份和氧化铝微粉5份。无机纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之比为5:3:1。硅酸钠采用硅酸钙，煤矸石采用市场上出售的二级煤矸石。
所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡26分钟，将浸泡后的产物采用去离子水洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；
步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机并且加入混合物总重量3倍的水，混料机将水和混合物以140rpm的转速进行搅拌，搅拌过程中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以440rpm的转速继续搅拌46分钟，得到混合溶液；
步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为73摄氏度，完全干燥完毕即可得到成品。
实施例4
一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅8份、云母粉10份、硫酸钙12份、硅酸钠35份、煤矸石46份、海泡石17份、无机纤维棉5份、硅藻土8份和氧化铝微粉5份。无机纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之比为3:5:1。硅酸钠采用硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾和硅酸铝的混合物，煤矸石采用市场上出售的二级煤矸石。
所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡30分钟，将浸泡后的产物采用去离子水洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；
步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机并且加入混合物总重量3倍的水，混料机将水和混合物以150rpm的转速进行搅拌，搅拌过程中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以380rpm的转速继续搅拌50分钟，得到混合溶液；
步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为80摄氏度，完全干燥完毕即可得到成品。
对比例
除不含有无机纤维棉，对比例1的组分和制备方法均与实施例1相同。
选取实施例1-4的产品、对比例1的产品和现有产品测试各自三天的抗压和抗折强度，具体数据见表1。
表1
从表1可以看出，实施例1-4产品3天的抗压和抗折强度远远优于对比例1的产品和现有的水泥产品，完全可以替代现有的水泥产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种无机水泥材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：氧化硅3-8份、云母粉2-10份、硫酸钙5-12份、硅酸钠22-35份、煤矸石30-46份、海泡石10-17份、无机纤维棉2-5份、硅藻土4-8份和氧化铝微粉3-5份。
2.根据权利要求1所述的无机水泥材料，其特征在于，所述无机纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之比为3-5:2-6:1。
3.根据权利要求1或2所述的无机水泥材料，其特征在于，所述硅酸钠采用硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾和硅酸铝的一种或多种的混合物，煤矸石采用市场上出售的二级煤矸石。
4.一种如权利要求1-3任一所述的无机水泥材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡15-30分钟，将浸泡后的产物采用去离子水洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；
步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机并且加入混合物总重量3-5倍的水，混料机将水和混合物以100-150rpm的转速进行搅拌，搅拌过程中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以300-450rpm的转速继续搅拌30-50分钟，得到混合溶液；
步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为45-80摄氏度，完全干燥完毕即可得到成品。
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