CN106746784A - 一种建筑环保型水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明属于节能环保领域，公开了一种建筑环保型水泥，由以下原料组成：钢渣粉20％‑30％、磷石膏2％‑8％、碱渣2％‑5％、赤泥10％‑20％、沸石粉10％‑20％、硫酸铝渣2％‑4％、缩合磷酸铝0.2％‑0.5％、重金属离子固化剂1％‑2％、激发剂1％‑2％、余量为矿粉。该发明的主要原料为工业废渣，实现了变废为宝，具有良好的经济效益和环保效益。

Description

一种建筑环保型水泥
技术领域
本发明属于节能环保领域。
技术背景
生产熟料的过程是水泥行业消耗资源和排放污染物最重要的部分，不仅需要消耗大量的石灰石、粘土、煤炭等自然资源和能源，还要排放大量的CO2、SO2、NOX等有害气体，所以减少水泥熟料用量是水泥行业节能减排的重要途径。生态水泥就是利用各种废弃物，包括各种工业废料、废渣以及城市生活垃圾等作为原料、燃料制造水泥。这是发展循环经济，保障国家环境安全的重大战略措施。目前的生态水泥，主要指少熟料水泥，一般是由矿渣粉和粉煤灰在石膏以及氧化钙、水玻璃等碱性激发剂的共同作用下制备而成的，存在两个方面的问题，一是大量氧化钙的引入，容易引起无熟料水泥安定性不良，二是随着各类碱的价格上涨，这类水泥的生产成本也较高。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界氧化铝生产大国，每年排放的赤泥高达3000万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。磷石膏磷石膏是磷化工中湿法制造磷酸时排出的废渣，每生产1吨磷酸(以P2O5计)产生约4.5～5.5吨的副产磷石膏，目前我国磷石膏每年的产生量约7600万吨，同时我国还存在约2.5亿吨的磷石膏历史堆存。大量的磷石膏的堆积既占用土地，又浪费资源，其中含有的可溶性磷、可溶性氟等物质容易对周边环境造成污染。与此同时，钢渣、碱渣、硫酸铝渣等工业废渣也存在占用土地、污染环境的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以不同种类工业废渣为主要原料的建筑环保型水泥，为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种建筑环保型水泥，由以下重量百分比的原料组成：
钢渣粉：20％-30％
磷石膏：2％-8％
碱渣：2％-5％
赤泥：10％-20％
沸石粉：10％-20％
硫酸铝渣：2％-4％
缩合磷酸铝：0.2％-0.5％
重金属离子固化剂：1％-2％
激发剂：1％-2％
余量为矿粉。
所述钢渣粉的比表面积为400m2/kg-550m2/kg。
所述磷石膏含水量≤10％，SO3含量≥40％。
所述碱渣是指氨碱法制碱过程中排放的碱性废渣，成份主要为碳酸钙。
所述沸石粉是由天然沸石粉磨至比表面积500m2/kg-600m2/kg得到的，所述沸石是指斜发沸石或者丝光沸石。
所述硫酸铝渣是利用铝土矿生产硫酸铝所排出的废渣。
所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照1-5:1-5:1的质量比组成。
优选的，所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照3:3:1的质量比组成。
所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照4-8:1-2:1的质量比组成。
优选的，所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照6:2:1的质量比组成。
所述矿粉满足GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中S95级矿粉要求。
本发明中的碱渣一方面可与钢渣粉、磷石膏等反应生成络合物CaSiO3·CaCO3·Ca(OH)2·nH2O，另一方面其中的碱性物质可保证体系的碱度，为水化反应提供条件。赤泥中含有的β-C2S、无定型铝硅酸盐具有潜在的水硬活性，游离碱可提供一定碱度，保证体系水化反应。具有很多空洞和孔道，能够增加水泥安定性、抑制生态水泥的碱骨料反应，还对固体废弃物中的重金属离子有一定的固化作用。硫酸铝渣主要成分为二氧化硅和三氧化二氯，具有改善水泥性能，消化钢渣中游离氧化钙，改善水泥安定性，提高水泥早起强度的作用。缩合磷酸铝具有粘结固化作用，提高体系强度，激发剂可促进体系的水化反应。
本发明有益效果：本发明的建筑环保型水泥主要以钢渣、赤泥、碱渣、硫酸铝渣、磷石膏为原料，不但主要原料利用工业废渣，而且主要激发剂也利用工业副产品，根据钢渣粉、矿渣粉、磷石膏、赤泥、硫酸铝渣等化学成分、矿物组成的不同特点，取长补短、优势互补、合理搭配，充分利用外加剂和不同混合材之间的协同效应，在各种原料的协同作用下，生产建筑环保型水泥。
本发明水泥的水硬性好、强度高。生产过程不经过生料制备和熟料烧成两道工序，节约了大量粘土、石灰石、煤炭等天然能源和资源的消耗，避免了熟料煅烧过程中产生的粉尘、CO2、SO2、NOX等的排放，而且解决了工业废渣的环境污染和土地占用问题，具有良好的环保效益。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特点和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明所用原料的化学组成件下表1：
表1试验用各类原料的化学成分分析
实施例1
一种建筑环保型水泥，由以下重量百分比的原料组成：钢渣粉20％、磷石膏2％、碱渣2％、赤泥10％、沸石粉10％、硫酸铝渣2％、缩合磷酸铝0.2％、重金属离子固化剂1％、激发剂1％、余量为矿粉；
所述钢渣粉的比表面积为400m2/kg-550m2/kg；
所述磷石膏含水量≤10％，SO3含量≥40％；
所述沸石粉是由斜发沸石粉磨至比表面积500m2/kg-600m2/kg得到的；
所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照3:3:1的质量比组成；
所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照6:2:1的质量比组成。
实施例2
一种建筑环保型水泥，由以下重量百分比的原料组成：钢渣粉30％、磷石膏8％、碱渣5％、赤泥20％、沸石粉20％、硫酸铝渣4％、缩合磷酸铝0.5％、重金属离子固化剂2％、激发剂2％、余量为矿粉；
所述钢渣粉的比表面积为400m2/kg-550m2/kg；
所述磷石膏含水量≤10％，SO3含量≥40％；
所述沸石粉是由丝光沸石粉磨至比表面积500m2/kg-600m2/kg得到的；
所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照1:5:1的质量比组成；
所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照4:2:1的质量比组成。
实施例3
一种建筑环保型水泥，由以下重量百分比的原料组成：钢渣粉25％、磷石膏5％、碱渣3％、赤泥15％、沸石粉15％、硫酸铝渣3％、缩合磷酸铝0.3％、重金属离子固化剂1.5％、激发剂1.8％、余量为矿粉；
所述钢渣粉的比表面积为400m2/kg-550m2/kg；
所述磷石膏含水量≤10％，SO3含量≥40％；
所述沸石粉是由天然沸石粉磨至比表面积500m2/kg-600m2/kg得到的；
所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照5:1:1的质量比组成。
所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照8:1:1的质量比组成。
实施例4
一种建筑环保型水泥，由以下重量百分比的原料组成：钢渣粉21％、磷石膏6％、碱渣4％、赤泥16％、沸石粉17％、硫酸铝渣2.8％、缩合磷酸铝0.4％、重金属离子固化剂1.2％、激发剂1.3％、余量为矿粉。
所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照3:3:1的质量比组成。
所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照6:2:1的质量比组成。
实施例5
一种建筑环保型水泥，由以下重量百分比的原料组成：钢渣粉26％、磷石膏5％、碱渣4％、赤泥13％、沸石粉14％、硫酸铝渣3.5％、缩合磷酸铝0.45％、重金属离子固化剂1.8％、激发剂1.2％、余量为矿粉。
所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照3:2:1的质量比组成。
所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照5:2:1的质量比组成。
性能测试
对实施例1-5得到的建筑环保型水泥进行性能测试，水泥标准稠度用水量、凝结时间测定按GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行；水泥胶砂强度测定按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行，结果见下表2。
表2建筑环保型水泥性能

Claims (6)

1.一种建筑环保型水泥，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：钢渣粉20％-30％、磷石膏2％-8％、碱渣2％-5％、赤泥10％-20％、沸石粉10％-20％、硫酸铝渣2％-4％、缩合磷酸铝0.2％-0.5％、重金属离子固化剂1％-2％、激发剂1％-2％、余量为矿粉；
所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照1-5:1-5:1的质量比组成；所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照4-8:1-2:1的质量比组成。
2.根据权利要求1所述的建筑环保型水泥，其特征在于，所述碱渣是指氨碱法制碱过程中排放的碱性废渣。
3.根据权利要求1所述的建筑环保型水泥，其特征在于，所述沸石粉是由天然沸石粉磨至比表面积500m2/kg-600m2/kg得到的。
4.根据权利要求3所述的建筑环保型水泥，其特征在于，所述沸石是指斜发沸石或者丝光沸石。
5.根据权利要求1所述的建筑环保型水泥，所述重金属离子固化剂是由硫化钠、碳酸钠和草酸按照3:3:1的质量比组成。
6.根据权利要求1所述的建筑环保型水泥，其特征在于，所述激发剂由硫代硫酸钠、高锰酸钾、五甲基二乙烯三胺按照6:2:1的质量比组成。
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