CN106746799B - 一种白水泥及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水泥制造领域，具体涉及一种白水泥及其制备方法与应用。所述的白水泥包含如下按质量份计的组分：白色硅酸盐水泥熟料50～60份；硫铝酸盐水泥熟料15～20份；硅灰3～5份；钢渣5～10份；磷渣5～10份；生石灰1～2份；三乙醇胺0.03～0.05份；石膏2～3份。本发明制备工艺，制备方法简单，生产成本低，制得的白水泥具有白度高、色泽明亮、早后期强度高，耐磨、耐蚀、抗冻、大气稳定性好和水化热低等特点。本发明一方面解决了废弃物的堆放污染环境、侵占土地问题，另一方面进行了废物再利用，减少水泥生产成本，并有效提高白水泥综合性能，实现了环境效益、社会效益和经济效益三合一的应用前景。

Description

一种白水泥及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于水泥制造领域，具体涉及一种白水泥及其制备方法与应用。
背景技术
白水泥又称白色硅酸盐水泥，以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分，铁质含量少的熟料加入适量的石膏，磨细制成的白色水硬性胶凝材料。白水泥多为装饰性用，它的制造工艺性比普通水泥要好，且拥有较高的白度，色泽明亮，一般用作各种建筑装饰材料，典型的有粉刷、雕塑、地面、水磨石制品等，白色硅酸盐水泥还可用于制作白色和彩色混凝土构件，是生产规模最大的装饰水泥品种。
白水泥做为特种水泥的独立产品，不但要求高质量的原料、燃料，还要求更为严格的管理和生产技术，白水泥最重要的两个指标为白度和强度，但是目前市场上出现的白水泥，大多白度色泽差和强度质量低，在用于白瓷片间勾缝时，效果差，降低产品美观。
此外，白水泥的生产工艺复杂，基本的生产工艺是“两磨一烧”，多种原料和燃料混合后先经磨机粉磨，然后加水成球后烧制成熟料，最后添加一定数量的石膏再二次粉磨，这就是“两磨一烧”，能耗大，成本高，且环境污染严重。现有技术通常很难实现高强和白度，二者只能兼顾其一。生产过程中需要采取各项措施控制着色成分含量和状态以提高产品的白度；原料、设备和工艺参数的选择较为严格，公知的高强组分离不开铁铝组分，含量高，强度高，但白度降低明显，而低铁铝组分的原料较难寻找，另外粉磨时不能过多的增加铁质材料粉末。
发明内容
为了克服现有技术的不足与缺点，本发明的首要目的在于提供一种白水泥。
本发明的另一目的在于提供上述白水泥的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述白水泥的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种白水泥，包含如下按质量份计的组分：
所述的白水泥，优选包含如下按质量份计的组分：
所述的白色硅酸盐水泥熟料的白度优选不小于85％；
所述的钢渣优选为出炉后经水淬冷却的钢渣，碱度不小于3，白度不小于80％；
所述的磷渣的白度优选不小于80％；
所述的石膏优选为脱硫石膏；
所述的白水泥的制备方法，包含如下步骤：
(1)将钢渣粉碎，经磁选除铁处理后与部分硅灰和三乙醇胺混合并进行粉磨，得到粉磨产物1；
(2)将磷渣粉碎，然后与剩余硅灰和三乙醇胺混合并进行粉磨，得到粉磨产物2；
(3)将白水泥剩余组分(白色硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、生石灰和石膏)混合，粉磨，得到粉磨产物3；
(4)将步骤(1)制得的粉磨产物1、步骤(2)制得的粉磨产物2和步骤(3)制得的粉磨产物3混合，得到白水泥；
步骤(1)中所述的硅灰的用量优选为硅灰总质量的1/2～2/3；
步骤(1)中所述的三乙醇胺的用量优选为三乙醇胺总质量的1/2～2/3；
步骤(1)中所述的粉磨产物1的比表面积优选不小于350m2/kg，0.08mm筛余量不大于5％；
步骤(1)中所述的粉磨产物1的比表面积进一步优选为400～450m2/kg，0.08mm筛余量不大于3％；
步骤(2)中所述的粉磨产物2的比表面积优选不小于250m2/kg，0.08mm筛余量不大于5％；
步骤(2)中所述的粉磨产物2的比表面积进一步优选为280～350m2/kg，0.08mm筛余量不大于3％；
步骤(3)中所述的粉磨产物3的平均粒径优选不大于10μm；
一种彩色水泥，包含上述白水泥和颜料；
所述的白水泥或彩色水泥在建筑领域中的应用；
本发明的原理：
首先，为了克服传统白色硅酸盐水泥强度质量低、煅烧温度高(白色硅酸盐水泥熟料的煅烧温度为1500～1600℃)、能耗大、成本高等问题，本发明提供的白水泥以硫铝酸盐水泥熟料替代部分白色硅酸盐水泥熟料，使得制得的白水泥具有强度高、凝结时间快、能耗低等特点。
第二，本发明提供的白水泥还包含钢渣、磷渣以及硅灰三种工业废渣。其中，钢渣含有C2S、C3S活性体，具有胶凝活性，但活性较低；磷渣外观颜色多呈灰白色，但磷渣白水泥多存在早期强度较低等问题，除此之外，钢渣和磷渣易磨性差，为了克服钢渣和磷渣活性低这一问题，本发明将钢渣、磷渣和硅灰进行复掺，可以产生超叠加效应，相互激发，促进火山灰效应，同时采用物理活化(机械粉磨)和化学活化(生石灰和石膏作为激发剂)双重处理钢渣和磷渣，进一步提高其活性，使得制得的白水泥具有早后期强度高，耐磨、耐蚀、抗冻、大气稳定性好和水化热低等特点；此外，钢渣经预先磁选除铁处理，可有效去除钢渣中含有几乎不能被磨细的金属铁质材料，并提高水泥白度，在粉磨过程中，硅灰和三乙醇胺的加入，可起到助磨作用，改善钢渣和磷渣的易磨性。
第三，本发明还添加了微量的三乙醇胺与钢渣复配作为早强剂，可显著提高制得的白水泥的早期强度。
第四，在制备方法方面，本发明针对于不同原料，选择不同细度，一方面可以提高其活性，另一方面，不同细度的组分颗粒可以密实填充，使胶凝体系整体在水化之前达到最紧密堆积状态，加速胶凝体系整体水化反应过程并提高水化产物的密实程度，提高胶凝材料整体强度；此外，水泥比表面积增大，增加了对光的反射能力，从而白度提高。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明制得的白水泥具有白度高、色泽明亮、早后期强度高，耐磨、耐蚀、抗冻、大气稳定性好和水化热低等特点。
(2)本发明制备工艺，制备方法简单，易于掌握，生产成本低，适于白水泥工业化生产。
(3)本发明一方面解决了废弃物的堆放污染环境、侵占土地问题，另一方面进行了废物再利用，减少水泥生产成本，并有效提高白水泥综合性能，实现了环境效益、社会效益和经济效益三合一的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中，白色硅酸盐水泥熟料，块状，白度87％，购自上高雪林白水泥有限公司；硫铝酸盐水泥熟料购自唐山北极熊特种水泥股份有限公司；
硅灰，外观为白色，购自郑州市金顺耐材有限公司；钢渣为出炉后经水淬冷却的钢渣，碱度为3.20，白度80％，购自华南某钢厂；磷渣，白色细颗粒状，白度80％，购自昆明水泥厂(云南三聚磷酸钠厂排出的磷渣)；
实施例1
一种白水泥，包含如下按质量份计的组分：
所述的白水泥的制备方法，包含如下步骤：
(1)将钢渣粉碎，经磁选除铁处理后与部分硅灰(硅灰总质量的1/2)和三乙醇胺(三乙醇胺总质量的1/2)混合并在球磨机中粉磨，得到粉磨产物1；其中，粉磨产物1的比表面积为420m2/kg，0.08mm筛余量为2％；
(2)将磷渣粉碎，然后与剩余硅灰和三乙醇胺混合并在球磨机中粉磨，得到粉磨产物2；其中，粉磨产物2的比表面积为300m2/kg，0.08mm筛余量为2.5％；
(3)将白水泥剩余组分(白色硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、生石灰和石膏)混合，在球磨机中粉磨，得到粉磨产物3；粉磨产物3的平均粒径为4μm；
(4)将步骤(1)制得的粉磨产物1、步骤(2)制得的粉磨产物2和步骤(3)制得的粉磨产物3混合，得到白水泥。
实施例2
一种白水泥，包含如下按质量份计的组分：
所述的白水泥的制备方法，包含如下步骤：
(1)将钢渣粉碎，经磁选除铁处理后与部分硅灰(硅灰总质量的1/2)和三乙醇胺(三乙醇胺总质量的1/2)混合并在球磨机中粉磨，得到粉磨产物1；其中，粉磨产物1的比表面积为400m2/kg，0.08mm筛余量为3％；
(2)将磷渣粉碎，然后与剩余硅灰和三乙醇胺混合并在球磨机中粉磨，得到粉磨产物2；其中，粉磨产物2的比表面积为280m2/kg，0.08mm筛余量为3％；
(3)将白水泥剩余组分(白色硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、生石灰和石膏)混合，在球磨机中粉磨，得到粉磨产物3；粉磨产物3的平均粒径为8μm；
(4)将步骤(1)制得的粉磨产物1、步骤(2)制得的粉磨产物2和步骤(3)制得的粉磨产物3混合，得到白水泥。
实施例3
一种白水泥，包含如下按质量份计的组分：
所述的白水泥的制备方法，包含如下步骤：
(1)将钢渣粉碎，经磁选除铁处理后与部分硅灰(硅灰总质量的2/3)和三乙醇胺(三乙醇胺总质量的2/3)混合并在球磨机中粉磨，得到粉磨产物1；其中，粉磨产物1的比表面积为450m2/kg，0.08mm筛余量为1.6％；
(2)将磷渣粉碎，然后与剩余硅灰和三乙醇胺混合并在球磨机中粉磨，得到粉磨产物2；其中，粉磨产物2的比表面积为350m2/kg，0.08mm筛余量为1.6％；
(3)将白水泥剩余组分(白色硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、生石灰和石膏)混合，在球磨机中粉磨，得到粉磨产物3；粉磨产物3的平均粒径为10μm；
(4)将步骤(1)制得的粉磨产物1、步骤(2)制得的粉磨产物2和步骤(3)制得的粉磨产物3混合，得到白水泥。
效果实施例
按照GB/T2015-2005《白色硅酸盐水泥》检测实施例1～3制得的白水泥的白度、安定性、强度等性能。
表1实施例1～3制得的白水泥的性能分析
由表1可知，本发明制得的白水泥白度和早后期强度高，安定性和凝结时间符合国家标准GB/T 2015-2005规定的要求，技术性能完全满足白色饰面水泥的要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种白水泥，其特征在于包含如下按质量份计的组分：
所述的钢渣为出炉后经水淬冷却的钢渣，碱度不小于3，白度不小于80％；
所述的磷渣的白度不小于80％。
2.根据权利要求1所述的白水泥，其特征在于包含如下按质量份计的组分：
3.根据权利要求1或2所述的白水泥，其特征在于：
所述的白色硅酸盐水泥熟料的白度不小于85％。
4.权利要求1～3任一项所述的白水泥的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)将钢渣粉碎，经磁选除铁处理后与部分硅灰和三乙醇胺混合并进行粉磨，得到粉磨产物1；
(2)将磷渣粉碎，然后与剩余硅灰和三乙醇胺混合并进行粉磨，得到粉磨产物2；
(3)将白水泥剩余组分混合，粉磨，得到粉磨产物3；
(4)将步骤(1)制得的粉磨产物1、步骤(2)制得的粉磨产物2和步骤(3)制得的粉磨产物3混合，得到白水泥。
5.根据权利要求4所述的白水泥的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的硅灰的用量为硅灰总质量的1/2～2/3；
步骤(1)中所述的三乙醇胺的用量为三乙醇胺总质量的1/2～2/3。
6.根据权利要求4所述的白水泥的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的粉磨产物1的比表面积不小于350m2/kg，0.08mm筛余量不大于5％。
7.根据权利要求4所述的白水泥的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的粉磨产物2的比表面积不小于250m2/kg，0.08mm筛余量不大于5％。
8.根据权利要求4所述的白水泥的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的粉磨产物3的平均粒径不大于10μm。
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