CN108203250A - 电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法 - Google Patents

电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑材料领域，且特别涉及电解锰渣‑赤泥水泥及其制备方法；该制备方法包括备料、第一煅烧、制备浆体、烘制、第二煅烧和第三煅烧，第一煅烧包括将锰渣和矿渣粉混合，进行煅烧，得到第一煅烧物；浆体的制备包括将第一煅烧物和赤泥添加于水中，再添加碱性改性剂搅拌；烘制包括将浆体静置，待浆体沉降后，将上层的水除去后，将下层的沉降物烘干，得到烘干物；第二煅烧包括将烘干物和水泥生料混合后，进行第二煅烧，得到第二煅烧物；第三煅烧包括将第二煅烧物、减水剂和水泥熟料混合后，进行第三煅烧；该方法能够制备出氨含量较低的水泥，还能改善制得的水泥的泛霜现象，还具有较高抗压、抗折强度。

Description

电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，且特别涉及电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法。
背景技术
我国高产锰，金属锰是通过电解硫酸锰溶液制得的；生产过程会中产生大量的压滤渣即电解锰渣。这种废渣目前缺少有效的和可持续的利益途径，一般采取填埋方式进行处理，但其堆积量日益增加，不仅侵占土地、污染土壤、制约企业的发展，而且会造成地下水系的污染。
赤泥含有可再生利用的氧化物和多种有用金属，赤泥丰富的内含物成为了赤泥再生利用的基础。赤泥具有强碱性及铁矿物含量较高、颗粒分散性好、比表面积大、在溶液中稳定性好等特点，在环境修复领域具有广阔的应用前景。
用赤泥生产水泥具有广阔的前景，但是现有技术中，采用赤泥和锰渣进行水泥的生产还具有一些问题待解决；现有技术制备的水泥的抗压、抗折等能力有待进一步提升，泛霜现象也有待进一步改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，该制备方法有利于降低锰渣中的氨的含量，进而使得制得的水泥中氨的总含量降低；本发明的水泥制备方法还可以提高制得的水泥的强度等，改善水泥的泛霜问题，提升制备的水泥的多种性能。
本发明的另一目的在于提供一种电解锰渣-赤泥水泥，该水泥中氨的总含量少，改善水泥的泛霜问题；其该水泥具有较高的抗压强度和抗折强度等。
本发明是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其包括备料、第一煅烧、制备浆体、烘制、第二煅烧和第三煅烧；备料按照重量份计包括30-60重量份的锰渣、10-20重量份的赤泥、3-5重量份的矿渣粉、3-8重量份的碱性改性剂、3-5重量份的水泥生料、25-30重量份的水泥熟料和1-3重量份的减水剂；第一煅烧包括将锰渣和矿渣粉混合，并在400-500℃条件下进行煅烧，得到第一煅烧物；浆体的制备包括将第一煅烧物和赤泥添加于水中，再添加碱性改性剂搅拌；烘制包括将浆体静置，待浆体沉降后，将上层的水除去后，将下层的沉降物烘干，得到烘干物；第二煅烧包括将烘干物和水泥生料混合后，进行第二煅烧，得到第二煅烧物；第三煅烧包括将第二煅烧物、减水剂和水泥熟料混合后，进行第三煅烧。
本发明提出一种电解锰渣-赤泥水泥，其是由上述电解锰渣-赤泥水泥的制备方法制备的。
本发明实施例的电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法的有益效果是：
本发明的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法中将锰渣和矿渣粉混合后先进行煅烧再将煅烧后的混合物制成浆体，可以促使锰渣中残余的氨溶入浆体的水中，进而减少锰渣中氨的残留量；本发明的方法中分别添加水泥生料和水泥熟料进行了两次煅烧，一方面可以进一步降低制成的水泥中的氨的残留量，另一方面可以提高制得的水泥的抗压强度和抗折强度等，还有一方面能够提高水泥中盐类物质的结合能力，减少水泥泛霜现象的产生。
本发明的电解锰渣-赤泥水泥中的总氨含量少，降低水泥泛霜现象的产生；且该水泥具有较高的抗压强度和抗折强度等。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法进行具体说明。
本发明的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法可以包括备料、第一煅烧、制备浆体、烘制、第二煅烧和第三煅烧。
详细地，上述备料按照重量份计可以包括30-60重量份的锰渣、10-20重量份的赤泥、3-5重量份的矿渣粉、3-8重量份的碱性改性剂、3-5重量份的水泥生料、25-30重量份的水泥熟料和1-3重量份的减水剂。
上述第一煅烧可以包括将锰渣和矿渣粉混合，并置于温度为400-500℃的条件下进行煅烧，得到第一煅烧物。作为优选，第一煅烧的时间可以是1-2h，且锰渣和矿渣粉的粒径可以是200-300目。
将第一煅烧后得到的第一煅烧物和赤泥添加于水中，再添加碱性改性剂，搅拌制成上述浆体。进一步地，浆体的制备方法详细地可以是，将第一煅烧物和赤泥添加于温度为90-120℃的水中，以转速为500-1000r/min的搅拌速度进行搅拌，搅拌5-10min后将碱性改性剂添加于正在搅拌的混合物中；更进一步地，在第一煅烧物和赤泥的混合搅拌的过程中保持混合物的温度为90-120℃。制备浆体搅拌的总时间可以是30-60min。
需要说明的是，本发明中的碱性改性剂为CaO或者MgO。
上述烘制可以包括将上述制备好的浆体静置，待其沉降，将上层的水除去后，将下层的沉降物烘干，即可得到烘干物。作为优选，沉降物烘制的温度可以是100-120℃；烘制至含水量不高于10％即可得到烘干物。
将上述制备完成的烘干物和水泥生料混合均匀后，进行第二煅烧，即可得到第二煅烧物；作为优选，第二煅烧的温度可以是550-600℃，时间可以是3-5h。
将上述制备好的第二煅烧物与减水剂以及水泥熟料混合后，进行第三煅烧，即可得到电解锰渣-赤泥水泥；作为优选，第三煅烧的温度可以是450-500℃，煅烧的时间可以是1-3h。需要说明的是，本发明中的减水剂可以是NaSiO4、羧酸盐和氢氧化钠中的至少一种。
需要说明的是，本发明中的每一重量份均是相同的，例如可以是1kg、1g等。
以下结合实施例对本发明的电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法作进一步的详细描述。
实施例1
备料：30重量份的锰渣、10重量份的赤泥、5重量份的矿渣粉、3重量份的碱性改性剂、5重量份的水泥生料、25重量份的水泥熟料和1重量份的减水剂；其中，碱性改性剂为CaO，减水剂为NaSiO4。
将锰渣(300目)和矿渣粉(200目)混合后，在温度为400℃条件下煅烧2h，得到第一煅烧物。
将第一煅烧物和赤泥添加于温度为90℃的水中，以转速为1000r/min的搅拌速度进行搅拌，在搅拌5min后，添加碱性改性剂，并继续搅拌，搅拌的总时间为30min，并且在搅拌的过程中保持混合物的温度为90℃，得到浆体。
将浆体静置、沉降后，除去上层的水，将下层的沉降物置于温度为100℃条件下烘干(含水量低于10％)，得到烘干物。
将烘干物与水泥生料混合后，在温度为550℃条件下煅烧5h，得到第二煅烧物。
将第二煅烧物、减水剂和水泥熟料混合后，置于温度为450℃条件下，煅烧3h，制得电解锰渣-赤泥水泥。
实施例2
备料：60重量份的锰渣、20重量份的赤泥、3重量份的矿渣粉、8重量份的碱性改性剂、3重量份的水泥生料、30重量份的水泥熟料和3重量份的减水剂；其中，碱性改性剂为MgO，减水剂为NaSiO4和羧酸钠的混合物。
将锰渣(200目)和矿渣粉(300目)混合后，在温度为500℃条件下煅烧1h，得到第一煅烧物。
将第一煅烧物和赤泥添加于温度为120℃的水中，以转速为500r/min的搅拌速度进行搅拌，在搅拌10min后，添加碱性改性剂，并继续搅拌，搅拌的总时间为60min，并且在搅拌的过程中保持混合物的温度为110℃，得到浆体。
将浆体静置、沉降后，除去上层的水，将下层的沉降物置于温度为120℃条件下烘干(直到含水量为8％)，得到烘干物。
将烘干物与水泥生料混合后，在温度为600℃条件下煅烧3h，得到第二煅烧物。
将第二煅烧物、减水剂和水泥熟料混合后，置于温度为500℃条件下，煅烧1h，制得电解锰渣-赤泥水泥。
实施例3
备料：45重量份的锰渣、12重量份的赤泥、4重量份的矿渣粉、5.6重量份的碱性改性剂、4重量份的水泥生料、27重量份的水泥熟料和2重量份的减水剂；其中，碱性改性剂为CaO，减水剂为羧酸钠、氢氧化钠和NaSiO4的混合物。
将锰渣(250目)和矿渣粉(250目)混合后，在温度为450℃条件下煅烧1.5h，得到第一煅烧物。
将第一煅烧物和赤泥添加于温度为110℃的水中，以转速为800r/min的搅拌速度进行搅拌，在搅拌8min后，添加碱性改性剂，并继续搅拌，搅拌的总时间为45min，并且在搅拌的过程中保持混合物的温度为105℃，得到浆体。
将浆体静置、沉降后，除去上层的水，将下层的沉降物置于温度为105℃条件下烘干(直到含水量为7％)，得到烘干物。
将烘干物与水泥生料混合后，在温度为570℃条件下煅烧4h，得到第二煅烧物。
将第二煅烧物、减水剂和水泥熟料混合后，置于温度为470℃条件下，煅烧2h，制得电解锰渣-赤泥水泥。
实施例4
备料：50重量份的锰渣、18重量份的赤泥、3.5重量份的矿渣粉、6重量份的碱性改性剂、4.5重量份的水泥生料、26重量份的水泥熟料和1.5重量份的减水剂；其中，碱性改性剂为CaO，减水剂为氢氧化钠。
将锰渣(200目)和矿渣粉(200目)混合后，在温度为460℃条件下煅烧1.2h，得到第一煅烧物。
将第一煅烧物和赤泥添加于温度为98℃的水中，以转速为700r/min的搅拌速度进行搅拌，在搅拌9min后，添加碱性改性剂，并继续搅拌，搅拌的总时间为50min，并且在搅拌的过程中保持混合物的温度为95℃，得到浆体。
将浆体静置、沉降后，除去上层的水，将下层的沉降物置于温度为102℃条件下烘干(直到含水量为5％)，得到烘干物。
将烘干物与水泥生料混合后，在温度为565℃条件下煅烧3.6h，得到第二煅烧物。
将第二煅烧物、减水剂和水泥熟料混合后，置于温度为485℃条件下，煅烧2.2h，制得电解锰渣-赤泥水泥。
对比例1
对比例1的制备方法和实施例1的制备方法类似，不同之处在于，对比例1中未将煅烧过的锰渣和矿渣粉制成浆体，而是直接与碱性改性剂混合后，再依次添加水泥生料和水泥熟练进行两次煅烧，其它的参数、方法参数实施例1进行，在此不再赘述。
对比例2
对比例2的制备方法和实施例1制备方法类似，不同之处在于，煅烧后的锰渣和矿渣粉制备浆体的方法为，将煅烧后的锰渣和矿渣粉添加于温度为24℃的水中，搅拌即可，其它的参数方法参照实施例1进行，在此不再赘述。
对比例3
对比例3的制备方法和实施例1制备方法类似，不同之处在于，对比例3为直接在烘干物中添加水泥熟料进行一次煅烧，即可。其它的原料用量等参数均参照实施例1，在此不再赘述。
将实施例1-4和对比例1-3制备的水泥用机压强制成型的方法制成试块，进行抗压强度、抗折强度和NH3释放量的检验。检测方法分别参照GB/T 50081-2001《普通混凝土力学性能试验方法标准》以及GB/T18588-2001《混凝土外加剂中释放的氨的限量》进行。结果见表1。
表1各组水泥的NH3释放量(％)和抗压强度(MPa)、抗折强度(MPa)
组号 NH3(％) 抗压(MPa) 抗折(MPa)
实施例1 0.07 22.6 7.6
实施例2 0.1 22.3 8.0
实施例3 0.06 21.1 7.2
实施例4 0.09 22.1 6.9
对比例1 0.39 14.0 3.6
对比例2 0.29 16.1 4.2
对比例3 0.24 11.3 2.9
由表1的结果可知，本发明实施例1-4制备的水泥的氨气释放量明显少于对比例1-3，且抗压强度和抗拉强度均优于对比例1-3。
由实施例1-4和对比例1和2比较可知，本发明制备锰渣浆体的方法可以明显的减少锰渣中的氨的残留量，进而减少制得的水泥的氨气的释放量。由实施例1-4和对比例3比较可知，本发明的添加水泥生料和水泥熟料的方法可以进一步地，减少锰渣中氨的残留量。
有实施例1-4和对比例3比较还可以知道，本发明的添加水泥生料和水泥熟料进行煅烧的方法还可以提高水泥的抗压和抗折强度；由
实施例1-4和对比例1-2对比还可知，本发明的制备锰渣浆体的方法也可以提高水泥的抗压强度和抗折强度。
将实施例1-4和对比例1-3制备的水泥用机压强制成型的方法制成长、宽、高均为10cm的水泥试块，分别将各个水泥试块置于湿度为40％、温度为30℃的烘箱中，烘烤24h、48h和72h，并在每个时段烘烤后，测量每个水泥试块表面泛霜的面积与每个试块的总表面积的比值，结果见表2。
表2各个试块不同试验时段出现泛霜现象的面积比(％)
组号 24h 48h 72h
实施例1 0.2 0.4 1.5
实施例2 0.1 0.5 1.0
实施例3 0.1 0.4 1.2
实施例4 0.3 0.5 1.4
对比例1 2.8 4.9 7.6
对比例2 1.7 4.1 8.6
对比例3 3.9 8.7 14.4
由表2的结果可知，本发明的制备方法能够降低制得的水泥的泛霜现象，即本发明的水泥具有更佳的耐磨性、抗冻性和抗渗性等。由实施例1-4和对比例1-2的对比结果可知，本发明的制备方法中制备锰渣浆体的方法，能够在一定程度上改善水泥的泛霜现象；由实施例1-4和对比例3的对比结果可知，本发明的制备方法中的分段煅烧能够大幅度降低水泥的泛霜现象。
综上所述，本发明实施例的电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法的有益效果是：
本发明的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法中将锰渣和矿渣粉混合后先进行煅烧再将煅烧后的混合物制成浆体，可以促使锰渣中残余的氨溶入浆体的水中，进而减少锰渣中氨的残留量；本发明的方法中分别添加水泥生料和水泥熟料进行了两次煅烧，一方面可以进一步降低制成的水泥中的氨的残留量，另一方面可以提高制得的水泥的抗压强度和抗折强度等，还有一方面能够提高水泥中盐类物质的结合能力，减少水泥泛霜现象的产生。
本发明的电解锰渣-赤泥水泥中的总氨含量少，降低水泥泛霜现象的产生；且该水泥具有较高的抗压强度和抗折强度等。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，包括备料、第一煅烧、制备浆体、烘制、第二煅烧和第三煅烧；
所述备料按照重量份计包括30-60重量份的锰渣、10-20重量份的赤泥、3-5重量份的矿渣粉、3-8重量份的碱性改性剂、3-5重量份的水泥生料、25-30重量份的水泥熟料和1-3重量份的减水剂；
所述第一煅烧包括将所述锰渣和所述矿渣粉混合，并在400-500℃条件下进行煅烧，得到第一煅烧物；
所述浆体的制备包括将所述第一煅烧物和所述赤泥添加于水中，再添加所述碱性改性剂搅拌；
所述烘制包括将所述浆体静置，待所述浆体沉降后，将上层的水除去后，将下层的沉降物烘干，得到烘干物；
所述第二煅烧包括将所述烘干物和所述水泥生料混合后，进行所述第二煅烧，得到第二煅烧物；
所述第三煅烧包括将所述第二煅烧物、所述减水剂和所述水泥熟料混合后，进行所述第三煅烧。
2.根据权利要求1所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，所述浆体的制备方法包括：将所述第一煅烧物和所述赤泥添加于温度为90-120℃的水中，以转速为500-1000r/min的搅拌速度进行搅拌，并在所述搅拌的过程中保持混合物的温度为90-120℃。
3.根据权利要求2所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为30-60min。
4.根据权利要求1所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，所述第一煅烧的时间为1-2h。
5.根据权利要求1所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，所述烘制的温度为100-120℃。
6.根据权利要求1所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，所述第二煅烧的温度为550-600℃。
7.根据权利要求6所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，所述第二煅烧的时间为3-5h。
8.根据权利要求1所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，所述第三煅烧的温度为诶450-500℃。
9.根据权利要求8所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法，其特征在于，所述第三煅烧的时间为1-3h。
10.一种电解锰渣-赤泥水泥，其特征在于，其是由权利要求1-9任一项所述的电解锰渣-赤泥水泥的制备方法制备的。
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