CN110482886B - 一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法 - Google Patents

一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法，包括以下步骤：将苛化白泥渣进行压滤，使其含水量低于20%，然后加入水渣、页岩和钛矿渣混合均匀、粉磨制成混合生料；将混合生料均化，然后进入水泥回转窑煅烧并冷却，得到水泥熟料；将水泥熟料与博耐特和硅灰按照配比加入球磨机中粉磨；粉磨时间30‑40min，转速为300‑350rpm，即可得到水泥成品。由于苛化白泥渣中不但含有碳酸钙，还含有活性较高的氢氧化钠和氢氧化钙，故制备过程中仅需要加入少量的博耐特就可以有效提升水泥强度，从而制成高强度的水泥产品。

Description

一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法。
背景技术
水泥是制备混凝土及其各种水泥制品的重要原料，也是土木建筑工程不可缺少的建材。传统的水泥熟料采用石灰石、粘土、硅砂、铁矿石、石膏、萤石、煤等天然矿产资源和能源为原料进行配料煅烧，浪费了大量的天然资源和能源。目前，采用工业废渣生产的水泥，可以降低水泥的生产成本。粉煤灰等工业废渣作为混合材料被广泛应用于水泥领域，但近些年来，粉煤灰等工业废渣已经供不应求，不能满足需求。
造纸厂碱回收工艺形成氢氧化钠和碳酸钙沉淀，沉淀碳酸钙就是碱回收过程产生的苛化白泥渣，其中含有部分未反应完全的氢氧化钙(Ca(OH)2)和部分残碱(Na+)，因此苛化白泥渣又称碱性白泥渣。对苛化白泥渣的利用不存在利用技术上的问题，将沉淀物经过干燥、煅烧又形成氧化钙CaO，可以再次利用。以木材为制浆原料的苛化白泥渣，由于硅含量少，国内外一些大型造纸厂均是采用回转窑煅烧法使苛化白泥渣生产再生石灰，在苛化中循环使用。而实际上我国造纸主要采用麦(稻、芦苇)草浆，麦(稻、芦苇)草浆通常含有二氧化硅，与碱金属氧化物形成水玻璃物质，造成物料胶粘，无法分离。如果回收再循环使用，硅元素会不断积累，势必造成碱回收系统无法正常运行。故苛化白泥渣的回收利用一直备受重视。
南京理工大学在10年前对苛化白泥渣做了大量研究的基础上，认为将其运到水泥厂替代部分石灰石作为原料生产水泥时，能耗问题是重要的问题，其经济效益很小，故相关研究主要集中在陶瓷材料领域。而近年来，我国在基建领域的高速发展，导致水泥尤其是高强度水泥的用量和价格均有较大提升，故有必要研究一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法。
本发明的技术方案如下：
一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法，包括以下步骤：
A、将苛化白泥渣进行压滤，使其含水量低于20％，然后加入水渣、页岩和钛矿渣混合均匀、粉磨制成混合生料；
B、将混合生料均化，然后进入水泥回转窑煅烧并冷却，得到水泥熟料；
C、将水泥熟料与博耐特和硅灰按照配比加入球磨机中粉磨；粉磨时间30-40min，转速为300-350rpm，即可得到水泥成品。
优选的，所述的步骤A中，所述的苛化白泥渣中，按干重计，碳酸钙的含量不低于85％，氢氧化钠含量不低于5％，氢氧化钙含量不低于2％。
优选的，所述的步骤A中，各原料的重量百分比含量为：水渣8-15％、页岩6-12％、钛矿渣3-8％和苛化白泥渣72-80％。
优选的，所述的步骤B中，所述的煅烧温度为1300-1450℃。
优选的，所述的步骤C中，各原料的重量百分比含量为：水泥熟料94-96％、博耐特0.5-1％和硅灰3.5-5％。
优选的，所述的步骤C中，所述的水泥成品的比表面积为400-450m2/kg。
本发明的有益之处在于：
博耐特是基于六铝酸钙(CA6)矿物相的一种新型合成致密耐火骨料。CA6具有以下主要性能：很高的耐火度；在含铁熔渣中的溶解度低；在还原气氛(如一氧化碳)中的稳定性高；在碱性环境中的化学稳定性好；对熔融金属和熔渣的润湿性低(钢铁和有色金属)。博耐特作为骨料应用于耐火材料中从而提高耐火材料的耐腐蚀性能已经得到广泛报道，但是博耐特的价格较高，一般不会用于水泥的备过程中。
由于苛化白泥渣中不但含有碳酸钙，还含有活性较高的氢氧化钠和氢氧化钙，故制备过程中仅需要加入少量的博耐特就可以有效提升水泥强度，从而制成高强度的水泥产品。
具体实施方式
实施例1：
一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法，包括以下步骤：
A、将苛化白泥渣进行压滤，使其含水量为18.5％，然后加入水渣、页岩和钛矿渣混合均匀、粉磨制成混合生料；
B、将混合生料均化，然后进入水泥回转窑煅烧并冷却，得到水泥熟料；
C、将水泥熟料与博耐特和硅灰按照配比加入球磨机中粉磨；粉磨时间35min，转速为320rpm，即可得到水泥成品。
所述的步骤A中，所述的苛化白泥渣中，按干重计，碳酸钙的含量为87.5％，氢氧化钠含量为6.2％，氢氧化钙含量为2.8％。
所述的步骤A中，各原料的重量百分比含量为：水渣12％、页岩8％、钛矿渣6％和苛化白泥渣74％。
所述的步骤B中，所述的煅烧温度为1380℃。
所述的步骤C中，各原料的重量百分比含量为：水泥熟料95％、博耐特0.8％和硅灰4.2％。
所述的步骤C中，所述的水泥成品的比表面积为425m2/kg。
实施例2：
一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法，包括以下步骤：
A、将苛化白泥渣进行压滤，使其含水量为19.5％，然后加入水渣、页岩和钛矿渣混合均匀、粉磨制成混合生料；
B、将混合生料均化，然后进入水泥回转窑煅烧并冷却，得到水泥熟料；
C、将水泥熟料与博耐特和硅灰按照配比加入球磨机中粉磨；粉磨时间40min，转速为300rpm，即可得到水泥成品。
所述的步骤A中，所述的苛化白泥渣中，按干重计，碳酸钙的含量为89.5％，氢氧化钠含量为5.2％，氢氧化钙含量为2.6％。
所述的步骤A中，各原料的重量百分比含量为：水渣15％、页岩6％、钛矿渣7％和苛化白泥渣72％。
所述的步骤B中，所述的煅烧温度为1450℃。
所述的步骤C中，各原料的重量百分比含量为：水泥熟料94％、博耐特1％和硅灰5％。
所述的步骤C中，所述的水泥成品的比表面积为450m2/kg。
实施例3：
一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法，包括以下步骤：
A、将苛化白泥渣进行压滤，使其含水量为18.8％，然后加入水渣、页岩和钛矿渣混合均匀、粉磨制成混合生料；
B、将混合生料均化，然后进入水泥回转窑煅烧并冷却，得到水泥熟料；
C、将水泥熟料与博耐特和硅灰按照配比加入球磨机中粉磨；粉磨时间30min，转速为350rpm，即可得到水泥成品。
所述的步骤A中，所述的苛化白泥渣中，按干重计，碳酸钙的含量为85.8％，氢氧化钠含量为6.8％，氢氧化钙含量为2.1％。
所述的步骤A中，各原料的重量百分比含量为：水渣8％、页岩12％、钛矿渣3％和苛化白泥渣77％。
所述的步骤B中，所述的煅烧温度为1300℃。
所述的步骤C中，各原料的重量百分比含量为：水泥熟料96％、博耐特0.5％和硅灰3.5％。
所述的步骤C中，所述的水泥成品的比表面积为400m2/kg。
对比例1
将实施例1中博耐特去除，其余配比和制备方法不变。
对比例2
将实施例1中的苛化白泥渣替换为等质量的碳酸钙，其余配比和制备方法不变。
以下对实施例1-3和对比例1-2的水泥性能进行检测，具体结果见表1。
表1：实施例1-3和对比例1-2的水泥性能检测结果；
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
比表面积m<sup>2</sup>/kg 425 450 400 425 425
抗折强度3d MPa 6.8 7.0 6.2 3.5 3.8
抗折强度28d MPa 11.5 11.8 10.8 5.5 6.1
抗压强度3d MPa 25.6 27.2 23.7 16.2 19.4
抗压强度28d MPa 59.4 61.2 55.9 29.8 35.6
由以上测试数据可以知道，本发明的利用造纸废弃物制备的高强度水泥具有非常好的抗折强度和抗压强度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将苛化白泥渣进行压滤，使其含水量低于20%，然后加入水渣、页岩和钛矿渣混合均匀、粉磨制成混合生料；
B、将混合生料均化，然后进入水泥回转窑煅烧并冷却，得到水泥熟料；
C、将水泥熟料与博耐特和硅灰按照配比加入球磨机中粉磨；粉磨时间30-40min，转速为300-350rpm，即可得到水泥成品；
所述的步骤A中，所述的苛化白泥渣中，按干重计，碳酸钙的含量不低于85%，氢氧化钠含量不低于5%，氢氧化钙含量不低于2%；
所述的步骤A中，各原料的重量百分比含量为：水渣 8-15%、页岩 6-12%、钛矿渣 3-8%和苛化白泥渣 72-80%；
所述的步骤C中，各原料的重量百分比含量为：水泥熟料 94-96%、博耐特 0.5-1%和硅灰 3.5-5%。
2.如权利要求1所述的利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法，其特征在于，所述的步骤B中，所述的煅烧温度为1300-1450℃。
3.如权利要求1所述的利用造纸废弃物制备高强度水泥的方法，其特征在于，所述的步骤C中，所述的水泥成品的比表面积为400-450m2/kg。
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