CN111348847A - 一种水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建材领域，尤其涉及一种水泥及其制备方法。一种水泥，以质量百分数计，包括如下组分：水泥熟料75‑85％，石膏4‑6％，硅锰合金渣3‑11％和炉渣6‑12％。当水泥熟料、石膏、硅锰合金渣和炉渣按照特定配比制备水泥时，在炉渣的作用下硅锰合金渣产生胶凝性，进而便于硅锰合金渣与水泥熟料和石膏混合生产硅酸盐水泥。由此可见，利用硅锰合金厂的硅锰合金渣，替代部分高价炉渣生产普通P.O42.5水泥，水泥强度强度、化学指标指标均符合国家标准，水泥标准稠度用水量较使用炉渣有了一定程度下降，与外加剂的相容性较好。因此，用硅锰合金渣替代炉渣实现降本增效，并开发了水泥混合材种类，另保证了水泥实物质量满足内控指标及用户施工性能的相关要求。

Description

一种水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及建材领域，尤其涉及一种水泥及其制备方法。
背景技术
水泥作为水硬性粘合剂是重要的建筑工业产品，为推动现代社会进程起到不可或缺的作用。而循环经济是物质循环流动型经济的简称，是以物质和能量的梯次使用为特征的，在环境方面表现为污染物的低排放，甚至零排放。水泥行业在循环经济中具有举足轻重的作用，积极利用工业废渣生产水泥，在水泥生产中应用新技术、新工艺，引导水泥工业科学、合理利用和处理废气物。
硅锰合金是铁合金中最主要的品种，也是用途最广、消耗最多的品种，其需求量占铁合金总产量的50％左右。此外，因硅锰合金既可以脱氧，又可增加钢中的锰合金，提高钢的强度，所以硅锰合金用作脱氧剂的用量也显著提高。但是，硅锰合金渣作为硅锰合金生产企业的工业废渣，对环境污染日益加重，且废渣堆放占用了大量土地资源。因此，把硅锰合金渣作为复合原料进行综合利用，成为经济、实用的新矿产资源，不但可以减少环境污染、改变生态环境、整治国土，更可以减少企业在原材料上的经济消耗。
经检索、查阅相关资料，尚未见有利用硅锰合金渣生产水泥的报道，因此，如何将其应用于水泥生产，降低水泥生产成本，进而提高硅锰合金渣的利用率，解决废渣大量堆积，占用土地、污染环境的问题具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水泥，解决硅锰合金渣大量堆积利用率低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种水泥，以质量百分数计，包括如下组分：水泥熟料75-85％，石膏4-6％，硅锰合金渣3-11％和炉渣 6-12％。
硅锰合金渣作为锰合金生产企业的工艺废渣
硅锰合金渣作为水泥混合材生产P.O42.5水泥时，其与水泥熟料、石膏等外加剂的相容性较好，有效降低了外加剂的使用量，并且水泥各项指标均符合GB175-2007通用硅酸盐国家标准。当水泥熟料、石膏、硅锰合金渣和炉渣按照特定比例组合制备水泥时，在高活性指数炉渣的作用下硅锰合金渣能起水化反应，产生胶凝性，进而便于硅锰合金渣与水泥熟料和石膏混合生产硅酸盐水泥。由此可见，利用硅锰合金厂产生废渣，即硅锰合金渣，替代部分高价炉渣生产普通P.O42.5水泥，水泥强度强度、化学指标指标均符合国家标准，水泥标准稠度用水量较使用炉渣有了一定程度下降，与外加剂的相容性较好。因此，用硅锰合金渣替代炉渣实现降本增效，并开发了水泥混合材种类，另保证了水泥实物质量满足内控指标及用户施工性能的相关要求。
进一步，以质量百分数计，包括如下组分：水泥熟料78-82％，石膏4-6％，硅锰合金渣5-9％和炉渣8-10％。
研究表明，当水泥熟料、石膏、硅锰合金渣和炉渣以特定比例混合时，因硅锰合金渣的有效成分主要为CaSiO3、CaAl2O4、Ca2Al2SiO7、Ca2MgSi2O7、 MgSiO3，这些物质以及炉渣中的主要成分SiO2、Al2O3、CaO、MgO在水泥与水拌和后会发生水化反应，产生胶凝性，所得到的水泥抗压强度高，同时降低了水泥的标准稠度水量。
进一步，所述水泥熟料中MgO的含量＜5.0％，CaO的含量＜ 1.5％，3CaO.Al2O3的含量＜8.0％。
水泥熟料是指以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料，按适当比例配制成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。控制原材料水泥熟料中MgO含量过高会影响水泥中方镁石的含量，因方镁石水化缓慢，要在0.5-1年后才明显开始水化，因此，水泥中方镁石含量过高，会造成水泥的安定性不良。水泥熟料中的CaO是水泥熟料中的有害成分，水泥生料煅烧得到的CaO以f-CaO晶体颗粒形式存在，而f-CaO呈死烧状态，水化速度缓慢，会影响水泥的安定性。而水泥中3CaO.Al2O3含量过高，水化反应加快，会使混凝土塌损过快，容易造成假凝，严重影响混凝土耐久性。因此，当硅锰合金渣与水泥熟料、石膏、炉渣混合使用时，需控制水泥熟料中MgO、 CaO和3CaO.Al2O3的含量。
进一步，所述水泥熟料的比表面积为340-360m2/kg。
水泥熟料的表面积会影响其与硅锰合金渣、石膏以及炉渣的接触面积，进而影响水化反应程度，将水泥熟料的比表面控制在340-360m2/kg时，水化反应程度最好，所制备的水泥抗压强度最高。
进一步，所述石膏中SO3的含量＞28％。
石膏中的SO3可与熟料中的3CaO.Al2O3生产针状的硫铝酸钙，而SO3过低，达不到缓凝作用，而造成水泥块凝，水泥石强度会大大降低，而SO3过高，多余的SO3在水泥硬化后继续与水和水泥中的3CaO.Al2O3继续反应，产生膨胀应力，破坏水泥石的强度，因此，当硅锰合金渣与水泥熟料、石膏、炉渣混合使用时，需将石膏中的SO3的含量控制在＞28％。
进一步，所述石膏的粒度≤30mm。
石膏的粒度，即石膏的比表面积，同水泥熟料的比表面积会影响其与硅锰合金渣、炉渣以及水泥熟料的接触面积，进而影响水化反应程度，将石膏的粒度控制在≤30mm时，水化反应程度最好，所制备的水泥抗压强度最高。
进一步，所述炉渣的烧失量＜3.0％，水分＜1.0％，活性指数＞70％。
炉渣的烧失量和水分过高说明炉渣内物料反应不完全，会影响水泥的质量，而炉渣的活性指数过低，可影响硅锰合金渣在水泥与水拌和时的水化反应，因此，炉渣在烧失量需控制在＜3.0％，水分需控制在＜1.0％，活性指数需控制在＞70％。
进一步，所述硅锰合金渣的水分＜5.0％，粒度为20-40mm。
为促进水化反应程度提高水泥石的抗压强度，将硅锰合金渣的水分控制在＜5.0％，粒度控制在20-40mm。
一种水泥的制备方法，包括以下步骤：按照上述配比称取水泥熟料、石膏、硅锰合金渣和炉渣，混合均匀后进行研磨制成水泥成品。
进一步，所述研磨磨粉控制比表面积为355-385m2/kg。
本发明与现有技术相比，本发明一种水泥的有益效果在于：
硅锰合金渣作为水泥混合材生产P.O42.5水泥时，其与水泥熟料、石膏等外加剂的相容性较好，有效降低了外加剂的使用量，并且水泥各项指标均符合GB175-2007通用硅酸盐国家标准。由此可见，利用硅锰合金厂产生废渣，即硅锰合金渣，替代部分高价炉渣生产普通P.O42.5水泥，水泥强度强度、化学指标指标均符合国家标准，水泥标准稠度用水量较使用炉渣有了一定程度下降，与外加剂的相容性较好。因此，用硅锰合金渣替代炉渣实现降本增效，并开发了水泥混合材种类，另保证了水泥实物质量满足内控指标及用户施工性能的相关要求。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
将水泥熟料85％，石膏6％，硅锰合金渣3％和炉渣6％，混合均匀后进行研磨制成比表面积为355-385m2/kg水泥成品。
实施例2
将水泥熟料75％，石膏6％，硅锰合金渣11％和炉渣8％，混合均匀后进行研磨制成比表面积为355-385m2/kg水泥成品。
实施例3
将水泥熟料80％，石膏4％，硅锰合金渣4％和炉渣12％，混合均匀后进行研磨制成比表面积为355-385m2/kg水泥成品。
实施例4
将水泥熟料80％，石膏5％，硅锰合金渣4％和炉渣8％，混合均匀后进行研磨制成比表面积为355-385m2/kg水泥成品。
实施例5
将水泥熟料79％，石膏5％，硅锰合金渣7.4％和炉渣8.5％，混合均匀后进行研磨制成比表面积为355-385m2/kg水泥成品。
实施例6
将水泥熟料80％，石膏5％，硅锰合金渣5.2％和炉渣9.8％，混合均匀后进行研磨制成比表面积为355-385m2/kg水泥成品。
对照例
将水泥熟料80％，石膏5％和炉渣15％，混合均匀后进行研磨制成比表面积为355-385m2/kg水泥成品。
P.O42.5水泥水泥各项指标：
1、水泥比表面积：376m2/kg；
2、细度：1.2％
3、凝结时间：初凝：158min，终凝：196min；
4、水泥中Cl-含量：0.013％。
5、水泥强度：3天抗折4.6MPa；3天抗压27.9MPa；28天抗折8.9MPa； 28天抗压48.8MPa。
将实施例1-实施例6制备的水泥进行相应测试，测试结果如表1。
表1实施例1-实施例6小磨试验数据标准稠度及强度
Figure RE-GDA0002508143840000061
由表1数据可知，加入硅锰合金渣后可降低水泥标准稠度用水量，并且 28d强度稍有提升，其中以实施例6为最佳实施例，小磨试验28d抗压强度为49.8MPa，由此说明，硅锰合金渣替代部分炉渣的方案是可行的。
此外，测试了对照例及实施例6所制备水泥的比表面积、水灰比、凝结时间、水泥安定性及流动性进行了测试，以比较加入硅锰合金渣后制备的水泥与未加硅锰合金渣制备的水泥之间的差别，表2-表5为相关检测数据。
表2对照例生产P.O42.5水泥检验结果
Figure RE-GDA0002508143840000071
表3对照例生产P.O42.5水泥强度检验结果
Figure RE-GDA0002508143840000072
表4实施例6生产P.O42.5水泥检验结果
Figure RE-GDA0002508143840000081
表5实施例6生产P.O42.5水泥强度检验结果
Figure RE-GDA0002508143840000082
由表1-表5数据可知，使用硅锰合金渣替代部分炉渣，所制备的水泥可完全达到P.O42.5水泥的各项指标，实现了降本增效，保证了水泥质量满足现行国标及用户施工性能相关要求，有力保障了若羌周边地区国家重点工程对水泥的需求，提高工程质量，延长了工程寿命，同时提高了若羌天山公司市场占有率和竞争力，2019年3-11月增加销售收入1139万元，实现利润 841万元。
硅锰合金渣渣作为锰合金生产企业的工业废渣，是冶炼硅锰合金时排放的一种工业废渣，其结构疏松，外观常为浅绿色。一般情况下生产1t硅锰合金将产生1.2t的硅锰渣，因此，开发硅锰渣的综合利用很有必要。而将其应用于水泥的制备，把废渣作为复合原料进行综合利用，成为经济、实用的新矿产资源，不但可以减少环境污染、改变生态环境，整治国土，更可以减少企业在原材料上的经济消耗，是节能环保的新方向。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水泥，其特征在于，以质量百分数计，包括如下组分：水泥熟料75-85％，石膏4-6％，硅锰合金渣3-11％和炉渣6-12％。
2.根据权利要求1所述的水泥，其特征在于，以质量百分数计，包括如下组分：水泥熟料78-82％，石膏4-6％，硅锰合金渣5-9％和炉渣8-10％。
3.根据权利要求2所述的水泥，其特征在于，所述水泥熟料中MgO的含量＜5.0％，CaO的含量＜1.5％，3CaO.Al2O3的含量＜8.0％。
4.根据权利要求3所述的水泥，其特征在于，所述水泥熟料的比表面积为340-360m2/kg。
5.根据权利要求2所述的水泥，其特征在于，所述石膏中SO3的含量＞28％。
6.根据权利要求5所述的水泥，其特征在于，所述石膏的粒度≤30mm。
7.根据权利要求2所述的水泥，其特征在于，所述炉渣的烧失量＜3.0％，水分＜1.0％，活性指数＞70％。
8.根据权利要求2所述的水泥，其特征在于，所述硅锰合金渣的水分＜5.0％，粒度为20-40mm。
9.权利要求1-8任一项所述水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照上述配比称取水泥熟料、石膏、硅锰合金渣和炉渣，混合均匀后进行研磨制成水泥成品。
10.根据权利要求9所述的水泥，其特征在于，所述研磨磨粉控制比表面积为355-385m2/kg。
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