CN116282981A - 一种高效利用赤泥的富铁多元水泥熟料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效利用赤泥的富铁多元水泥熟料及其制备方法，属于胶凝材料技术领域。本发明提供的水泥熟料由贝利特(C2S)‑硫硅酸钙(C5S2$)‑硫铁铝酸钙(C4(A,F)3$)‑P相(C6A4FS)‑铁相五种矿物组成。本发明的高效利用赤泥的富铁多元水泥由于具有硫铁铝酸钙和高含量的贝利特矿物，其力学性能在水化早期和后期均表现优异。赤泥中的铁含量较高，有利于液相环境的形成，其含有少量的Na、K等微量组分可作为矿化剂，促进水泥熟料矿物的形成，可以很好地作为铁质原料，实现赤泥在多元水泥熟料中制备的最大化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效利用赤泥的富铁多元水泥熟料及其制备方法，属于胶凝材料技术领域。
背景技术
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，其成分随铝土矿成分、生产工艺及脱水、陈化程度等不同而有所差异。中国作为氧化铝生产大国，每年排放的赤泥高达1亿吨。赤泥由于碱性强、粒度细、矿物组成复杂等特点，导致其大规模综合利用困难。目前，我国大部分赤泥以堆存为主，不仅占用了宝贵的土地资源，而且赤泥会污染周围的土壤和地下水资源对环境造成污染。
利用赤泥制备的富铁多元水泥是一种低碳绿色水泥，与硅酸盐水泥相比，生产过程中对石灰石的品质要求低，生产能耗低，二氧化碳排放量较小。同时，对铝制原料的品质要求也较低。生产此富铁多元水泥用的原料大部分是一些低品位原料以及大量赤泥等各种含铁、铝、硫的工业固体废弃物，不但减轻了水泥生产过程中资源和能源的大量消耗，而且可以利用大量的工业固体废弃物，有望解决工业固废对环境和社会经济发展带来的不利影响。在现有技术中，尚未有高效利用赤泥制备富铁多元水泥的相关记载。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高效利用赤泥的富铁多元水泥，能够消耗赤泥的存量，有望促进赤泥在建材工业中的资源化利用。
本发明的另一目的是为了提供一种高效利用赤泥的富铁多元水泥的制备方法。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：
本发明提供了一种高效利用赤泥的富铁多元水泥熟料，该水泥熟料的矿相组成为贝利特(C2S)-硫硅酸钙(C5S2$)-硫铁铝酸钙(C4(A,F)3$)-P相(C6A4FS) -铁相。
上述水泥熟料的矿物组成具体百分比为：：C2S 35-45%，C5S2$ 1-5%，C4(A,F)3$ 25-35%，P相 1-10%，铁相 10-15%；
进一步的，所述水泥熟料的生料的氧化物百分比组成为：CaO 30-50%，A12O310-25%，SO31-5%，Fe2O310-20%，SiO210-20%；
进一步的，所述水泥熟料的生料低品位/非传统原料百分比组成为：赤泥 15-40%，磷石膏 1.5-7%，含硫石灰石 50-65%，低品位铝矾土5-20%。
进一步的，所述水泥熟料的是将水泥生料在1230-1320℃下煅烧2h制成。
本发明还提供了一种上述富铁多元水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照矿物配比计算并称取原料，过筛，然后用球磨机搅拌，烘干，制样；
（2）将样品烘干，然后置于高温煅烧炉内于1230-1320℃下烧成，并保温2h，取出后急冷，得到水泥熟料。
赤泥作为制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，其中还有较多含量的氧化铁和一部分Na、K的氧化物一方面可以改善水泥熟料矿相形成时的液相环境，有利于熟料矿物的形成；另一方面可以作为矿化剂稳定水泥熟料矿相的共存，因此，赤泥用于制备富铁多元水泥具有一定的优势。
本发明的有益效果是：在较低煅烧温度下，高效利用赤泥制备的富铁多元水泥由于具有硫铁铝酸钙和高含量贝利特矿物，在水泥水化早期和后期都表现出了优异的力学性能。赤泥中含有较多含量的氧化铁和一部分Na、K的氧化物一方面可以改善水泥熟料矿相形成时的液相环境，有利于熟料矿物的形成。同时，生产原料使用了大量的工业固体废弃物，实现了赤泥在富铁多元水泥熟料制备中的高效利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
本发明采用的实验原料有赤泥、磷石膏、含硫石灰石和低品位铝矾土，其组成如表1所示。
表1 实验原材料化学组成
实施例1
熟料矿物的重量百分比为：
C2S 35%
C5S2$ 5%
C4(A,F)3$ 35%
P相 10%
铁相 15%
实施例2
熟料矿物的重量百分比为：
C2S 40%
C5S2$ 5%
C4(A,F)3$ 35%
P相 5%
铁相 15%
实施例3
熟料矿物的重量百分比为：
C2S 45%
C5S2$ 5%
C4(A,F)3$ 30%
P相 10%
铁相 10%
将实施例1-3，按照矿物配比计算并称取原料200g，粒度为通过200目的标准筛，筛余为6-10%。然后用球磨机搅拌，烘干，制样。样品为直径40mm的圆饼状试样，放入低温烘箱中烘干，然后置于高温煅烧炉内于1230-1320℃下烧成，并保温2h，取出后急冷，得到水泥熟料。
效果实施例
将熟料和钢球放入球磨罐中磨至一定细度，过200目筛，筛余控制在0.2%-0.5%。模具采用2×2×2cm3成型，水灰比为0.3-0.35，在常温养护室内养护24h脱模，之后将各实施例和对比例条件下制备的试样放入养护箱中，在恒温恒湿标准条件下分别养护3d、7d、28d后分别进行抗压强度测试，具体结果见表2。
表2 实施例试样不同龄期的力学性能
Claims (6)
1.一种高效利用赤泥的富铁多元水泥熟料，其特征在于，该水泥熟料的矿相组成为贝利特(C2S)-硫硅酸钙(C5S2$)-硫铁铝酸钙(C4(A,F)3$)-P相(C6A4FS) -铁相。
2.根据权利要求1所述的富铁多元水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料的矿物组成具体百分比为：：C2S 35-45%，C5S2$ 1-5%，C4(A,F)3$ 25-35%，P相 1-10%，铁相 10-15%。
3.根据权利要求1或2所述的富铁多元水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料的生料的氧化物百分比组成为：CaO 30-50%，A12O3 10-25%，SO3 1-5%，Fe2O3 10-20%，SiO2 10-20%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的富铁多元水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料的生料低品位/非传统原料百分比组成为：赤泥 15-40%，磷石膏 1.5-7%，含硫石灰石 50-65%，低品位铝矾土5-20%。
5.根据权利要求1-4所述的富铁多元水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料的是将水泥生料在1230-1320℃下煅烧2h制成。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的富铁多元水泥熟料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照矿物配比计算并称取原料，过筛，然后用球磨机搅拌，烘干，制样；
（2）将样品烘干，然后置于高温煅烧炉内于1230-1320℃下烧成，并保温2h，取出后急冷，得到水泥熟料。
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