CN1268569C - 一种以废砖为原料的水泥制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无机非金属材料领域。主要工艺流程如图1所示，其特征在于原料中建筑垃圾要求是以废砖为主，废砖含量应在80wt.%～100wt.%；有机物含量在0～1.0wt.%；金属含量在0～5.0wt.%；在配料前建筑垃圾应被破碎成大于0mm且小于等于40mm的颗粒；水泥熟料的主要化学成份应符合以下要求：CaO65.0～70.0wt.%；SiO219.0～23.0wt.%；Al2O33.0～6.0wt.%；Fe2O32.5～5.0wt.%。本发明以废砖为主的建筑垃圾为主要原材料制备水泥能减轻建筑垃圾对环境的不利影响，节省大量的水泥熟料，从而少向大气中排放CO2200～300kg，其它大气污染物也会相应较少20.0～30.0wt.%，废砖的易磨性也使磨细成本下降10～20%。

Description

一种以废砖为原料的水泥制备方法
技术领域：
本发明属于无机非金属材料领域，特别涉及一种以废砖为原料的水泥制备方法。
背景技术：国内外常见的水泥品种有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、钢渣矿渣硅酸盐水泥等7个主要品种。各种工业废渣作为具有潜在水硬活性的混合材被大量应用于水泥制造业。其中高炉矿渣、粉煤灰应用最为广泛，用量也最大。但没有以建筑垃圾或废砖粉作为水泥主要混合材或作为水泥的主要原料的报道。
发明内容：
本发明目的是解决以废砖为主的城市垃圾的处理问题，使这些固体废弃物资源化并产生较高的附加值，同时减少水泥烧制过程中的环境污染。
核心思想
以废砖为主的城市垃圾经过简单的分选，去掉过多的有机物、粘土、金属等物质，剩下的部分废砖含量可达80Wt.％以上。其余20Wt.％左右主要是砌筑过程中使用的灰砂，经年久反应风化，其主要矿物成份是石英、长石、方解石和水化硅酸钙等矿物。这些成份经磨细后对本发明所涉及的水泥无太大不利影响。烧制建筑用砖的主要原料是粘土，经900～1000℃烧制后大部分转变为变高岭石，主要成分为硅酸盐玻璃相和其它硅酸盐矿物。这些物质经充分磨细后具有优良的水硬活性。这些具有水硬活性的物质在有自由水存在时能与水泥熟料水化后所形成的Ca(OH)2发生反应形成C-S-H凝胶从而具有很强的胶凝性能。废砖是由粘土烧结而成的多孔物质，使用普通的水泥磨机极易磨细，当磨到水泥同样细度时(以比表面积计算)其能耗只有研磨水泥熟料的一半左右，与磨细矿渣和钢渣相比其能耗只有30％左右。此外，在磨细砖粉中常出现亚微米颗粒或纳米颗粒，这种少量物料的超细效应也会对水泥石的强度增长产生较大影响。
一种以废砖为原料的水泥制备方法，主要工艺流程如图1所示，其特征在于在图1所示的原料中建筑垃圾要求是以废砖为主，废砖含量应在80Wt.％～100Wt.％；有机物含量在0～1.0Wt.％；金属含量在0～5.0Wt.％；在配料前建筑垃圾应被破碎成大于0mm且小于等于40mm的颗粒。图1中的石膏是指生石膏或半水石膏，采用生石膏时应符合GB5483-85的规定，半水石膏应符合GB9776-88的规定，石膏在配料前应破碎成大于0mm且小于等于40mm的颗粒。所用水泥熟料3天抗压强度应大于27.0MPa，28天抗压强度应大于52.5MPa，主要化学成份应符合以下要求：CaO 65.0～70.0Wt.％；SiO2 19.0～23.0Wt.％；Al2O3 3.0～6.0Wt.％；Fe2O3 2.5～5.0Wt.％。
配料及磨细
将原材料按建筑垃圾40.0～65.0Wt.％，水泥熟料30.0～55.0Wt.％，石膏4.0～6.0Wt.％，进行配料，初步混合后加入到水泥磨机中进行磨细，磨细混合物料的细度要求达到3500～4500cm2/g。生产同一标号水泥时上述配料及磨细度不允许在较大范围内波动。如生产52.5号水泥时上述水泥熟料的用量应在50.0～55.0Wt.％；建筑垃圾的用量应在40.0～45.0Wt.％；石膏的用量应在4.5～5.5Wt.％；磨细度应在4000～4500cm2/g；并在磨细时外加0.5～5.0Wt.％的表面活性剂。这种表面活性剂可以是各种市售的混凝土减水剂，也可以是其它表面活性剂。如果要生产42.5号水泥，上述水泥熟料的用量应在45.0～50.0Wt.％；建筑垃圾的用量应在45.0～50.0Wt.％；石膏的用量应在4.5～5.5Wt.％；磨细度应在3700～4200cm2/g。如果要生产32.5号水泥，上述水泥熟料的用量应在35.0～45.0Wt.％；建筑垃圾的用量应在50.0～60.0Wt.％；石膏的用量应在4.0～6.0Wt.％；磨细度应在3500～4000cm2/g。如果要生产27.5号水泥，上述水泥熟料的用量应在30.0～35.0Wt.％；建筑垃圾的用量应在60.0～65.0Wt.％；石膏的用量应在4.0～6.0Wt.％，磨细度应在3000～3500cm2/g。
本发明以废砖为主的建筑垃圾为主要原材料制备水泥除了能减轻我国旧城改造所形成的主要建筑垃圾对环境的不利影响外，还能节省大量的水泥熟料。本发明制备一吨水泥可比现有的普通水泥制备技术节省水泥熟料200～300kg，从而少向大气中排放CO2200～300kg，其它大气污染物也会相应较少20.0～30.0Wt.％。在经济效益方面，除了减少烧制水泥熟料所节约的成本外，废砖的易磨性也使磨细成本下降10～20％。本发明涉及的水泥各种指标符合GB12958-1999标准。该水泥可用于制备建筑用各种混凝土、砂浆、砌块等。
附图说明：
图1为利用废砖为主的建筑垃圾制备水泥工艺流程图
具体实施方式：
实施例1
按建筑垃圾用量50.0Wt.％，水泥熟料用量45.0Wt.％，石膏用量5.0Wt.％进行配料，经在水泥磨机中磨细到比表面积为4000cm2/g，然后按GB12958-1999标准进行胶砂强度试验，其3天、28天强度和60天强度如表1所示。
表1建筑垃圾加入量为50.0Wt.％时水泥胶砂强度测试结果
  抗压强度(MPa)   抗折强度(MPa)
  3天   28天   60天   3天   28天   60天
  22.75   45.77   56.51   4.3   7.1   8.04
从表1可以看出本实施例中所制备的水泥符合GB12958-1999标准中42.5号复合硅酸盐水泥的强度标准，且后期强度增长余量较大，并有很高的抗折强度。本实施例中水泥的其它性能符合GB12958-1999标准。
实施例2
按建筑垃圾用量55.0Wt.％，水泥熟料用量40.0Wt.％，石膏用量5.0Wt.％进行配料，经在水泥磨机中磨细到比表面积为3700cm2/g，然后按GB12958-1999标准进行胶砂强度试验，其3天、28天强度和60天强度如表2所示。
表2建筑垃圾加入量为55.0Wt.％时水泥胶砂强度测试结果
  抗压强度(MPa)   抗折强度(MPa)
  3天   28天   60天   3天   28天   60天
  19.52   33.61   43.95   3.34   5.95   6.67
从表2可以看出本实施例中所制备的水泥符合GB12958-1999标准中32.5号水泥的强度标准，且后期强度增长余量较大，并有较高的抗折强度。本实施例中水泥的其它性能符合GB12958-1999标准。
实施例3
将实施例1中所制备的水泥按下例比例配制混凝土：
水泥：528kg/m3；
复合减水剂：5.34kg/m3；
粗集料(石灰岩类，人工破碎而成)：1050kg/m3；
细集料(河砂)：690kg/m3；
水：214kg/m3；
所配制的混凝土强度及坍落度如表3所示。
表3用实施例1中所制备的水泥配制的混凝土强度及坍落度
  抗压强度(MPa)   坍落度
  3天   28天   74
  23.12   53.14
本实施例中混凝土其它性能符合GBJ80-85，GBJ81-85，GBJ82-85，JGJ55-81，JGJ63-89标准。

Claims (6)

1.一种以废砖为原料的水泥制备方法，以建筑垃圾、石膏、水泥熟料为原料，工艺流程为：称量混匀、磨细、粒检、性能检测、成品包装，其特征在于建筑垃圾要求是以废砖为主，废砖含量应在80Wt.％～100Wt.％；有机物含量在0～1.0Wt.％；金属含量在0～5.0Wt.％；在配料前建筑垃圾应被破碎成大于0mm且小于等于40mm的颗粒；石膏是指生石膏或半水石膏，采用生石膏时应符合GB5483-85的规定，半水石膏应符合GB9776-88的规定，石膏在配料前应破碎成大于0mm且小于等于40mm的颗粒；所用水泥熟料3天抗压强度应大于27.0MPa，28天抗压强度应大于52.5MPa，主要化学成份应符合以下要求：CaO65.0～70.0Wt.％；SiO219.0～23.0Wt.％；Al2O33.0～6.0Wt.％；Fe2O32.5～5.0Wt.％。
2.如权利要求1所述一种以废砖为原料的水泥制备方法，其特征在于将原材料按建筑垃圾40.0～65.0Wt.％，水泥熟料30.0～55.0Wt.％，石膏4.0～6.0Wt.％，进行配料，初步混合后加入到水泥磨机中进行磨细，磨细混合物料的细度要求达到3500～4500cm2/g，并在磨细时外加0.5～5.0Wt.％的表面活性剂。
3.如权利要求1或2所述一种以废砖为原料的水泥制备方法，其特征在于生产52.5号水泥时水泥熟料的用量应在50.0～55.0Wt.％；建筑垃圾的用量应在40.0～45.0Wt.％；石膏的用量应在4.5～5.5Wt.％；磨细度应在4000～4500cm2/g；并在磨细时外加0.5～5.0Wt.％的表面活性剂。
4.如权利要求1或2所述一种以废砖为原料的水泥制备方法，其特征在于生产42.5号水泥，水泥熟料的用量应在45.0～50.0Wt.％；建筑垃圾的用量应在45.0～50.0Wt.％；石膏的用量应在4.5～5.5Wt.％；磨细度应在3700～4200cm2/g。
5.如权利要求1或2所述一种以废砖为原料的水泥制备方法，其特征在于生产32.5号水泥，水泥熟料的用量应在35.0～45.0Wt.％；建筑垃圾的用量应在50.0～60.0Wt.％；石膏的用量应在4.0～6.0Wt.％；磨细度应在3500～4000cm2/g。
6.如权利要求1或2所述一种以废砖为原料的水泥制备方法，其特征在于生产27.5号水泥，水泥熟料的用量应在30.0～35.0Wt.％；建筑垃圾的用量应在60.0～65.0Wt.％；石膏的用量应在4.0～6.0Wt.％，磨细度应在3000～3500cm2/g。
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