CN1807327A - 少熟料矿渣硅酸盐水泥 - Google Patents

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王学武
赵风清
李新章
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Abstract

本发明公开了一种少熟料矿渣硅酸盐水泥，其特点在于它由下述重量百分比的原料组成：矿渣60－72wt％；水泥熟料20－25wt％；石膏3.5－6.5wt％，复合外加剂1－5.5wt％与细矿渣粉0－15wt％或粉煤灰0－8wt％；所述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣或粉煤灰混配而成。本发明除用少量水泥熟料与石膏外，其余全部用废弃矿渣或粉煤灰；掺加的细矿渣粉不超过矿渣用量的15wt％，可实现节能降耗的目的；同时，有效解决了废渣的综合利用问题，充分变废为宝，有益于环境保护；本发明产品早期强度、后期强度以及安定性等各项技术质量指标均达到32.5#普通硅酸盐水泥指标，其生产成本低于传统生产成本的5－15％，有利于推广应用。

Description

少熟料矿渣硅酸盐水泥
技术领域
本发明涉及一种矿渣硅酸盐水泥，特别是涉及一种少熟料矿渣硅酸盐水泥。
背景技术
矿渣硅酸盐水泥是硅酸盐水泥体系中的一大品种，因其具有水化热低，抗腐蚀性好，粘结性强，已广泛应用于建筑构件和水泥混凝土工程中。
目前常用的矿渣为冶金企业冶炼生铁时，排放出的一种工业废渣，是在1400℃-1600℃溶体，经水淬成粒状矿渣，是一种非晶体硅铝酸盐矿物，其化学组成包括SiO2、Al2O3、CaO与MgO，其含量占总量的90％以上，其余为Fe、Ti、Mn等氧化物。冶炼矿渣是一种优质潜在的水硬性活性材料，其原状形貌不具有胶凝材料性能，但经磨成细粉，以水为介质，在有氢氧化钙等碱性物质存在时，介离玻璃体，其中氧化钙、氧化铝、氧化钙离子进入溶液，自成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝材料，经与石膏混合，生成水化硫铝酸钙(钙矾石)。利用冶炼矿渣生产硅酸盐水泥熟料复配，生产矿渣硅酸盐水泥，是一种节约资源、节约能源、减少二氧化碳排放，利用工业废渣为主制成的环保型水泥，其生产成本低。但由于矿渣的硬度高，易磨性差，掺多了会明显导致水泥强度降低；国家标准规定掺量为20-70％，但一般掺量只能在30％左右，因为随着矿渣掺量的增加，水泥凝结时间缓慢，早期强度低，达不到国家标准，从而影响生产了建筑工程的质量以及该水泥制品的推广应用。
针对上述矿渣易磨性差的缺陷，已有研究部门研究出先将所用的矿渣全部磨细后，再与复合外加剂、石膏与水泥熟料混合磨细的工艺，可实现提高矿渣掺量的目的，但要将大量的矿渣全部细磨，其能耗将大幅度加大，因而导致投资增加、生产成本增加的问题，致使该水泥产品的使用受到限制。
发明内容
为了解决上述现有少熟料矿渣水泥生产中因使用的矿渣易磨性差，用量增加后存在成本加大的缺陷，本发明的目的是提供一种可大幅度提高矿渣掺入量，降低生产成本的少熟料硅酸盐水泥。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种少熟料矿渣硅酸盐水泥，其特点为：它由下述重量百分比的原料组成：矿渣60-72wt％；水泥熟料20-25wt％；石膏3.5-6.5wt％，复合外加剂1-5.5wt％与细矿渣粉0-15wt％或粉煤灰0-8wt％；所述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣或粉煤灰混配而成。
上述的复合外加剂中，废渣碱土矿与生石灰以20-75∶5-50的重量百分配比混合，余量为高炉矿渣或粉煤灰。
上述的废渣碱土矿为碱生产后含有碳酸钠和硫酸钠的尾矿；生石灰中CaO含量大于或等于75％。
上述的水泥熟料标号要求≥45MPa。
上述的矿渣、细矿渣粉或粉煤灰、水泥熟料、石膏与复合外加剂混合后经粉磨成细粉，其细度为180目筛余量≤3％。
本发明采用物理和化学的方法，科学的调整了磨细材料的粒径级配和少量复合外加剂激发矿渣活性相结合的方法，既能提高矿渣的掺量，又能用一次粉磨工艺制备，其少熟料矿渣硅酸盐的各项技术质量指标达到和超过同类32.5#普通硅酸盐水泥的标准。
本发明采用如上技术方案，其有益效果如下：1、比目前所用的矿渣硅酸盐水泥中矿渣的掺量提高至60-72wt％，水泥熟料用量降低至20-25wt％，其生产成本降低5-15％。2、现有技术中矿渣必须要求全部磨细后使用，其能耗高；而本发明所用的磨细矿渣粉只需不超过混合料总量的15wt％，有效降低了能耗。3、本发明采用上述产品配方有效缩短了该矿渣水泥的初凝时间与终凝时间，经检测，该矿渣硅酸盐水泥的早期强度、后期强度以及安定性等各项技术质量指标均达到GB1344-1999国家标准中32.5#矿渣硅酸盐水泥标准，其早期强度可达到R级。4、本发明所使用的复合外加剂主要采用尾矿废渣，易于采购，价格低廉。5、本发明除用少量水泥熟料与石膏外，其余用量均为工业矿渣，有效解决了废渣的综合利用问题，充分变废为宝，是一项利国利民的环保产品，具有良好的社会效益。6、本发明对所使用的水泥熟料要求较低，水泥熟料的标号≥45MPa均可使用，同时对立窑或转窑设备生产的水泥熟料也能满足其生产要求，不需要改变任何传统工艺和设备即可生产，易于推广应用。
具体实施方式
通过下述具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：
取矿渣60％，细矿渣粉10％，石膏4.5％；复合外加剂5.5％；水泥熟料20％混合后制备而成本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥。
上述矿渣为冶炼矿渣；上述细矿渣粉由冶炼矿渣磨细至100目以上；复合外加剂选用废渣碱土矿、生石灰与粉煤灰以75∶5∶20比例混合配制，磨细成粉状使用；其中，废渣碱土矿为碱生产后含有碳酸钠和硫酸钠的尾矿；石膏选用无水石膏。
选用标号45MPa的水泥熟料，所用的生石灰CaO的含量为75％。
采用常规方法将上述混合料粉磨至细度为180目筛余量小于等于3％，并测定三氧化硫含量控制在3.8％。
上述少熟料矿渣硅酸盐水泥采用常规生产工艺生产，其生产流程为：先将矿渣烘干后，与熟料、细矿渣粉、石膏与复合外加剂按上述比例混合，再经球磨机研磨成粉状，其细度为180目筛余量小于等于3％，即制成本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥产品。
其中，复合外加剂的制备是由废渣碱土矿、生石灰与粉煤灰以规定比例混合配制，经磨细成粉状使用；按常规方法磨细成粉使用。
该产品测试结果见表1。
实施例2：
取矿渣60％，细矿渣粉15％，石膏3.5％；复合外加剂1.5％；水泥熟料20％混合制备而成本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥。
上述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣组合而成，其重量百分配比为65∶15∶20；上述细矿渣粉与石膏的选用同实施例1。
选用标号为50MPa的水泥熟料，所用的生石灰CaO的含量为80％。
采用常规方法将上述混合料粉磨至细度为180目筛余量小于等于3％，并测定三氧化硫含量控制在4％。
上述少熟料矿渣硅酸盐水泥生产工艺同实施例1，在此不再赘述。
该产品测试结果见表1。
实施例3：
取矿渣72％，石膏6.5％；复合外加剂1.5％；水泥熟料20％混合制备而成本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥。
上述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣组合而成，其重量百分配比为50∶25∶25；上述石膏的选用同实施例1。
选用标号为50MPa的水泥熟料，所用的生石灰CaO的含量为80％。
采用常规方法将上述混合料粉磨至细度为180目筛余量小于等于3％，并测定三氧化硫含量控制在3.9％。
上述少熟料矿渣硅酸盐水泥生产工艺同实施例1，在此不再赘述。
该产品测试结果见表1。
实施例4：
取矿渣63％，粉煤灰8％，石膏3％；复合外加剂1％；水泥熟料25％混合制备本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥。
上述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣组合而成，其重量百分配比为55∶15∶30，其中的废渣碱土矿选用同实施例1；上述的粉煤灰与石膏的选用同
实施例1。
选用标号为48MPa的水泥熟料，所用的生石灰CaO的含量为80％。
采用常规方法将上述混合料粉磨至细度为180目筛余量小于等于3％，并测定三氧化硫含量控制在3.8％。
上述少熟料矿渣硅酸盐水泥生产工艺同实施例1，在此不再赘述。
该产品测试结果见表1。
实施例5：
取矿渣72％，石膏4.5％；复合外加剂3.5％；水泥熟料20％混合制备本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥。
上述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣组合而成，其重量百分配比为35∶20∶45，其中的废渣碱土矿选用同实施例1；上述石膏的选用同实施例1。
选用标号为45MPa的水泥熟料，所用的生石灰CaO的含量为85％。
采用常规方法将上述混合料粉磨至细度为180目筛余量小于等于3％，并测定三氧化硫含量控制在4％。
上述少熟料矿渣硅酸盐水泥生产工艺同实施例1，在此不再赘述。
该产品测试结果见表1。
实施例6：
取矿渣62％，粉煤灰8％，石膏4％；复合外加剂1％；水泥熟料25％混合制备本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥。
上述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣组合而成，其重量百分配比为35∶35∶30，其中的废渣碱土矿选用同实施例1；上述的粉煤灰与石膏的选用同
实施例1。
选用标号为52.5MPa的水泥熟料，所用的生石灰CaO的含量为75％。
采用常规方法将上述混合料粉磨至细度为180目筛余量小于等于3％，并测定三氧化硫含量控制在3.8％。
上述少熟料矿渣硅酸盐水泥生产工艺同实施例1，在此不再赘述。
该产品测试结果见表1。
实施例7：
取矿渣62％，细矿渣粉8％，石膏3.5％；复合外加剂5.5％；水泥熟料21％混合制备本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥。
上述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣组合而成，其重量百分配比为20∶50∶30，其中的废渣碱土矿选用同实施例1；上述的细矿渣粉与石膏的选用同实施例1。
选用标号为45MPa的水泥熟料，所用的生石灰CaO的含量为85％。
采用常规方法将上述混合料粉磨至细度为180目筛余量小于等于3％，并测定三氧化硫含量控制在3.9％。
上述少熟料矿渣硅酸盐水泥生产工艺同实施例1，在此不再赘述。
该产品测试结果见表1。
实施例8
取矿渣62％，粉煤灰8％，石膏4％；复合外加剂3％；水泥熟料23％混合制备本发明的少熟料矿渣硅酸盐水泥。
上述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣组合而成，其重量百分配比为20∶35∶45，其中的废渣碱土矿选用同实施例1；上述石膏的选用同实施例1。
选用标号为45MPa的水泥熟料，所用的生石灰CaO的含量为85％。
采用常规方法将上述混合料粉磨至细度为180目筛余量小于等于3％，并测定三氧化硫含量控制在3.9％。
上述少熟料矿渣硅酸盐水泥生产工艺同实施例1，在此不再赘述。
该产品测试结果见表1。
表1少熟料矿渣硅酸盐水泥测试结果
  实施例       凝结时间(h)                  物理性能(MPa)   安定性
        抗折          抗压
  初凝   终凝   3d   28d   3d   28d
  1   2.05   2.55   4.1   10.4   22.9   42.9   合格
  2   2.10   3.0   4.9   9.8   21.4   43.1   合格
  3   2.26   3.51   4.9   8.4   16.8   36.7   合格
  4   2.26   3.51   5.7   9.9   21.2   41.5   合格
  5   2.26   3.51   5.8   11.0   19.4   41.5   合格
  6   2.26   3.51   6.5   12.3   20.8   45.2   合格
  7   2.15   3.36   5.6   10.7   22.1   40.5   合格
  8   2.20   3.58   3.9   9.4   16.8   42   合格

Claims (5)

1、一种少熟料矿渣硅酸盐水泥，其特征在于：它由下述重量百分比的原料组成：矿渣60-72wt％；水泥熟料20-25wt％；石膏3.5-6.5wt％，复合外加剂1-5.5wt％与细矿渣粉0-15wt％或粉煤灰0-8wt％；所述复合外加剂为废渣碱土矿、生石灰与高炉矿渣或粉煤灰混配而成。
2、如权利要求1所述的少熟料矿渣硅酸盐水泥，其特征在于：所述复合外加剂中的废渣碱土矿与生石灰以20-75∶5-50的重量百分配比混合，余量为高炉矿渣或粉煤灰。
3、如权利要求1所述的少熟料矿渣硅酸盐水泥，其特征在于：所述的废渣碱土矿为碱生产后含有碳酸钠和硫酸钠的尾矿；所述生石灰CaO含量大于或等于75％。
4、如权利要求1所述的少熟料矿渣硅酸盐水泥，其特征在于：所述水泥熟料标号至少为45MPa。
5、如权利要求1或2或3或4所述的少熟料矿渣硅酸盐水泥，其特征在于：所述的矿渣、细矿渣粉或粉煤灰、水泥熟料、石膏与复合外加剂混合后经粉磨成细粉，其细度为180目筛余量≤3％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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