专利名称：复合激发剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无机非金属材料。特别是在水泥工业化生产过程中，加入本复合激发剂，在不改变水泥生产工艺的情况下，可提高工业废渣加入量，生产出符合国家标准的水泥。
为了充分利用工业废渣，减少环境污染，降低水泥生产成本，许多大专院校及研究部门在工业废渣综合利用方面，进行了大量的研究工作。为了降低水泥生产成本，在水泥工业化生产过程中，尽量多加矿渣、粉煤灰等工业废渣，减少熟料的加入量，此前主要的做法有两种1、在水泥生产过程中，通过掺加一定量的化工原料作为激发剂，激发工业废渣的原有活性，增加工业废渣的掺入量。由于所用的激发剂有的成本过高，有的对水泥后期强度不利，有的在工业生产过程中因要求条件苛刻，无法大量推广使用。
2、在工业废渣的形成过程中，通过一定的技术措施，改变其化学成分或物理性质，如增钙粉煤灰、超细粉煤灰等，从而提高工业废渣活性。本技术方法复杂，难以实施，而且对已成型的工业废渣无法提高活性，所以在水泥生产过程中，也很难提高工业废渣的掺入量。
本发明的目的在于提供一种复合激发剂，在水泥生产工艺基本不变的情况下，提高工业废渣的掺入量，降低水泥生产成本。
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出了一种复合激发剂，主要采用低成本的天然矿物作为激发剂，利用多重激发原理，充分激发工业废渣活性，增加工业废渣的掺入量。在水泥工业化生产过程中，尽量利用原有设备，只在水泥制造过程的“后磨”前加预磨系统或对磨机进行高细磨技术改造，就可生产出符合国家标准的水泥。
本发明是由轻质水玻璃、烧石膏、烧石灰及元明粉混合而成，具体比例如下
1#方案主要针对生产矿渣水泥，将轻质水玻璃∶烧石膏∶烧石灰∶元明粉按1∶2∶2.5∶4.5混合搅拌而成。
2#方案主要针对生产粉煤灰水泥，将轻质水玻璃∶烧石膏∶烧石灰∶元明粉按1∶4∶5∶10混合搅拌而成。
烧石灰能和熟料水化析出的Ca(OH)2一起提高溶液碱度，使矿渣和粉煤灰中的玻璃网络溶解。同时，OH-离子浓度增加，由于它比水分子较易进入矿渣网络结构的内部空隙，并能较激烈地与活性阳离子互相作用，所以促进了矿渣的分散和溶解。另一方面，Ca(OH)2与矿渣中的活性SiO2和Al2O3化合生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等，并且由于溶液中Ca2+离子浓度增加，又造成对上述水化硅酸钙和水化铝酸钙的过饱和度，促进了水化产物的成核和生长。
(活性)(活性)元明粉为钙矾石Aft的形成创造了合适的条件。同时钠盐和钙盐对工业废渣的网络结构破坏得更彻底、分解得更完全。表现为水化早期单聚体、双聚体数量增加。溶出的活性[SiO4]4-、[AlO4]6-等离子团继续与Ca(OH)2反应形成水化硅酸钙和水化铝酸钙。水化铝酸钙再与硫酸根反应形成水化硫铝酸钙。这些水化产物互相交叉、互相配合，填充、堵塞和切断毛细孔，使水泥凝结加快，早期性能好，孔隙率低。随着水化反应过程的不断进行，水化反应转入由低聚物向高聚物的聚合。并随水化反应过程的不断进行，单聚体、双聚体的含量下降，高聚体的含量不断增加，所以水泥后强增加。
烧石膏可以调整水泥的凝结时间和改善水泥的后期强度，由于其溶解度低，并且1、煅烧石膏失去SO3，因而在水化早期SO42-量不足，钙矾石Aft量较少，从而对C3S的缓凝作用减弱，C3A水化较快，水化产物增多，强度提高。
2、C3S水化早期Ca2+浓度低，C3S水化加快，水化硅酸钙凝胶增多，故水泥强度提高。
3、部分SO42-起硫酸盐激发剂的作用，促进了矿渣和粉煤灰的水化。
轻质水玻璃一方面可以提供活性Na+，另一方面SiO32-可以起诱导成核作用，加速水化硅酸钙的形成。
总之，在工业废渣掺入量的较高的水泥中，Na+是分散、解聚工业废渣网络离子的主要因素之一，使网络离子团成为孤立状具有活性的阴离子。Ca2+既参与了网络离子的解聚过程，又是与活性的阴离子形成水化产物的重要离子之一。另外溶液中必须有足够的SO42-离子保证水化产物的不断形成。它与水化铝酸钙作用形成水化硫铝酸钙，完成所谓“SO4”二次水化反应。此二次水化反应不断促进网络离子团的分解与解聚，有利于工业废渣的水化。因此，系统中“Na+、Ca2+、SO42-”三离子的作用互相联系，互相依存。
本发明相比现有技术的优点在于1、原料来源广泛，成本低。
2、不降低水泥后期强度。
3、不改变水泥生产工艺，由于增加了工业废渣的加入量，企业生产规模扩大，增产增效。
4、对已成型的工业废渣照样可以提高其活性。
5、在水泥生产过程中，降低熟料消耗，减少环境污染。根据财税字44号等文件规定，“粉煤灰掺量超过30％，生产建材产品免征增值税和免所得税五年”，从此项政策上企业可获得相当的经济效益。
本发明将结合实施例作进一步描述实施例1#方案是将轻质水玻璃∶烧石膏∶烧石灰∶元明粉按1∶2∶2.5∶4.5混合搅拌而成，主要针对生产矿渣水泥。将40～50％的高炉水淬矿渣，掺入20～48％的熟料，一般立窑熟料掺入量为40～48％，旋窑熟料或质量好的机立窑熟料掺入量为20～35％。再掺入4％的无杂质石灰石，4％的二水石膏，最后掺入2～3％复合激发剂，一次粉磨而成复合水泥。
2#方案是将轻质水玻璃∶烧石膏∶烧石灰∶元明粉按1∶4∶5∶10混合搅拌而成，主要针对生产粉煤灰水泥。将30～40％的粉煤灰、10～25％的高炉水淬矿渣，掺入20～48％的熟料，一般立窑熟料掺入量为40～48％，旋窑熟料或质量好的机立窑熟料掺入量为20～35％。再掺入4％的无杂质石灰石，4％的二水石膏，最后掺入5～6％复合激发剂，一次粉磨而成复合水泥。
掺入复合激发剂后，不但水泥的各项品质指标完全达到R425或525#国标要求，而且生产工艺不变，仍为二磨一烧。
为了降低成本，一般直接用电厂干收的粉煤原灰，或风选后要送贮灰场的颗粒较粗的粉煤渣，但要求其烧失量较低。
由于磨制水泥时加入了大量的粉煤灰、水渣等工业废渣，故对熟料的FCaO不作限量，一般能达到水泥出磨安定性就算合格。这对于小水泥厂来说尤其适用。
应用实施例陕西省某水泥厂采用复合激发剂后，水泥年生产量由未使用复合激发剂的7万吨提高到13万吨，其中矿渣水泥6万吨，粉煤灰水泥7万吨。各材料价格如下
①生产525#矿渣水泥或R425矿渣水泥，采用复合剂激发1#配方，采用复合激发剂前后各材料配比及生产成本如下表
②生产R425粉煤灰水泥，采用复合剂激发2#配方，采用复合激发剂前后各材料配比及生产成本如下表
在水泥生产过程中使用复合激发剂后，矿渣、粉煤灰、石灰石等混合材掺量由原来的10％左右提高到50％左右，水泥年产量由原来的7万吨增加到13万吨，比原来提高86％左右，熟料用量减少46～48％，吨水泥生产成本下降10～20元，企业年利润由原来170万元增加到320万元，经济效益十分显著。
权利要求
1.一种无机非金属材料，它由轻质水玻璃、烧石膏、烧石灰及元明粉混合搅拌而成，其特征在于1)作为水泥厂生产矿渣水泥过程中使用，按照原子百分比为轻质水玻璃∶烧石膏∶烧石灰∶元明粉＝1∶2∶2.5∶4.5配料；2)作为水泥厂生产粉煤灰水泥过程中使用，按照原子百分比为轻质水玻璃∶烧石膏∶烧石灰∶元明粉＝1∶4∶5∶10配料。
2.如权利要求1所述的无机非金属材料，其特征在于其中的元明粉可以提高已成型工业废渣的活性。
3.如权利要求1所述的无机非金属材料，其特征在于烧石膏、烧石灰、元明粉可以改善水泥后期强度，使水泥后强增加。
4.如权利要求1所述的无机非金属材料，其特征在于烧石膏、轻质水玻璃可以调整水泥的凝结时间，使水泥的凝结时间符合国家标准。
全文摘要
本发明涉及一种无机非金属材料,由轻质水玻璃、烧石膏、烧石灰及元明粉混合搅拌而成。本发明克服了原激发剂成本过高和对水泥后期强度不利等缺点,而且对已成型的工业废渣照样可以提高其活性。在水泥工业化生产中过程中,加入本复合激发剂,不用改变水泥生产工艺,就可提高工业废渣的加入量,生产出符合国家标准的水泥。这对充分利用工业废渣,减少环境污染,降低熟料消耗作用巨大,且原料来源广泛,成本低。
文档编号C04B22/14GK1330051SQ00113848
公开日2002年1月9日 申请日期2000年6月20日 优先权日2000年6月20日
发明者和兴民 申请人:陕西省建筑材料工业学校