专利名称：用废弃混凝土制备水泥熟料的方法
技术领域：
本发明涉及水泥熟料的制备方法，尤其是利用废弃混凝土制备水泥熟料的方法。
背景技术：
随着国家经济和建筑业的发展，每年因拆除旧建筑产生的废弃混凝土数量巨大， 如果对这些废弃混凝土只简单地填埋，无疑造成对环境的严重污染和对能源的巨大浪费。 如何处理这些废弃混凝土已经引起了建筑行业和环保部门的高度重视。废弃混凝土是一种硬化了的混凝土，主要由硬化水泥浆(水泥石)、砂石集料等组成，其中砂石集料占70% 80%，对废弃混凝土的回收利用技术就是围绕其整体或某一分离组份而展开的，到目前为止，废弃混凝土再利用的研究主要有以下三种技术形式1.制成再生集料制备再生混凝土，即将废弃混凝土经破碎、筛分获得再生粗集料、 再生细集料及粉料分别加以利用。如果废弃混凝土为卵石混凝土，则获得的再生粗集料性能较好；与卵石混凝土相比，碎石混凝土破碎分离出的粒径在粗集料范围的粗颗粒含有大量的硬化水泥浆，吸水率高、吸水快，压碎指标大，弹性模量低，作为再生粗集料来使用时， 只能用于强度要求低或比较次要的部位，如铺垫路基或基础回填等。而无论是卵石混凝土， 还是碎石混凝土，其破碎分离出的粒径在细集料范围的细颗粒因含有大量的硬化水泥浆， 吸水率很高，难以作为再生细集料来使用。2.分离出废弃混凝土中的水泥石，制备再生胶凝材料，即将废弃混凝土经破碎、筛分后获得再生粗集料、再生细集料及粉料，将粉料进行热处理得到再生胶凝材料。这里得到的再生粗集料与再生细集料与技术形式1相类似，分离出的粉料主要为含水化硅酸钙的水泥石，加热失水后得到类似于水泥熟料矿物的硅酸钙，因而具有水硬活性，可在次要工程中作水泥或部分取代水泥使用，相当于从废弃混凝土中“分离”出水泥。该方法能够回收到的再生胶凝材料的数量占整个废弃混凝土的量的比例很小，并未从根本上解决技术形式1面临的技术难题。3.用废弃混凝土作为煅烧水泥熟料的原材料，即将废弃混凝土经烘干、破碎后与石灰石、粘土(或页岩、砂岩)及铁粉(或硫酸渣)一起作为煅烧水泥熟料的原材料加以利用。这一技术形式是基于上述技术形式1与技术形式2均存在技术难题而出现的，目前尚很少见报道。在《国外建材科技》2005年第沈卷第2期万惠文等著的“利用废弃混凝土生产绿色水泥的研究”文章中，介绍了利用40^^60^^80%的废弃混凝土替代石灰石制备水泥熟料的技术，其得到的水泥熟料在水灰比为0. 32时强度可达到47. 4MPa，但因废弃混凝土中含有的河砂，导致既难磨又难烧，从而导致f-CaO含量增加，熟料的质量下降。在重庆大学学报(自然科学版)2008年第31卷第9期万朝均等著的“废弃混凝土代替天然石灰石煅烧水泥熟料实验”文章中，虽然解决了煅烧和水泥熟料质量问题，废弃混凝土的利用率约为65%，但原料中仍还需要用到石灰石和粘土(或页岩、砂岩)。石灰石和粘土(或页岩、 砂岩)均是不可再生的天然资源，粘土还是耕地赖以存在的物质基础。我国2010年水泥产量18. 68亿吨，熟料产量11. 52亿吨，按每吨熟料消耗粘土 0. 20 0. 21吨，石灰石1. 25 1. 27吨计算，每年消耗的石灰石大约14. 5亿吨，粘土大约2. 36亿吨，虽然绝大多数水泥厂已经使用页岩、砂岩等代替了粘土，但页岩、砂岩仍是不可再生的天然资源而面临日益枯竭的问题。同时，全国水泥产量还以每年近1亿吨的增长速度持续攀升，因此，石灰石、页岩、 砂岩资源枯竭之势日益显现，与耕地争粘土的矛盾日益尖锐，开发完全替代天然石灰石和粘土(或页岩、砂岩)制备水泥熟料的技术与方法对确保水泥工业的可持续发展势在必行， 意义重大。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种用废弃混凝土制备水泥熟料的方法，实现了用废弃混凝土完全替代天然石灰石和粘土(或页岩、砂岩)，从而进一步提高废弃混凝土的利用率，对节约使用天然石灰石和粘土(或页岩、砂岩)等不可再生自然资源具有重要意义。为此，本发明所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法如下(1)收集废弃混凝土，按传统工艺将其干燥、破碎，选取出粒径为5mm 20mm的混凝土颗粒；(2)将得到的混凝土颗粒配料、混勻，加入烘干后的铁粉或硫酸渣，混合并磨细至用80 μ m方孔筛筛余为8% 16%的粉体后得到水泥生料粉，若加入的是铁粉，则水泥生料粉中混凝土的质量百分含量为98. 5% 99. 5%，铁粉的质量百分含量为0. 5% 1. 5%;若加入的是硫酸渣，则水泥生料粉中混凝土的质量百分含量为95. 0% 96. 0%，硫酸渣的质量百分含量为4.0% 5.0% ；(3)将上述生料粉按传统工艺经成球、煅烧及骤冷工序后得到水泥熟料。本发明将废弃混凝土经烘干、破碎、筛分后分离出一定粒径范围的混凝土颗粒，用作烧制水泥熟料的主要钙质原料，避开了将其作为再生集料来使用时存在的吸水率高、吸水快、压碎指标大、弹性模量低的缺点，而且分离出的混凝土颗粒占整个废弃混凝土的质量百分含量高，使废弃混凝土的利用率得以大大提高。由于在破碎后将粒径为5mm以下的细颗粒分离出去了，避免了废弃混凝土中含有的河砂致使既难磨又难烧的问题，磨细和煅烧工艺更容易实现，使最终获得的水泥熟料质量稳定、可靠。同时，通过对分离出的混凝土颗粒进行简单复配，其中硅元素的含量能满足水泥熟料对硅质原料的成分要求，也就是说，分离出的混凝土颗粒经复配后，就能同时用作烧制水泥熟料的钙质原料和硅质原料，由此，水泥生料粉的原料中，除废弃混凝土外，只有铁粉或者硫酸渣等铁质原料，不再含有天然石灰石和粘土(或页岩、砂岩)，这说明用废弃混凝土完全替代天然石灰石和粘土(或页岩、砂岩)制备水泥熟料已完全可行，这对提高废弃混凝土利用效率，避免使用不可再生的天然石灰石和粘土(或页岩、砂岩)等自然资源具有重要意义。经实验证明，本发明中废弃混凝土在水泥生料中的质量百分含量达到了 95%以上，所得水泥熟料与普通水泥熟料的品质相当，用其制备的水泥的强度达到32. 5级、42. 5 级或52. 5级，可作为原材料应用到混凝土的制备之中，从而为废弃混凝土的资源化找到了一条很好的利用途径。
图1-1、图1-2、图1-3、图1-4、图1_5、图1_6、图1_7分别是实施例中参比熟料及
4制备出的水泥熟料S1-S6的XRD图谱。图2是实施例中所得熟料与拉法基熟料的f-CaO含量对比图。图3是实施例中所得水泥3d抗压强度与拉法基熟料水泥、市售水泥对比图。图4是实施例中所得水泥28d抗压强度与拉法基熟料水泥、市售水泥对比图。
具体实施例方式下面通过试验例对本发明进行详细说明和验证。分别从不同的建筑物拆除现场随机选取7个典型废弃混凝土样品，编号为F1-F7。 用颚式破碎机破碎至粒径在20mm以下，筛分出粒径为5mm 20mm的颗粒，经球磨机粉磨至预定细度后进行化学成分全分析，结果如表1所示。表1废弃混凝土化学成分分析结果
权利要求
1.一种用废弃混凝土制备水泥熟料的方法，其特征在于，按如下步骤进行(1)收集废弃混凝土，按传统工艺将其干燥、破碎，选取出粒径为5mm 20mm的混凝土颗粒；(2)将得到的混凝土颗粒配料、混勻，加入烘干后的铁粉或硫酸渣，混合并磨细至用 SOym方孔筛筛余为8% 16%的粉体后得到水泥生料粉，若加入的是铁粉，则水泥生料粉中混凝土的质量百分含量为98. 5% 99. 5%，铁粉的质量百分含量为0. 5% 1. 5%;若加入的是硫酸渣，则水泥生料粉中混凝土的质量百分含量为95. 0% 96.0(%，硫酸渣的质量百分含量为4. 0^-5.0% ；(3)将上述生料粉按传统工艺经成球、煅烧及骤冷工序后得到水泥熟料。
2.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法，其特征在于，步骤( 中水泥生料粉的质量百分含量配比为废弃混凝土 98. 80%,铁粉1. 20%。
3.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法，其特征在于，步骤( 中水泥生料粉的质量百分含量配比为废弃混凝土 98. 77%,铁粉1. 23%。
4.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法，其特征在于，步骤( 中水泥生料粉的质量百分含量配比为废弃混凝土 99. 04%,铁粉0. 96%。
5.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法，其特征在于，步骤( 中水泥生料粉的质量百分含量配比为废弃混凝土 95. 76%，硫酸渣4.对％。
6.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法，其特征在于，步骤( 中水泥生料粉的质量百分含量配比为废弃混凝土 95. 68%,硫酸渣4.32%。
全文摘要
一种用废弃混凝土制备水泥熟料的方法，收集废弃混凝土，将其干燥、破碎，选取粒径为5mm～20mm的混凝土颗粒，加入铁粉或硫酸渣，混合并磨细至用80μm方孔筛筛余为8％～16％的水泥生料粉，若加入铁粉，则混凝土的质量百分含量为98.5％～99.5％，铁粉的质量百分含量为0.5％～1.5％；若加入硫酸渣，则混凝土的质量百分含量为95.0％～96.0％，硫酸渣的质量百分含量为4.0％～5.0％；最后经成球、煅烧及骤冷工序得水泥熟料。本发明废弃混凝土在水泥生料中的质量百分含量达95％以上，水泥熟料与普通水泥熟料的品质相当，可作为原材料应用到混凝土的制备之中，为废弃混凝土的资源化找到了一条很好的利用途径。
文档编号C04B7/24GK102503196SQ20111030740
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者万朝均, 刘立军, 张廷雷, 李利, 李腾, 范菁菁, 袁启涛, 邓天明, 陈旭, 陈衡, 黄太忠 申请人:重庆大学