一种环保型水泥的制作方法

技术领域

本发明涉及水泥建材领域，特别涉及一种环保型水泥。

背景技术：

而随着现代社会的发展，水泥越来越广泛地用作各行业废弃物（包括危险废弃物）的消纳和稳定/固化处理。近几年来，水泥窑协同处理工业废弃物、城市垃圾甚至危险废弃物显示出巨大的经济和技术优势，被认为是21世纪水泥和废弃物处理的发展方向。一般来说，在水泥熟料高温烧成过程中，有机组分大部分分解挥发，而大部分无机有害组分（主要是重金属离子和有毒、有害组分，如Pb、Hg、Cd、As和Cr等）则会保留在熟料中，从而使得通用水泥中环境有害组分的含量增加。目前，我国对于通用水泥产品的可溶性六价铬离子进行限量，但是现有的水泥难免可溶性六价铬含量过高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种低六价铬含量的环保型水泥。

一种环保型水泥，由如下重量份数的组分组成：

水泥熟料80~120份；石膏12~25份；粉煤灰39~50份；钢渣17~30份；可再分散乳胶粉1~3份；六价铬离子吸附剂0.2~1份。

进一步的，所述吸附剂化学式为C₃₃H₁₅S₆O₆Al；其中，C₃₃H₁₅S₆O₆为5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-联噻吩]-5-羧酸))根，吸附剂为单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为a=19.535(2) Å，b=15.331(6) Å，c=16.374(1) Å，α=γ=90 º，β=105.161(2) º，V=4903.86(7) ų。

进一步的，所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。

进一步的，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。本发明采用的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作为分散剂，有助于水泥水化过程中吸附剂更好的分散水泥当中，更好的发挥其吸附功能。

本发明具有如下有益效果：

本发明的环保型水泥符合国家标准GB 31893-2015的技术规范要求，并且使用了含六价铬含量较高的废弃物钢渣，本发明制造成本低、简单，保护了国家资源和资源再利用。符合国家产业发展政策和变废为宝的可持续发展战略。

附图说明

图1为本发明的六价铬离子吸附剂以Al为中心的配位环境图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

本发明所述的六价铬离子吸附剂的制备方法为：

将0.5mmol5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-联噻吩]-5-羧酸))（英文为：5',5''',5'''''-(benzene-1,3,5-triyl)tris(([2,2'-bithiophene]-5-carboxylic acid))）和0.5mmol硝酸铝溶于5mL蒸馏水、10mL乙醇和10mL二甲基乙酰胺的混合溶剂当中，用氨水将其pH调节为8，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A转移到微波反应瓶中密封，将反应瓶放入微波仪中，设定辐射功率650W，反应时间为60分钟，反应温度为80℃，反应结束后得到混合液B；随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在160℃烘箱中反应48小时后降至室温过滤得到所述六价铬离子吸附剂。本发明采用微波合成产生小晶核，然后然后再高温溶剂热得到本发明所用的吸附剂。

其中，5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-联噻吩]-5-羧酸))化学结构如下所示：

然后将上述吸附剂进行单晶表征。

该吸附剂的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射仪上，用MoK_α辐射(λ = 0.71073 Å)，以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构，然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置(C−H 1.083 Å)，用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。

经测试解析可知，该吸附剂的化学式为C₃₃H₁₅S₆O₆Al；其中，C₃₃H₁₅S₆O₆为5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-联噻吩]-5-羧酸))根，所述吸附剂为单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为a=19.535(2) Å，b=15.331(6) Å，c=16.374(1) Å，α=γ=90 º，β=105.161(2) º，V=4903.86(7) ų，Z=8。

该金属离子吸附剂配位示意图如图1所示，Al原子采取6配位的模式，其中每个Al原子分别与3个5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-联噻吩]-5-羧酸))分子上的6个O原子配位、而一个5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-联噻吩]-5-羧酸))上三个方向上的羧酸则与3个铝原子配位。从图中可知，侧面的S可以有效对六价铬离子进行吸附。

然后将上述吸附剂作为添加剂运用于水泥中。

实施例1

一种环保型水泥，由如下重量份数的组分组成：

硅酸盐水泥熟料100份；石膏20份；粉煤灰45份；钢渣25份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2份；六价铬离子吸附剂0.5份。

实施例2

一种环保型水泥，由如下重量份数的组分组成：

硅酸盐水泥熟料83份；石膏25份；粉煤灰48份；钢渣18份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1份；六价铬离子吸附剂0.2份。

实施例3

一种环保型水泥，由如下重量份数的组分组成：

硅酸盐水泥熟料115份；石膏15份；粉煤灰40份；钢渣28份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3份；六价铬离子吸附剂0.1份。

对比例1

一种环保型水泥，由如下重量份数的组分组成：

硅酸盐水泥熟料100份；石膏20份；粉煤灰45份；钢渣25份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2份。

对比例2

一种环保型水泥，由如下重量份数的组分组成：

硅酸盐水泥熟料100份；石膏20份；粉煤灰45份；钢渣25份；六价铬离子吸附剂0.5份。

然后将上述实施例和对比例按照GB 31893-2015《水泥中水溶性铬（Ⅵ）的限量及测定方法》进行检测。测试结果如下：

实施例1：1.6mg/kg；实施例2：1.4mg/kg；实施例3：1.4mg/kg；对比例1：24.8mg/kg；对比例2：7.9mg/kg；。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。