专利名称：无熟料水泥及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种无熟料水泥及其制造工艺，该水泥尤其适用于作砌筑水泥和保温砌块等建材制品。
常规的水泥制造方法，是使用煤、石灰石、粘土等原料，经过“两磨一烧”的工艺制成。因其固定投资规模较大，耗能高，环境污染严重，尤其是小水泥工业生产中的此类问题更为突出，受到国家及行业发展政策的限制。CN1036001A公开了名称为“一种砌筑用特种水泥及其制造方法”的专利申请技术，其组分包括有速凝剂，构成不尽合理，以含量为上极限或下极限制成水泥的方法将缺乏实用性。CN1051159A还公开了一种名称为“新型快硬钢渣矿渣水泥”，主要由组分中的硅灰、纯碱、消石灰来调整水泥的早强速凝等技术问题。
本发明的目的是提供一种原料易得，采用物理加工和化学激活剂反应来充分激发工业废料中的活性，简化水泥生产工序，降低水泥生产成本和能耗，且质量较为稳定可靠的水泥产品及其制造方法。
本发明采取了如下技术方案。
水泥的组分及含量(以100%重量比计)分别为粒化高炉矿渣60%-75%，生石灰14%-24%、生石膏3%-7%激活剂2%-4%、消石灰0-5%。其中粒化矿渣应满足下列要求1、质量系数不小于1.2(质量系数＝ (CaO+MgO+Al2O3)/(SIO2+MnO+TIO2) )2、锰化合物以MnO计不超过4%，钛化合物以TiO2计不超过10%，氟化物的含量以氟计不超过2%。冶炼锰铁所得的粒化高炉矿渣，锰化合物含量以Mn计不超过15%，硫化合物含量以硫计不超过2%。
3、溶重不大于1.1kg/L。
4、未经立分淬冷的块状矿渣，经直观剔选，以重量计不大于5%，最大尺寸不大于100mm。
5、碱性系数Mo= (CaO+MgO)/(SIO2+Al2O3) 及活性系数Na= (AlO3)/(SlO2+AL2O3)越大越少。矿渣在水泥听含量配比不得大于75%，否则将影响水泥制品的胶凝强度。
组分中的生石灰，其有效氧化钙加有效氧化镁含量不小于80%，未消化残渣含量(5mm圆孔筛的筛余量)不大于11%，生石灰在水泥中的含量配比于在14%-24%范围调整。生石灰掺入过低(小于10%)则因碱性物质过少使与活性氧化物的水化反应不充分而使强度偏低，生石灰组分过多(大于20%)则有可能因体积变化不均匀，使水泥制品开裂严重，降低强度，其在水泥中的最佳配比为19%。
激活剂-硫酸钠的掺量加大，水泥的强度指标将随之提高，但其会使水泥制品在1-3d龄期时泛霜，其掺入量控制在3%左右，最大不超过5%，轻微泛霜可通过养护处理。
各组分原料经初步粉碎后(粒度尺寸不大于100mm)直接球磨至细度为0.08方孔筛余量不大于10%。
本发明的组分原料在混合后，在球磨机内极易磨细。当水泥细度达到0.08mm方孔筛余量1%左右时，水泥颗粒比表面积足够大，使水泥化学反应更趋完全迅速，进一步增强水泥强度。
使用本发明制造的水泥的凝结硬化过程是水泥加水拌和后，其中的激活剂起了塑化水泥浆体和激发强度的作用。激活剂使水浆体中的絮状胶体结构开放使其中包裹的水份释放，从而加大了水泥浆的流动性，改善了和易性，在保持相同流动性的前提下可使水泥单位用水量减少而使强度提高。强度激发的机理是这样的，激活剂中的Na2SO4与Ca(OH)2作用生成高度分散性石膏CaSO4均匀分布在水泥浆体中。高度分散性石膏与铝酸钙(3CaO、Al2O3)作用生成水化硫铝酸钙。Na2SO4与Ca(OH)2作用时还生成了NaOH，NaOH与矿渣中的活性SiO2、AlO3反应加速了水化铝酸钙和水化硅酸钙的形成。另外，水泥中的CaO与水反应激烈，放出大量热，加速了水泥浆体的凝结，CaO与水作用生成的Ca(OH)2进一步与矿渣中的活性氧化铝、活性氧化硅生成水化铝酸钙和水化硅酸钙。上述水化物逐渐凝结硬化而产生强度。
本发明的突出优点是无需任何水泥熟料，免除锻烧工艺，水泥生产成本低、投资小，与熟料水泥生产相同产量相比，节电70%-85%。
附图
为本发明的生产工艺流程图实施例1矿渣 73%生石灰 19%生石膏 5%无水硫酸钠 2%-4%实施例2矿渣 73%生石灰 19%
激活剂(无水硫酸钠∶木质素磺酸钙以10∶1混合后)2.9%-3.1%实施例3矿渣 73%生石灰 19%生石膏 5%激活剂(无水硫酸钠∶3，2醇胺∶木质素磺酸钙以50∶1∶5混合)2.9%-3.1%。
权利要求
1.一种无熟料水泥，其特征是其组分及含量(重量比)分别为矿渣60%-75%生石灰 14%-24%生石膏 3%-7%激活剂 2%-4%消石灰 0-5%
2.如权利要求1所述的无熟料水泥，其特征是各组分的最佳配合比例是矿渣 73%生石灰 19%生石膏 5%激活剂 3%
3.如权利要求1或2述的无熟料水泥，其特征是所说的激活剂可以有a、b、c三种配比，其组分及含量分别为a无水硫酸钠全量b无水硫酸钠∶木质素磺酸钙以10∶1的比例混合而成。c无水硫酸钠∶三乙醇胺∶木质素磺酸钙以50∶1∶5的比例混合而成。
4.如权利要求3所述的无熟料水泥，其特征是激活剂中的木质磺酸钙也可采用其它用于水泥的表面活性剂替代。
5.如权利要求1或3或4所述的无熟料水泥，其特征是在采用b、c两种激活性剂时，其在水泥中的含量应在2.9%-3.1%内波动。
6.如权利要求1所述的无熟料水泥的制造工艺，将各组分原料粉碎按比例拌合后，经球磨至0.08毫米方孔筛余量即为产成品。
全文摘要
采用化学添加剂(以无水硫酸钠为主)免除煅烧工艺制造水泥，生产成本低、耗能低、经济、社会效益明显，尤其适用于作砌筑水泥和保温砌块等建材生产，在保证水泥使用性能指标的前提下，有效降低工程造价。
文档编号C04B7/153GK1064855SQ92100509
公开日1992年9月30日 申请日期1992年2月1日 优先权日1992年2月1日
发明者李鲁源 申请人:山西省第一建筑工程公司科研试验所