一种贫钙富硅生态水泥及其用图_2

文档序号:9741516阅读:来源:国知局
料失水 能耗远低于CaC0 3,能更大程度地降低水泥能耗。
[0018] 3、本发明能最大量地处理各种工业固体废物,有具大的社会效益。除工业石膏外, 大量的煤矸石、矿山尾矿和冶金废渣是以硅铝氧化物为主要化学组成的固体废物,他们不 能有效处理时不得不占用土地,并存在巨大的环境风险,而这些固体废物均可以大比例地 用作富硅水泥的原料利用。大比例使用固体废物的优点是硅酸盐水泥所无法比拟的,同时 也使该种水泥的成本进一步大幅度降低。
[0019] 4、本发明的富硅水泥在用冶金废渣为原料时,通过调整原料配比,可实现对重金 属的有效固化,将其淋滤水中重金属离子含量降低至排放安全标准以下,从而实现对重金 属废物的无害化处理与利用。这一优点对处理固体废物尤其是有色金属冶金渣特别有意 义。
[0020] 5、本发明能大大降低水泥生产对环境的污染。由于富硅体的煅烧温度要求低,富 钙体也可低至ll〇〇°C获得,仍明显低于硅酸盐熟料的煅烧温度。所以这种水泥的制备很少 会排出S0 2与N0X等有害气体,且对耐火材料的要求低得多,不需要使用含重金属的镁铬耐火 砖,从因耐火材料废弃而引起的重金属污染会大大减轻。
[0021 ] 6、本发明的富硅水泥能和硅酸盐水泥工业对接过渡,能有效继承利用现有硅酸盐 水泥工业的天量工业设施链和技术基础,大大减缓推广阻力,同时实现水泥性能的扬长避 短。富硅水泥具有早期(3天)强度比硅酸盐水泥高,但后期强度增长幅度多不如硅酸盐水 泥,若和硅酸盐水泥复合制备低熟料水泥,则可得到高早强的复合水泥,相较同等级硅酸盐 水泥大幅度降低熟料用量,从而前述优点仍能保持。
[0022] 7、本发明的富硅水泥与硅酸盐水泥复合时,可得到基本不含氢氧钙石的水泥品 种,加上这种水泥同时具有非晶,半晶和全晶水化胶凝相,与骨料的结合更紧密,所以有望 制备性能更优耐久性更好的混凝土。
[0023] 8、由于富硅体煅烧温度可远低于Ca⑶3的热分解温度,后者在热处理后仍可作为 惰性混合材料存在于水泥中,使该种杂质能允许较高的含量而不会严重影响水泥性能。另 一方面,较低温度下MgC0 3热分解得到的MgO晶粒细小,水化活性强,不会成为水泥的不安定 因素,从而MgO不再像硅酸盐水泥一样成为有害的化学组份,反而对水泥的胶凝性能有积极 影响。
[0024] 9、本富硅水泥也可以制成双组份湿式水泥,从而其保质期可大大延长,并更能适 应灵活多样的应用需要。该水泥中的富硅体单独存在时,在常温下不水化,故可以湿磨和湿 式保存;富钙体也可湿法加工和在隔绝空气的条件下保存。这一特点可能一劳永逸且无副 作用地解决长期困扰商品混凝土工业的缓凝问题,对需要长期保存的应用场合很有意义, 并能更灵活地适应复杂多变的应用环境。
[0025] 10、本富硅水泥的碱含量远超过通用硅酸盐水泥的推荐指标,难免引发对碱骨料 反应的不良预期。但沸石水泥作为硅酸盐水泥大类中的一个品种,其碱含量也明显超标,但 其碱骨料反应却反而较低碱水泥更弱,可见并非高碱一定引发碱骨料反应,且富硅水泥的 水化矿物中可完全消除氢氧钙石,且含有类沸石的胶凝相,无疑均有利于抑制碱骨料反应。
[0026] 11、本发明的水泥的应用范围更为宽广。一方面它同样适用于现行通用硅酸盐水 泥的所有应用领域,即它在水化时,可加入各种粗细集料制备各种混凝土。另一方面,由于 富硅水泥本身的特点,它在一些特殊的应用领域的优点超过硅酸盐水泥,下面试列一二作 为说明: (1) 本富硅水泥早强性能突出,与硅酸盐水泥相比,其更适于应用在道路修补、矿山充 填、和各种预制构件,如建筑砌块,泡沫混凝土等; (2) 水泥基自流平材料为了提高其早强性能,除加入早强剂外,还在加入铝酸盐水泥或 硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复合,从而使其成本抬升,通常只用于地坪的表面薄层,不能代 替找平材料,故难于推广。富硅水泥由于早强好,无需与其它水泥复合即可用来制备自流平 材料,成本大大降低,从而可望用富硅水泥制备厚层自流平材料,从而不需要在底部先做找 平层,从而可望迅速推广到日常找平应用,节约大量人工且找平效果优异。
[0027] (3)研究发现,富硅水泥的硬度与石膏掺量紧密相关,当制备路面材料时,宜减少 石膏掺量以增强耐磨性,用于居室批墙则适合多掺石膏,这不仅降低成本,还可具备湿度调 节功能。
【具体实施方式】
[0028]下面通过具体实施例进一步详细说明本发明,但本发明并不限于此。
[0029]各实施例中共用到9种硅铝氧化物原料,其化学组成详见表2。
[0030] 表2娃错质原料化学组成 单位:wt%
实施例1 富硅体组成:50份天然岩石1、43份天然岩石2、7份烧碱,用试验小磨球磨半小时至充分 均匀的粉体,在700°C保温3小时后即在空气中速冷。在冷却后的粉体中另掺入20%(与冷却 物粉体的质量比,下同)的熟石灰(分析纯)和45%的天然石膏粉一起再球磨35分钟即得水 泥。细度:200目筛余6%。根据GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法检测3天和28天抗折强 度分别为2. IMPa和4. IMPa,3天和28天抗压强度分别为11.8MPa和25.6MPa。
[0031 ] 实施例2 富娃体组成:65份天然岩石3、30份矿山尾砂、5份烧碱,用试验小磨球磨半小时至充分 均匀的粉体,在950°C保温2小时后即取出在空气中速冷。在冷却物中另掺入25%的熟石灰和 40%的天然石膏一起再球磨35分钟即得水泥。细度:200目筛余7%。根据GB/T17671-1999水泥 胶砂强度检验方法检测3天和28天抗折强度分别为3.2MPa和5.8MPa,3天和28天抗压强度 分别为17.5MPa 和 31.5MPa。
[0032] 实施例3 96份天然岩石2与4份烧碱混合用试验小磨球磨半小时至充分均匀的粉体,在600°C保 温3小时后即取出在空气中速冷。在冷却物中另掺入30%的熟石灰和20%的天然石膏一起再 球磨35分钟即得水泥。细度:200目筛余4%。根据GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法检 测3天和28天抗折强度分别为4.7MPa和7.4MPa,3天和28天抗压强度分别为24.5MPa和 44.6MPa〇
[0033] 实施例4 80份天然岩石3加2份纯碱用试验小磨球磨半小时,在900°C保温3小时后即取出在空气 中速冷。在冷却物中另掺入12%的生石灰一起再球磨35分钟即得水泥。细度:200目筛余8%。 根据GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法检测3天和28天抗折强度分别为4.0MPa和 6 · 5MPa,3天和28天抗压强度分别为22 · 2MPa和32 · 2MPa。
[0034] 实施例5 天然岩石4直接磨粉后在750°C保温3小时,随即取出在空气中速冷。在冷却物中另掺入 21%的Ca(0H)2(分析纯)和45%的天然硬石膏粉一起再球磨35分钟即得水泥。细度:200目筛 余3%。根据GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法检测3天和28天抗折强度分别为3.7MPa 和7. OMPa,3天和28天抗压强度分别为17.9MPa和40.3MPa。
[0035] 实施例6 富硅体配料:7份天然岩石2+83份矿山尾砂+10份含85%纯碱的工业废碱,一起用试验小 磨球磨半小时至均匀粉体,在l〇〇〇°C保温2小时后即取出在空气中速冷。在冷却物中另掺入 10%的CaO(分析纯)和90%的天然石膏粉一起再球磨35分钟即得水泥。细度:200目筛余9%。根 据GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法检测3天和28天抗折强度分别为2.2MPa和 4· OMPa,3天和28天抗压强度分别为14· 8MPa和23 · OMPa。
[0036] 实施例7 97份天然岩石1加3份烧碱,球磨后在300°C保温3小时,再加入14%的熟石灰和25%的天 然石膏粉一起球磨35分钟即得水泥。细度:200目筛余3%。根据GB/T17671-1999水泥胶砂强 度检验方法检测3天和28天抗折强度分别为1.7MPa和3.4MPa, 3天和28天抗压强度分别为 10.310^和21.010^。
[0037] 实施例8 50份天然岩石1加47份矿山尾砂和3份烧碱,用试验小磨球磨半小时至均勾粉体,在800 °C保温2小时后即取出在空气中冷却。在冷却物中另掺入20%的电石渣和20%的脱硫石膏一 起再球磨35分钟即得水泥。细度:200目筛余9%。根据GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方 法检测3天和28天抗折强度分别为2.8MPa和4.4MPa,3天和28天抗压强度分别为16.5MPa和 31.6MPa〇
[0038] 实施例9 35份天然岩石2加入60份煤矸石和4份烧碱,用试验小磨球磨半小时至充分均匀的粉 体,在700°C保温2小时后即取出在空气中速冷。在冷却物中另掺入21%的电石渣和40%的磷 石膏一起再球磨35分钟即得水泥。细度:200目筛余5%。根据GB/T17671-1999水泥胶砂强度 检验方法检测3天和28天抗折强度分别为3.6MPa和6.4MPa, 3天和28天抗压强度分别为 18.6MPa和38.4MPa。
[0039] 实施例10 94份煤矸石加入6份纯碱,用试验小磨球磨半小时后在750°C保温2小时,取出在空
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