[發(fā)明專利]一種環(huán)保型水泥及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010185578.0
• 申請日: 2010-05-26
• 公開（公告）號: CN101880132A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭愛新;陸文雄;曹棟樑;楊佳俊;陳憲寧
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué);上海海笠工貿(mào)有限公司
• 主分類號: C04B11/26
• 分類號: C04B11/26
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)保型水泥及其制備方法，屬廢渣利用環(huán)境保護(hù)及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高爐礦渣是高爐煉鐵排放出來的廢渣，其化學(xué)成分主要是Ca，Mg，Al，Si，Mn的氧化物。它們約占高爐礦渣總量的95％。粒化高爐礦渣為高爐礦渣在大量冷卻水的作用下急冷形成的產(chǎn)物，處于介安狀態(tài)，因而具有潛在的化學(xué)活性，經(jīng)過磨細(xì)才能充分發(fā)揮其活性。

水泥是無機(jī)非金屬材料中使用量最大，應(yīng)用最廣泛的一種建筑材料，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。然而傳統(tǒng)水泥的生產(chǎn)過程不僅消耗大量資源和能源，同時向大氣排放大量溫室氣體CO₂以及NO_X，SO_X和粉塵。因此水泥工業(yè)必須走環(huán)保型水泥的道路，為建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳社會作貢獻(xiàn)。

研究人員認(rèn)為因納米材料具有特殊尺寸效應(yīng)，表面和界面效應(yīng)。將高爐礦渣、脫硫石膏與納米二氧化硅復(fù)合后制備的納米復(fù)合材料能優(yōu)化顆粒級配，改善性能和提高早期強(qiáng)度，進(jìn)而可使其與水泥熟料復(fù)合得到52.5級或62.5級高標(biāo)號礦渣硅酸鹽水泥，即環(huán)保型水泥?，F(xiàn)市售的礦渣硅酸鹽水泥和礦渣微粉，其三天活性指數(shù)偏低，沁水性和干縮性較大，抗凍性較差。環(huán)保型水泥能克服上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型水泥及其制備方法。

本發(fā)明一種環(huán)保型水泥的方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟：

a.確定設(shè)計(jì)原料配方：先確定含有納米二氧化硅的復(fù)合摻和材料，該復(fù)合摻和材料的原料組成及其重量百分比為：

高爐礦渣??????70～85％

脫硫石膏??????10～30％

納米二氧化硅??0.5～3.0％

所述的高爐礦渣為高爐煉鐵排出的廢渣。經(jīng)水淬、烘干后，磨細(xì)至比表面積≥500m²/kg，其化學(xué)成分為：SiO₂≥30.5％，Al₂O₃≥14.0％，CaO≥41.0％，MgO≥8.6％，余量為雜質(zhì)和水分；

所述的脫硫石膏為電廠煙氣脫硫后所產(chǎn)生的廢渣，也即為煙氣脫硫石膏，經(jīng)焙燒并磨細(xì)、過篩，其0.045方孔篩之篩余量為≤10％；

其次，確定環(huán)保型水泥即一種礦渣硅酸鹽水泥的配合比例；該環(huán)保型水泥的組成及其重量百分比為：

上述含納米二氧化硅的復(fù)合摻和材料55～75％；水泥熟料25～45％。

b.制備方法：先按上述復(fù)合摻和材料的原料配方稱量配料，將一定重量的高爐礦渣細(xì)粉、脫硫石膏細(xì)粉和納米二氧化硅微粉依次分別加入到混合機(jī)中，經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆?，?!-- SIPO -->到含有納米二氧化硅的復(fù)合摻和材料，然后將所述的復(fù)合摻和材料按規(guī)定的配合比例加入水泥熟料，在混合機(jī)中經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆?，即制得一種礦渣硅酸鹽水泥，也即一種環(huán)保型水泥。

本發(fā)明方法制備的環(huán)保型水泥，大摻量利用了工業(yè)固體廢棄物，且充分發(fā)揮了高爐礦渣的潛在活性和納米二氧化硅在環(huán)保型水泥中的作用，使水泥體系中的顆粒級配和粒徑分布更趨合理。該環(huán)保型水泥相當(dāng)于52.5級或62.5級高標(biāo)號礦渣硅酸鹽水泥。本發(fā)明方法制得的環(huán)保型水泥具有水化熱低、早期強(qiáng)度高、耐蝕性好等特點(diǎn)，克服了現(xiàn)市售礦渣硅酸鹽水泥沁水性和干縮性較大、抗凍性較差、早期強(qiáng)度低的諸缺點(diǎn)。本發(fā)明為建筑業(yè)提供一種節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境、成本較低的環(huán)保型水泥。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例中以制備1000kg復(fù)合摻合料和1000kg環(huán)保型水泥為例。

實(shí)施例1：

1.納米復(fù)合摻和材料的制備：分別稱取高爐礦渣微粉880kg，脫硫石膏115kg，納米二氧化硅5kg，依次加入至混合機(jī)中，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，即可制得納米復(fù)合摻和材料。

2.環(huán)保型水泥的制備：稱取上述納米復(fù)合摻和材料700kg，水泥孰料300kg，依次加入至混合機(jī)中，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，即可制得環(huán)保型水泥。

將上述環(huán)保型水泥進(jìn)行測試，3天抗壓強(qiáng)度為29.10MPa，28天抗壓強(qiáng)度為58.28MPa，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的52.5級水泥的標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)施例2：

1.納米復(fù)合摻和材料的制備：分別稱取高爐礦渣微粉750kg，脫硫石膏230kg，納米二氧化硅20kg，依次加入至混合機(jī)中，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，即可制得納米復(fù)合摻和材料。

2環(huán)保型水泥的制備：稱取上述納米復(fù)合摻和材料600kg，水泥孰料400kg，依次加入至混合機(jī)中，經(jīng)充分?jǐn)嚢瑁蛊浠旌暇鶆?，即可制得環(huán)保型水泥。

將上述環(huán)保型水泥進(jìn)行測試，3天抗壓強(qiáng)度為33.45MPa，28天抗壓強(qiáng)度為69.87MPa，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的62.5級水泥的標(biāo)準(zhǔn)。