[發明專利]一種高性能水泥混合材的制備方法

有效

• 申請號: 201310358857.6
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103435280A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 趙登霄
• 申請（專利權）人: 山西石工水泥有限責任公司
• 主分類號: C04B7/147
• 分類號: C04B7/147;C04B7/38
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青

技術領域

本發明提供一種高性能水泥混合材的制備方法，屬于工業固體廢物資源化利用技術領域。

背景技術

錳渣是錳合金及高錳鐵生產過程中排放的工業廢渣，是以硅酸鹽為主的熔融物、冷卻粒狀物。其化學成份主要是SiO₂、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、MnO等，難以直接應用于水泥生產。目前利用錳渣的技術還不很全面成熟，冶煉過程中產生的大量錳渣多采取堆填處理，不僅占用大量土地，增加企業成本，并且堆填錳渣中的Mn、Cr元素在雨水的作用下很容易流失和污染水質。現有對錳渣的利用僅限于洗沙選錳、作為保溫材料，且這些工藝落后，利用率太低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用錳渣制備高性能水泥混合材的方法，采用該方法處理錳渣得到的錳渣粉各項性能符合國家標準，可替代目前市場上常用的粉煤灰、礦粉等水泥混合材，具有較強的實用價值。

本發明的基本構思：

本發明采用物理激發和化學激發相結合對錳渣的活性進行激發，使錳渣的晶型發生改變。

1、物理激發

物理激發是指固體物質在機械力作用下被粉碎，顆粒尺寸減小的同時引起晶格缺陷、畸變、結晶度降低甚至變為無定型物質的過程。它導致固體物質的性質變化，化學活性提高，降低與其它物質反應的條件，甚至誘發新的化學反應。物理激發對廢渣的作用可以歸納為：

(1)物理效應：顆粒和晶粒細化，產生裂紋，表觀和真密度變化，比表面積增大；

(2)晶態物質：產生晶格缺陷，晶格畸變，結晶度降低甚至無定形化，晶型轉變；

(3)化學變化：含結晶水或OH羥基的脫水，降低體系反應活化能，形成新化合物的晶核或結晶，形成合金或固溶體，化學鍵的斷裂，體系發生化學變化。

2、化學激發

通過化學激發劑對廢渣進行化學激發可使廢渣的活性得到激發，使其水化后的強度得到提高。錳渣由于參與化學反應對水泥強度的貢獻作用為錳渣的化學效應，包含玻璃體解體后自身發揮潛在水硬活性的水化反應和吸收熟料水化產物Ca(OH)₂發生的火山灰反應，即錳渣的化學效應包含潛在效應和火山灰效應。實際上錳渣水泥的水化過程并不像理論模型那么簡單，即使錳渣玻璃體解體后發生自水化反應的產物也可能再與Ca(OH)₂繼續反應，因此錳渣粉的這兩種化學效應很難區分。再者，錳渣粉發揮潛在活性的水化作用也是在Ca(OH)₂這種堿性介質的環境下，習慣上將與Ca(OH)₂有關的反應統稱為火山灰效應。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高性能水泥混合材的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將錳渣經烘干機烘干，經球磨機或立式輥磨機磨至一定的細度，過0.08mm方孔篩篩余小于4.0；比表面積大于450m²/Kg；

(2)向過篩后的錳渣粉中加入沸石繼續球磨得到水泥混合材，其中沸石的重量占混合物料重量的15％。

所述步驟(2)中錳渣粉與沸石混合球磨時間由產品的細度來決定，只要能使得到的水泥混合材的粒度達到過0.08mm方孔篩篩余小于4.0；比表面積大于450m²/Kg的目標即可。為了提高球磨效率，球磨的溫度控制在40～90℃。

在本發明的方法中，采用烘干和球磨使得錳渣顆粒在強大機械力作用下受到劇烈的沖擊，顆粒尺寸減小的同時內部結構發生破壞，產生晶格缺陷、晶格畸變，結晶度降低甚至無定形化；局部可能產生等離子體過程并伴隨有受激電子發射，誘發物質間的化學反應，減低反應溫度和活化能，因此提高了錳渣的活性。

在本發明的方法中，選擇了沸石作為化學激發劑。沸石是一種活性較強的水泥混合材，其中含有大量的活性Al³⁺，這些離子吸附在錳渣顆粒表面，增加了膠砂體系中核的數量，使錳渣很容易與漿體中的Ca(OH)₂反應，這樣就加速了熟料的水化過程及錳渣的火山灰反應。沸石結構非常疏散，內部物質結構重新調整，使得Al³⁺的釋放能力改變，Al³⁺與錳渣水泥中的鋁酸鹽礦物迅速反應生成鈣礬石，又使CH的濃度降下來，促進硅酸三鈣、硅酸二鈣的水化，進而保證火山灰活性的更完全激發，從而保證整個過程中膠砂體強度的穩定增長。

本發明具有以下優點：