[發明專利]一種水泥替代原料的制備方法

有效

• 申請號: 201310393528.5
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103466977A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 王亞麗;鄭焱;周紹駿;蘭明章;崔素萍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C04B7/40
• 分類號: C04B7/40;C04B7/42;C04B7/24
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，涉及一種水泥替代原料的制備方法。

背景技術

水泥工業是單位GDP排放CO₂比較高的行業。水泥燒制以石灰石作為原材料，生產每噸熟料大約排放0.8噸CO₂，其中有2/3CO₂來自石灰石CaCO₃分解產生的。如何加大節能減排的力度，將水泥單位產值的CO₂排放量降下來，是水泥工業面臨的一大課題，也是一項不可回避而又十分艱巨的戰略任務。隨著水泥工業的飛速發展，運用工業廢料及低品質原材料制作高品質水泥成為了一個熱門的主題。因此制備出一種可以替代石灰石的水泥原料對水泥工業生產、環境污染及能源消耗等問題的改善有重要的意義。

電石渣是工業生產乙炔氣、聚氯乙烯、等過程中電石水解后產生的廢渣。大規模的電石渣排放造成了嚴重的污染問題。然而，電石渣又是一種可以用來生產水泥的理想替代原料，其主要成分為Ca(OH)₂，約在70%左右，是一種優質的鈣質原料。相比于石灰石，電石渣分解熱耗低，單位熟料燒成熱耗可下降1/3，每生產1噸熟料可節約1.28噸優質石灰石，同時減少0.57噸CO₂排放。但由于電石廢渣含水量過高，且保水性好，濕電石渣液（含水高達90%）通過濃縮、壓濾等方法制成含水35%左右濾餅，含水35%的電石渣濾餅在輸送、計量和控制上較為困難，生料成分易波動，因此電石渣中其余水分需進行預烘干脫除。電石渣烘干終水分是越低越好，但需要的熱量太多，單機產量低，綜合能耗較高。

用電石渣代替石灰石燒制水泥熟料，既可滿足工業廢渣的處理及循環利用，又可節約石灰石資源，同時降低CO₂氣體排放，可謂一舉多得。如果可以改善電石渣高含水率，脫水困難，并且同時提高電石渣中SiO₂含量，就能夠很好的利用電石渣做水泥的鈣質替代原料。因此結合電石渣自身特性，選擇適宜的干燥劑制備出滿足水泥生產要求的替代原料，提高電石渣的利用率有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是解決以上問題，提出一種可替代水泥原料的制備方法。制備方法為分別利用粉煤灰作為絮凝劑，對電石渣料漿進行處理，提高電石渣漿的脫水效率，降低經濃縮干燥的電石渣水分，同時得到的原料氧化鈣和氧化硅含量均較高，滿足水泥生產的需要，可以作為水泥替代原料。即通過此方法制備得到的水泥替代原料可減少預烘干過程的熱量消耗及CO₂排放量，提高水泥生產效率及經濟效益。

本發明的主要技術方案是這樣實現的，在電石砂漿中加入粉煤灰、聚丙烯酰胺，調理后的電石砂漿經過機械脫水處理后得到的電石渣含水量低可作為水泥替代原料。

一種水泥替代原料的制備方法，其特征在于：將粉煤灰加入到含水量為80%-95%的濕排電石渣中，粉煤灰摻加量添加量為每100g濕排電石渣中摻加14～20g粉煤灰；機械壓濾后得到材料的含水量為15%～20%。主要化學組成為：燒失量18.45～19.13；CaO含量為48.21%～50.06%；Al₂O₃含量為12.57%～11.57%；SiO₂含量為18.53%～17.13%。本發明中除非特別指明，其中的含水量、含量都是質量含量。

此材料替代石灰石用作水泥原料制備得到的水泥熟料抗壓強度及抗折強度性能與常規水泥相比較基本相同，抗壓強度：3天為6.1MPa；28天為9.6MPa，抗折強度：3天為28.7MPa；38天為56.3MPa。

為進一步加強電石渣脫水效果，混合粉煤灰和電石渣過程中加入聚丙烯酰胺，其添加量為每1L濕排電石渣中摻加80-100mg質量濃度為0.05%-0.06%的聚丙烯酰胺。

進一步，混合粉煤灰和電石渣過程中加入聚丙烯酰胺，具體制備方案如下：按上述配比先在含水量為80%-95%的濕排電石渣中加入聚丙烯酰胺，混合攪拌5分鐘，靜置10分鐘，經過真空抽濾，抽濾壓力P=0.08MPa直到30秒內無水滴濾出停止，將過濾得到的電石渣漿取出，加入粉煤灰，粉煤灰摻加量添加量為每100g濕排電石渣中摻加14～20g粉煤灰；混合攪拌5分鐘，進行機械壓濾。