一种碱激发水泥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碱激发水泥及其制备方法，原料包括工业废渣粉及固体碱激发剂，其中工业废渣粉包含矿渣粉、钢渣粉、粉煤灰、偏高岭土，固体碱激发剂为工业废渣粉质量总和的3.0‑11.5%。本发明专利技术以工业废渣为主要原料，制备方法简单、易于操作，制备过程仅需要低温煅烧，粉磨等工序，即可获得早期强度高，性能稳定、优良的碱激发水泥。相比于水泥生产，消耗大量的工业废渣，降低了对自然资源的依赖，降低能耗，节约能源，且减少CO2的排放，减轻环境污染，为工业废渣的综合利用开辟了一条有效的途径，具有很好的经济、社会及环境效益。

A kind of alkali activated cement and its preparation method

The invention discloses an alkali activated cement and its preparation method. The raw material includes industrial waste slag powder and solid alkali activator. The industrial waste residue powder contains slag powder, steel slag powder, fly ash, and metakaolin, and the solid alkali activator is 3 of the total of the industrial waste powder. The preparation method is simple and easy to operate with industrial waste residue as the main raw material. The preparation process only needs low temperature calcination, grinding and other processes to obtain alkali activated cement with high early strength, stable performance and excellent performance. Compared to the production of cement, a large amount of industrial waste is consumed, reducing the dependence on natural resources, reducing energy consumption, saving energy, reducing the emission of CO2 and reducing environmental pollution. It opens up an effective way for the comprehensive utilization of industrial waste residue, and has good economic, social and environmental benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种碱激发水泥及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料材料技术及工业废渣回收利用
，特别涉及一种以工业废渣粉及碱激发剂为原料的碱激发水泥及其制备方法。
技术介绍
碱激发水泥是以含氧化硅、氧化铝等为主要成分的硅铝质材料为主要原料，经化学反应得到的一类新型的无机非金属材料，其基本结构是由硅氧四面体和铝氧四面体聚合而成的三维网络凝胶体。目前制备碱激发水泥的化学反应原理分为三步：(1)在强碱作用下硅铝质矿物的溶解；(2)铝氧四面体和硅氧四面体缩聚，体系凝胶化；(3)凝胶结构重整、聚合，体系硬化。因为碱激发水泥优异的性能，近年来在国内外研究非常活跃。但是，碱激发水泥依然存在强度波动大、使用可溶性碱带来安全隐患等缺陷。与硅酸盐水泥相比，碱激发水泥的强度具有较大的波动性，如其强度对碱和原材料的特性都比较敏感。此外，碱激发水泥因利用工业副产品或工业废渣，而这些工业副产品或废渣成分和性质波动较大，也加剧了碱激发水泥的强度波动问题。碱激发水泥使用时，需将可溶性碱与水或硅酸钠溶液混合，然后加入碱激发水泥才能使用。碱溶液的配制及加入势必带来更多的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术针对现有碱激发水泥制备技术中的不足，提供了一种新型碱激发水泥，可实现变废为宝，其工艺简单，易于实施生产，且具有低能耗、零CO2排放等优点。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种碱激发水泥，其特征是，包括工业废渣粉和固体碱激发剂，其中工业废渣粉由以下重量份的原料组成：矿渣粉30-45份、钢渣粉20-25份、粉煤灰10-15份、偏高岭土5-40份，所述固体碱激发剂为工业废渣粉重量份数总和的3.0-11.5%。进一步的，所述固体碱激发剂包括工业氢氧化钠、工业氢氧化钾、生石灰及工业硅酸钠中的一种或多种，其细度为过200目筛时筛余控制为0.5-5.0%。所述矿渣粉的比表面积为360-450m2/kg，钢渣粉的比表面积为350-420m2/kg，粉煤灰的比表面积为380-440m2/kg，偏高岭土的比表面积控制为340-430m2/kg。所述偏高岭土为高温煅烧高岭土所得，其煅烧温度为500-800摄氏度。本专利技术可根据调整碱激发剂的含量，实现不同强度等级碱激发水泥的生产与制备。上述碱激发水泥的制备方法，包括如下步骤：（1）制备工业废渣混合粉：按照比例称量矿渣、钢渣、粉煤灰、偏高岭土进行粉磨、混合均匀，备用；（2）制备碱激发剂：将碱激发剂粉磨至要求细度，按照比例称量，备用；（3）混合：将步骤（2）称量好的碱激发剂和步骤（1）制备的工业废渣混合粉在特定容器或设备中混合2-6小时，使其均匀；（4）成型、煅烧：想步骤（3）制备的混合粉料中加入5-10份水混合，使其湿润后倒入模具中，在5MPa～10MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中煅烧，将煅烧后的试样粉磨至比表面积300-450m2/kg，得碱激发水泥。进一步的，步骤（1）所述工业废渣粉磨后，在95-110℃下烘干0.5-2.5h后再混合均匀。步骤（3）加入5-10份的自来水，使其湿润即可，以便于成型，工业生产时，该部分可省略，可直接煅烧碱激发剂和工业废渣粉混合干粉。步骤（4）所述压制在5MPa～10MPa的压力下成型，压制时间不小于30s。步骤（4）成型后的试样在高温炉中煅烧，其煅烧温度控制在600-800摄氏度，保温时间30分钟-2小时。本专利技术制备的碱激发水泥的使用方法与普通硅酸盐水泥相同，直接加水搅匀后使用，无需额外添加可溶性碱溶液，避免了可溶性碱溶液制备与使用过程的安全隐患，使用方法简单、安全。本专利技术公开了一种碱激发水泥及其制备方法，以工业废渣为主要原料，制备方法简单、易于操作，且使用方法简便，制备过程仅需要低温煅烧，粉磨等工序，即可获得早期强度高，性能稳定、优良的碱激发水泥；相比于水泥生产，消耗大量的工业废渣，降低了对自然资源的依赖，降低能耗，节约能源，且减少CO2的排放，减轻环境污染，为工业废渣的综合利用开辟了一条有效的途径，具有很好的经济、社会及环境效益。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步阐述，应该明白的是，下述说明仅是为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。实施例一：按照下述配比进行实验：工业废渣粉为：矿渣粉40份，钢渣粉20份，粉煤灰10份，偏高岭土粉30份；固体碱激发剂为NaOH、生石灰混合物，NaOH质量为工业废渣总量的4.5%，生石灰质量为工业废渣总量的1.5%；将高岭土预先在700摄氏度条件下煅烧。碱激发水泥的制备方法是：将矿渣粉，钢渣粉，粉煤灰、煅烧后的偏高岭土粉磨，矿渣粉的比表面积控制为400m2/kg，钢渣粉的比表面积控制为360m2/kg，粉煤灰的比表面积控制为390m2/kg，高岭土比表面积为380m2/kg，在100℃条件下烘干2小时；将称量好的固体氢氧化钠与生石灰一块粉磨，细度为过200目筛，筛余为1.0%；将碱激发剂和工业废渣粉在特定容器或设备中充分混合，混合5小时使其均匀，然后加入8份水混合使其湿润后倒入模具中，在8MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中于700℃温度下煅烧1小时，将煅烧后的试样粉磨至比表面积380m2/kg，得碱激发水泥。将制备的碱激发水泥按照GB17671-1999水泥胶砂强度试验标准，测定其性能，测试结果如表1所示。表1碱激发水泥物理性能结果实施例二：按照下述配比进行实验：工业废渣粉为：矿渣粉45份，钢渣粉20份，粉煤灰15份；偏高岭土粉20份；固体碱激发剂为KOH及生石灰，KOH质量为工业废渣总量的4.0%，生石灰质量为工业废渣总量的1.5%。将高岭土预先在650摄氏度条件下煅烧。碱激发水泥的制备方法是：将矿渣粉，钢渣粉，粉煤灰、煅烧后的偏高岭土粉磨，矿渣粉的比表面积控制为410m2/kg，钢渣粉的比表面积控制为380m2/kg，粉煤灰的比表面积控制为395m2/kg，高岭土比表面积为390m2/kg，并在105℃条件下烘干1.5小时。将称量好的固体氢氧化钾与生石灰一块粉磨，细度为过200目筛，筛余为1.0%；将碱激发剂和工业废渣粉在特定容器或设备中充分混合，混合5小时使其均匀。然后加入9份自来水混合使其湿润后倒入模具中，在9MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中于750℃温度下煅烧1.5小时，将煅烧后的试样粉磨至比表面积370m2/kg，得碱激发水泥。将制备的碱激发水泥按照GB17671-1999水泥胶砂强度试验标准，测定其性能，测试结果如表2所示。表2碱激发水泥物理性能结果实施例三：按照下述配比进行实验：工业废渣粉为：矿渣粉40份，钢渣粉25份，粉煤灰20份；偏高岭土粉20份；固体碱激发剂为硅酸钠及生石灰，硅酸钠质量为工业废渣总量的6.0%，生石灰质量为工业废渣总量的2.0%。将高岭土预先在690摄氏度条件下煅烧。碱激发水泥的制备方法是：将矿渣粉，钢渣粉，粉煤灰、煅烧后的偏高岭土粉磨，矿渣粉的比表面积控制为420m2/kg，钢渣粉的比表面积控制为400m2/kg，粉煤灰的比表面积控制为410m2/kg，高岭土比表面积为390m2/kg，并在110℃条件下烘干1.8小时。将称量好的固体硅酸钠与生石灰一块粉磨，细度为过200目筛，筛余为1.5%；将碱激发剂和工业废渣粉在特定容器或设备中充分混合，混合6小时使其均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱激发水泥，其特征是，包括工业废渣粉和固体碱激发剂，其中工业废渣粉由以下重量份的原料组成：矿渣粉30‑45份、钢渣粉20‑25份、粉煤灰10‑15份、偏高岭土5‑40份，所述固体碱激发剂为工业废渣粉重量份数总和的3.0‑11.5%。

【技术特征摘要】
1.一种碱激发水泥，其特征是，包括工业废渣粉和固体碱激发剂，其中工业废渣粉由以下重量份的原料组成：矿渣粉30-45份、钢渣粉20-25份、粉煤灰10-15份、偏高岭土5-40份，所述固体碱激发剂为工业废渣粉重量份数总和的3.0-11.5%。2.根据权利要求1所述的碱激发水泥，其特征是：所述固体碱激发剂包括工业氢氧化钠、工业氢氧化钾、生石灰及工业硅酸钠中的一种或多种，其细度为过200目筛时筛余控制为0.5-5.0%。3.根据权利要求1或2所述的碱激发水泥，其特征是：矿渣粉的比表面积为360-450m2/kg，钢渣粉的比表面积为350-420m2/kg，粉煤灰的比表面积为380-440m2/kg，偏高岭土的比表面积控制为340-430m2/kg。4.根据权利要求3所述的碱激发水泥，其特征是：所述偏高岭土为高温煅烧高岭土所得，其煅烧温度为500-800摄氏度。5.一种权利要求1所述的碱激发水泥的制备方法，其特征是：包括如下步骤：（1）制备工业废渣混合粉：按照比例称量矿渣、钢渣、粉煤灰、偏高岭土进行粉磨、混合均匀，备用；（2）制备碱激发剂：将碱激发剂粉磨至...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宗辉，王金邦，杜鹏，程新，刘裕，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37