一种环保型高强度水泥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保型高强度水泥及其制备方法，属于水泥制造技术领域。本发明专利技术的环保型高强度水泥，包括水泥熟料和混合材，所述水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：石灰石330‑350份、硫酸渣10‑12.5份、砂岩50‑60份、粉煤灰12‑16份、铜矿渣3‑8份。本发明专利技术的环保型高强度水泥的制备方法，包括如下步骤：将水泥熟料的原料混合粉磨，制得生料，然后将生料进行预热、分解，然后在1250‑1350℃下烧结20‑25min，冷却，制得水泥熟料；将水泥熟料与混合材混合粉磨，即得。本发明专利技术的环保型高强度水泥的水泥熟料中各原料的比例合理，能够充分发挥出水泥熟料中各成分的作用，大大提高了水泥的强度。

An environmental friendly high strength cement and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保型高强度水泥及其制备方法
本专利技术涉及水泥制造
，更具体地说，涉及一种环保型高强度水泥及其制备方法。
技术介绍
随着城市建设的加快，水泥的使用量越来越大，据统计数据，2018年我国水泥年产量21.8亿吨，预拌混凝土产量为17.96亿立方米。水泥生产时采用的很多原料为天然不可再生资源，资源会随着使用量的增加而逐渐减少，寻找新的替代资源已成为大势所趋。随着国家对工业固废减量化、资源化、无害化处理要求力度不断加深，水泥行业利用固有的产品优势并增加工业固废消耗量也成为了行业新的发展趋势。申请公布号为CN110482885A的中国专利技术专利公开了一种硅酸盐水泥原料配方，包括以下重量份配比的：石灰石70-73份、砂岩10-12份、电石渣9-10份、铁质原料2-3份、滤渣2-3份、页岩2-3份。该硅酸盐水泥的原料中采用了电石渣这种工业废渣，对废物进行了再利用。但是，该水泥的原料中，电石渣的含量较大，且电石渣中氢氧化钙的含量大于80％，导致原料中各成分比例不协调，最终制得的水泥强度较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种环保型高强度水泥，对工业废渣进行了再利用并提高了水泥的强度。本专利技术的第二个目的在于提供一种环保型高强度水泥的制备方法，其制备工艺简单，生产效率高。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种环保型高强度水泥，包括水泥熟料和混合材，所述水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：石灰石330-350份、硫酸渣10-12.5份、砂岩50-60份、粉煤灰12-16份、铜矿渣15-18份。通过采用上述技术方案，本专利技术的水泥熟料中添加了硫酸渣、砂岩、粉煤灰，各原料比例搭配合理，能够充分发挥出原料中各成分的作用，提高最终制得的水泥的强度，还对硫酸渣、铜矿渣等工业废渣进行了充分利用，符合环保要求。其中，硫酸渣中含有氧化铁、氧化铝等，能够促使原料加快熔解，生成更多的液相，提高反应效率，还节约了原料熔化的能源消耗，降低了烧结成本。硫酸渣中含有的其他成分，如硫、氟等也均可以在烧结时起到矿化作用，促使硅酸二钙在液相中快速、充分吸收氧化钙，进一步提高反应效率。由于液相量的增加，能够使得生成液相的原料与砂岩接触更加充分。本专利技术采用了较多的砂岩，一方面可以提供较多的游离态的SiO2与液相接触，提高硅的反应效率；另一方面，通常在水泥厂开采石灰石矿时，会导致矿山遗留较多的砂岩无法处理，加入较多的砂岩作为原料，可以充分利用废料，利于可持续生产。本专利技术进一步设置为：石灰石337-345份、硫酸渣10.5-12.5份、砂岩55.3-57.8份、粉煤灰13.6-15.8份、铜矿渣3.5-7.2份。通过采用上述技术方案，优化了各原料之间的比例，提高了原料的利用率，有利于得到各成分分布均匀、性能均一稳定的水泥熟料，同时也从整体上降低了原料成本。本专利技术进一步设置为：所述砂岩由粗粒砂岩和细粒砂岩按照重量比16.8-17.5:37.8-40.6组成，所述粗粒砂岩的中值粒径为25μm，细粒砂岩的中值粒径为8μm。通过采用上述技术方案，本专利技术采用了两种不同规格的砂岩，除了常规粒径的粗粒砂岩外，还添加了粒径更细的细粒砂岩。由于砂岩的硬度较大，普通粒度的砂岩在粉磨过程中不容易被完全细化，阻碍了在后期混合烧结过程中与其他原料的充分接触，加入细粒砂岩后，二者搭配使用，能够促进砂岩与其他原料的充分混合接触，提高反应效率。本专利技术进一步设置为：所述粗粒砂岩包括如下重量百分比的成分：81.22-89.05％的SiO2、0.3-1.2％的Al2O3、0.67-2.5％的Fe2O3、0.05-0.82％的CaO、0.51-1.6％的MgO；所述细粒砂岩包括如下重量百分比的成分：65.31-68.16％的SiO2、9.85-11.23％的Al2O3、3.22-4.36％的Fe2O3、5.38-6.27％的CaO、1.55-1.70％的MgO。通过采用上述技术方案，粗粒砂岩和细粒砂岩的成分含量不同，粗粒砂岩中含有较多的硅和较少的其他成分，能够为烧结过程中提供更多的游离态的二氧化硅。而细粒砂岩中除了二氧化硅之外，还含有较多的铝、铁，具有较好的快熔性，能够缩短烧结时间，降低能源消耗。本专利技术进一步设置为：所述原料还包括5.8-9.5重量份的磷渣。通过采用上述技术方案，加入的磷渣中含有较多的氧化钙，在烧结过程中，石灰石分解之前就可以为反应提供一定量的钙，保证原料在达到高温时就可以进行充分的反应。本专利技术进一步设置为：还包括1.5-2.2重量份的活化剂，所述活化剂包括铅锌尾矿、钒尾矿中的一种或几种。通过采用上述技术方案，铅锌尾矿中含有Pb、Zn等元素，对烧结过程起到激发活化作用，促进烧结反应的发生，提高了反应效率。钒尾矿中的V等元素也可以在烧结过程中起到激发活化作用，而且这两种活化剂都可以提供一定量的铁，有利于铁铝酸四钙矿物相的生成。另外，采用铅锌尾矿、钒尾矿作为活化剂，有利于对采矿废渣的有效处理和再利用。本专利技术进一步设置为：还包括2.8-3.6重量份的矿化剂，所述矿化剂包括氯化钙、甲酸钙、钡渣中的一种或几种。通过采用上述技术方案，本专利技术加入了少量的矿化剂，其中氯化钙和甲酸钙与其他原料的结合力较强，有利于提高生料的分散均匀程度并降低熔融温度。钡渣也具有良好的粘聚作用，而且，由于钡渣中的碱性物质的作用，在烧结过程中，能够对硅相和铝相起到一定的激发活化作用，进一步提高了反应效率。。本专利技术进一步设置为：所述铜矿渣包括如下重量百分比的成分：31-39％的SiO2、33-42％的FeO、3-10％的Fe2O3、4-12％的Al2O3、6-19％的CaO、0.8-7％的MgO。通过采用上述技术方案，铜矿渣内部晶体的晶核存在较多的缺陷，活化能较低，而且含有较多的FeO，能够降低烧成物料的最低共溶温度。铜矿渣中含有较多的玻璃体和微量元素，能够使得液相提前出现，增多液相量，进一步提高反应效率。本专利技术进一步设置为：所述水泥熟料与混合材的重量比为68-85:15-32，所述混合材包括石灰石、粉煤灰、石膏及转炉渣。通过采用上述技术方案，混合材中除了石灰石、粉煤灰、石膏外，还包括转炉渣，转炉渣是冶炼生铁时排出的废渣，其中含有丰富的Ca，最重要的是其中含有硅酸三钙和硅酸二钙，在与水泥熟料混合后，能够提高水泥的水化效率。为实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种上述的环保型高强度水泥的制备方法，包括如下步骤：1)将水泥熟料的原料混合粉磨，制得生料，然后将生料进行预热、分解，然后在1250-1350℃下烧结20-25min，冷却，制得水泥熟料；2)将步骤1)制得的水泥熟料与混合材混合粉磨，即得。通过采用上述技术方案，将生料进行预热、分解后，可以在一定程度上缩短后续烧结的时间，减少了能源消耗。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：第一、本专利技术的环保型高强度水泥的水泥熟料中各原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型高强度水泥，包括水泥熟料和混合材，其特征在于：所述水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：石灰石330-350份、硫酸渣10-12.5份、砂岩50-60份、粉煤灰12-16份、铜矿渣3-8份。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保型高强度水泥，包括水泥熟料和混合材，其特征在于：所述水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：石灰石330-350份、硫酸渣10-12.5份、砂岩50-60份、粉煤灰12-16份、铜矿渣3-8份。


2.根据权利要求1所述的环保型高强度水泥，其特征在于：所述水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：石灰石337-345份、硫酸渣10.5-12.5份、砂岩55.3-57.8份、粉煤灰13.6-15.8份、铜矿渣3.5-7.2份。


3.根据权利要求1所述的环保型高强度水泥，其特征在于：所述砂岩由粗粒砂岩和细粒砂岩按照重量比16.8-17.5:37.8-40.6组成，所述粗粒砂岩的中值粒径为25μm，细粒砂岩的中值粒径为8μm。


4.根据权利要求3所述的环保型高强度水泥，其特征在于：所述粗粒砂岩包括如下重量百分比的成分：81.22-89.05%的SiO2、0.3-1.2%的Al2O3、0.67-2.5%的Fe2O3、0.05-0.82%的CaO、0.51-1.6%的MgO；所述细粒砂岩包括如下重量百分比的成分：65.31-68.16%的SiO2、9.85-11.23%的Al2O3、3.22-4.36%的Fe2O3、5.38-6.27%的CaO、1.55-1.70%的MgO。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉涛，李晓武，赵建伟，
申请(专利权)人：登封市嵩基水泥有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41