專利名稱：聚合硅酸鋁水泥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥制造技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種利用工業(yè)廢渣為原料的聚合硅酸鋁水泥及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)水泥是一種高污染、高能耗及消耗大量資源的建筑材料。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的水泥年產(chǎn)量已達(dá)到8億噸，消耗煤炭超過億噸以上，耗電超過千億度，石灰石近7億噸。根據(jù)已查明的優(yōu)質(zhì)石灰石礦貯量，數(shù)十年內(nèi)即將用盡。制備C3S、C2S、C3A、C4AF、CA、C2A、C12A7、C2AS水泥熟料時(shí)煅燒溫度高達(dá)1400℃，排放大量的溫室氣體CO2、NOx與粉塵。據(jù)測(cè)算，我國(guó)水泥工業(yè)每年要排放4億噸CO2進(jìn)入大氣層。排放的粉塵總量超過千萬噸，已對(duì)地球環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。
全國(guó)工業(yè)工業(yè)廢渣累計(jì)儲(chǔ)存量已高達(dá)100億噸之多，產(chǎn)生工業(yè)廢渣最多的是采掘、黑色冶金、化工、有色金屬冶煉及電力等行業(yè)。為緩解對(duì)環(huán)境的污染，部分行業(yè)已有條件地利用煤炭、冶金、電力等行業(yè)的煤矸石、爐渣、尾砂、粉煤灰等工業(yè)廢渣、一般作為功能性調(diào)節(jié)材料，摻入比例低而用量有限。有的則因投入產(chǎn)出不對(duì)稱而摒棄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種不消耗石灰石資源，成份中不包含C3S、C2S、C3A、C4AF、CA、C2A、C12A7、C2AS等礦物熟料，利用工業(yè)廢渣為原材料的聚合硅酸鋁水泥及其制備方法。產(chǎn)品形態(tài)為單組份粉體，水化機(jī)理為無機(jī)聚合反應(yīng)，加水?dāng)嚢杓纯砂l(fā)生聚合反應(yīng)直至硬化。
本發(fā)明的目的是通過以下方法來實(shí)現(xiàn)的；聚合硅酸鋁水泥的組成范圍；改性廢渣0～80％。活化廢渣0～80％。外加劑5～20％。
改性和活化的廢渣是用粉煤灰、沸騰爐渣、煤矸石、珍珠巖廢粉、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)、非金屬礦尾砂制備。
外加劑為是市售化工材料Na2CO3、K2CO3、Li2O、NaOH、KOH、Na2SiF6、Na5P3P10、Na2SO4、K2SO4、K2SiO3、Na2SiO3其中的一種或多種配合組成。
廢渣的改性是通過以下方法來實(shí)現(xiàn)的；將粉煤灰、沸騰爐渣、煤矸石、膨脹珍珠巖廢粉、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)、非金屬礦尾砂六類工業(yè)廢渣置于均化場(chǎng)，分類進(jìn)行平鋪調(diào)劑均料。批均料量為10000～100000t，以SiO2/Al2O3誤差小于5％為合格。
濕粉煤灰經(jīng)脫水干燥至粉煤灰含水量小于1％，然后粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用，干粉煤灰直接粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
濕沸騰爐渣經(jīng)脫水干燥至爐渣含水量小于1％，然后粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用，干沸騰爐渣直接粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
煤矸石在850℃以下溫度下煅燒2小時(shí)，然后粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
珍珠巖廢粉先膨化，然后粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)經(jīng)干燥至含水量小于1％，然后粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用，干偏高嶺土(包括廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)直接粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
非金屬礦尾砂在850℃以下溫度下煅燒2小時(shí)，然后粉碎至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
廢渣的活化是通過以下方法來實(shí)現(xiàn)的；將粉煤灰、沸騰爐渣、煤矸石分別以0.5～4∶0.1～1的重量配合比，配入外加劑Na2CO3、NaOH、Na2SO4其中的一種混合均勻，裝入煅燒爐，在500～1100℃溫度范圍內(nèi)煅燒，并且保溫2～4小時(shí)，冷卻后粉碎加工至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)分別以0.5～4∶0.1～1的重量配合比，配入外加劑NaOH或KOH混合均勻，裝入煅燒爐，在500～1100℃溫度范圍內(nèi)煅燒，并且保溫2～4小時(shí)，冷卻后粉碎加工至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
非金屬礦尾砂分別以0.5～4∶0.1～1的重量配合比，配入外加劑Na2CO3、K2CO3、NaOH、KOH其中的一種混合均勻，裝入煅燒爐，在500～1100℃溫度范圍內(nèi)煅燒，并且保溫1～2小時(shí)，冷卻后粉碎加工至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
珍珠巖廢粉分別以0.5～4∶0.1～1的重量配合比，配入外加劑Li2O、NaOH、KOH其中的一種混合均勻，裝入煅燒爐，在500～1100℃溫度范圍內(nèi)煅燒，并且保溫1～2小時(shí)，冷卻后粉碎加工至300～600m2/Kg的細(xì)粉備用。
外加劑是通過以下方法來實(shí)現(xiàn)的；將市售化工材料Na2CO3、K2CO3、Li2O、NaOH、KOH、Na2SiF6、Na5P3P10、Na2SO4、K2SO4、K2SiO3、Na2SiO3以4∶1重量配合比，分別獨(dú)立配入干粉煤灰并攪拌均勻，于25～60℃溫度內(nèi)低溫干燥，然后粉碎至600m2/Kg的細(xì)粉備用。
聚合硅酸鋁水泥的制備是通過以下方法來實(shí)現(xiàn)的；將改性廢渣0～80％，活化廢渣0～80％，外加劑(Na2CO3、K2CO3、Li2O、NaOH、KOH、Na2SiF6、Na5P3P10、Na2SO4、K2SO4、K2SiO3、Na2SiO3其中的一種)5～20％。，按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
聚合硅酸鋁水泥是綠色環(huán)保型材料，80％的材料來源于工業(yè)固體廢棄物。不消耗石灰石資源，CO2排放只有傳統(tǒng)水泥的1/5，其生產(chǎn)能耗只及傳統(tǒng)水泥的1/6。是廣泛應(yīng)用于土木工程、裝飾、核電、航空、交通、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的大宗材料，是許多材料的替代品。使用方法與傳統(tǒng)水泥相同。
具體實(shí)施方法。
下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1、混合型聚合硅酸鋁水泥的制備方法。
將粉煤灰、沸騰爐渣、煤矸石、珍珠巖廢粉、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)、非金屬礦尾砂分別干燥至粉煤灰含水量小于1％，然后粉碎至400m2/Kg的細(xì)粉完成改性，分類裝入料倉備用。
將粉煤灰、沸騰爐渣、煤矸石、珍珠巖廢粉、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)、非金屬礦尾砂分別以4∶1的重量配合比，配入外加劑NaOH混合均勻，裝入煅燒爐，在1000℃溫度下煅燒，并且保溫2小時(shí)，冷卻后粉碎加工至600m2/Kg的細(xì)粉完成活化，分類裝入料倉備用。
將改性粉煤灰150kg、沸騰爐渣150kg、煤矸石100kg、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)100kg、非金屬礦尾砂100kg，活化粉煤灰80kg、沸騰爐渣80kg、煤矸石60kg、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)60kg、非金屬礦尾砂100kg，外加劑NaOH或者KOH20kg。按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)抽樣檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
實(shí)施例2、粉煤灰聚合硅酸鋁水泥的制備方法。將改性粉煤灰600kg、活化粉煤灰350kg、外加劑NaOH或者KOH 50kg。按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)抽樣檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
實(shí)施例3、沸騰爐渣聚合硅酸鋁水泥的制備方法。將改性沸騰爐渣700kg、活化沸騰爐渣240kg、外加劑Na2CO3或者K2CO360kg。按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)抽樣檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
實(shí)施例4、煤矸石聚合硅酸鋁水泥的制備方法。將改性煤矸石550kg、活化煤矸石350kg、外加劑NaOH或者KOH 90kg、Na2SiF67kg、Na2SO33kg。按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)抽樣檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
實(shí)施例5、粘土聚合硅酸鋁水泥的制備方法。改性偏高嶺土(包括廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)600kg、活化偏高嶺土(包括廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)340kg、外加劑NaOH或者KOH 60kg。按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)抽樣檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
實(shí)施例6、白色聚合硅酸鋁水泥的制備方法。改性偏高嶺土(廢陶瓷墻地磚)700kg、活化非金屬礦尾砂210kg、外加劑NaOH或者KOH5 50kg、Na2SiF620kg、Na5P3P1020kg。按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)抽樣檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
實(shí)施例7、輕質(zhì)聚合硅酸鋁水泥的制備方法。改性膨化珍珠巖600kg、偏高嶺土(廢陶瓷墻地磚)220kg、活化非金屬礦尾砂110kg、外加劑NaOH或者KOH 60kg、Li2O 10kg。按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)抽樣檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
實(shí)施例8、尾砂聚合硅酸鋁水泥的制備方法。改性非金屬礦尾砂450kg、偏高嶺土(包括廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)300kg、活化非金屬礦尾砂200kg、外加劑NaOH或者KOH50kg。按配方準(zhǔn)確稱重計(jì)量、全部裝入混料裝置內(nèi)混合。經(jīng)抽樣檢測(cè)粉料混合均勻后包裝入庫。
權(quán)利要求
1.一種聚合硅酸鋁水泥，利用工業(yè)廢渣為原材料，其特征在于不消耗石灰石，配方的組成是改性廢渣0～80％、活化廢渣0～80％、外加劑5～20％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性廢渣，是用工業(yè)廢渣粉煤灰、沸騰爐渣、煤矸石、珍珠巖廢粉、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)、非金屬礦尾砂改性而成。其特征在于粉煤灰、沸騰爐渣、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)，分別經(jīng)過干燥、粉碎的制備方法完成改性。煤矸石、非金屬礦尾砂，分別經(jīng)過煅燒、粉碎的制備方法完成改性。珍珠巖廢粉經(jīng)過煅燒、膨化、粉碎的制備方法完成改性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活化廢渣，其特征是用工業(yè)廢渣粉煤灰、沸騰爐渣、煤矸石、珍珠巖廢粉、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)、非金屬礦尾砂以重量配合比1～4∶0.1～1配入一種或者多種外加劑，經(jīng)過混合、煅燒、粉碎的制備方法完成活化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外加劑，其特征是將市售化工材料Na2CO3、K2CO3、Li2O、NaOH、KOH、Na2SiF6、Na5P3P10、Na2SO4、K2SO4、K2SiO3、Na2SiO3以4∶1重量配合比，分別獨(dú)立配入干粉煤灰，經(jīng)過混合、干燥、粉碎的方法完成制備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合硅酸鋁水泥，其特征在于產(chǎn)品形態(tài)為單組份粉體，水化機(jī)理為無機(jī)聚合反應(yīng)，加水?dāng)嚢杓纯砂l(fā)生聚合反應(yīng)直至硬化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合硅酸鋁水泥。其特征在于可以由一種廢渣制備，也可以由多種廢渣共同制備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合硅酸鋁水泥，其特征是可制成混合型聚合硅酸鋁水泥、粉煤灰聚合硅酸鋁水泥、沸騰爐渣聚合硅酸鋁水泥、煤矸石聚合硅酸鋁水泥、粘土聚合硅酸鋁水泥、輕質(zhì)聚合硅酸鋁水泥、白色聚合硅酸鋁水泥、尾砂聚合硅酸鋁水泥。
全文摘要
本發(fā)明涉及水泥制造技術(shù)。特別涉及一種利用工業(yè)廢渣為原料的聚合硅酸鋁水泥及其制備方法。該發(fā)明主要通過對(duì)工業(yè)廢渣改性和活化的方法，利用粉煤灰、沸騰爐渣、煤矸石、膨脹珍珠巖廢粉、偏高嶺土(廢粘土磚、瓦、廢陶瓷墻地磚)、非金屬礦尾砂六類工業(yè)廢渣為原料制造聚合硅酸鋁水泥。聚合硅酸鋁水泥不消耗石灰石資源，成分中不包含C
文檔編號(hào)C04B7/32GK1644550SQ200410155539
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者袁景華, 袁谞凰 申請(qǐng)人:袁景華