專利名稱：硅酸鹽水泥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水泥領(lǐng)域，涉及硅酸鹽水泥及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為建筑材料，水泥占有極其重要的地位，一般來說，混疑土工程占整個土建工程的50％，即水泥已在土建工程中廣為應(yīng)用。水泥中主要為硅酸鹽水泥。
在現(xiàn)有技術(shù)中，生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料為石灰石，其傳統(tǒng)的制造方法是先將石灰石破碎成小粒狀，再與粘土、鐵粉配成生料，并研磨成細粉，制成球團，經(jīng)高溫煅燒后制成水泥熟料。這種傳統(tǒng)工藝，一是能耗大；二是普通硅酸鹽水泥還存在凝結(jié)時間不能隨天氣和工程需要進行調(diào)整；三是在整個生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量粉塵或灰塵及二氧化碳氣體，不僅嚴重污染環(huán)境，而且對勞動工人的身心健康也造成非常不利的影響。
本發(fā)明的目的在于提供一種耗能低，環(huán)境污染小，且能充分利用工業(yè)廢料的硅酸鹽水泥及其制造方法。
針對上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是以工業(yè)廢棄物為主要原料，配以一定量的水泥熟料及微量添加劑制成硅酸鹽水泥。
本發(fā)明硅酸鹽水泥具體的化學(xué)組成(wt％)為主要原料40～65％，水泥熟料30～55％，磷石膏2～6％，礬土熟料1～7％，添加劑0.4～2％。
其中主要原料為煤矸石、黃磷渣、爐灰渣中任一種或任兩種以上之和。
煤矸石需在600～700℃溫度下進行高溫焙燒。另外，在煤矸石產(chǎn)地的不少商戶，均用煤矸石燒石灰，因此燒石灰后剩下的煤灰即可直接用作水泥的原料，不必再焙燒。
黃磷渣則是火法生產(chǎn)黃磷時產(chǎn)生的爐渣經(jīng)水淬后的水淬渣，黃磷渣主相為硅酸鈣，呈玻璃相，對水泥強度具有有利作用，它與鈣礬石形成水泥的骨架作用。
爐灰渣是普通燃煤鍋爐的煤灰爐渣。
磷石膏是磷灰石生產(chǎn)出含P2O5的磷肥后廢棄的渣料，由于渣料中含有少量P2O5(1.5～2.3％)，故稱磷石膏。磷石膏的主要成份為CaSO4·2H2O，含量高達85％以上，磷石膏作為水泥緩凝劑，與天然石膏效果基本相同，磷石膏也是激發(fā)劑之一，即硫酸鹽激發(fā)劑，有利于控制早期凝固和早期強度，對水泥后期強度沒有不良影響。
礬土熟料Al2O3含量高，達80％以上，作為水泥原料，其主要作用是水泥中Al2O3高，活性則高，對提高水泥強度有利，一般礦渣中Al2O3含量波動很大，因此用礬土熟料來補充，使其水泥中Al2O3含量達到10～15％范圍。另外礬土熟料是堿性激發(fā)劑，CaO也是堿性激發(fā)劑，但前者優(yōu)于后者，礬土熟料不僅能提高水泥強度，而且抗風(fēng)化性能好，可減少混凝土表面起砂，并使水泥生產(chǎn)容易控制。
添加劑為碳酸氫鈉、氧化鈣、硫酸鋁、聚乙烯醇中任一種或任兩種以上之和。添加劑加入水泥中，其主要作用是提高水泥性能，調(diào)整和控制凝固時間和早期強度，改善水泥性能(如抗時效性、抗風(fēng)化性能等)，其中氧化鈣、碳酸氫鈉作為堿性激發(fā)劑使用，以保證液相中的適宜堿度，以利于鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)在水化早期正常形成，對水泥強度有利。另外，其在降低水泥熟料比時，加入少量氧化鈣、碳酸氫鈉，加入少量聚乙烯醇，能促進凝結(jié)與水和作用。
本發(fā)明所采用的各種原料的化學(xué)組成(wt％)如表1所示。其中比表面積的單位為cm2/g。
本發(fā)明硅酸鹽水泥的制造方法包括如下工藝步驟原料準備、原料配備及研磨混合?，F(xiàn)分述如下(1)原料準備需要作原料準備的有煤矸石和黃磷渣，煤矸石需在600～700℃溫度下進行高溫焙燒，黃磷渣則是火法生產(chǎn)黃磷時產(chǎn)生的爐渣，經(jīng)水淬后的水淬渣。在原料準備中，煤矸石、黃磷渣、爐灰渣和水泥熟料需在180～220℃溫度下進行干燥，使其含水量小于1％。
(2)原料配備按照本發(fā)明硅酸鹽水泥具體的化學(xué)組成進行配料，即按如下化學(xué)組成(wt％)進行配料主要原料40～65％，水泥熟料30～55％，磷石膏2～6％，礬土熟料1～7％，添加劑0.4～2％。在配料時需綜合考慮表1所列的各種原料的化學(xué)組成，使之配料更為經(jīng)濟合理。
(3)研磨混合將上述經(jīng)干燥后的主要原料(煤矸石、黃磷渣、爐灰渣)、磷石膏和礬土熟料在研磨機中進行研磨，研磨后原料的粒度要求比表面3000～4000cm2/g，研磨后進行混合，先將磷石膏、礬土熟料和添加劑進行充分混合，然后將主要原料(煤矸石、黃磷渣、爐灰渣)和水泥熟料加入其中，再次混合，混合均勻后即成為本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥。
本發(fā)明制造的硅酸鹽水泥可以在水泥標準所要求的范圍內(nèi)，調(diào)整水泥初凝和終凝時間，以及促進早期強度等；可以通過調(diào)整主要原料及添加劑的配比，使水泥的抗拆強度和抗壓強度達到或超過425號水泥的指標；由于大量使用工業(yè)廢棄物，使水泥水化熱低于同類硅酸鹽水泥；該水泥的抗時效性及抗化學(xué)侵蝕性好，優(yōu)于普通的硅酸鹽水泥。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點①所用原料大部分采用工業(yè)廢棄物，原料來源廣泛，不僅節(jié)約了資源，而且還降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益。
②由于大量使用工業(yè)廢棄物，使水泥水化熱低于同類硅酸鹽水泥。
③大部分原料不需高溫焙燒，降低了能耗。在煤矸石產(chǎn)地的不少商戶，均用煤矸石燒石灰，因此燒石灰后剩下的煤灰即可直接用作水泥的原料，不必再焙燒。
④該水泥的抗時效性及抗化學(xué)侵蝕性好，優(yōu)于普通的硅酸鹽水泥。
⑤大大地降低了生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵或灰塵和二氧化碳等，顯著地減少了對環(huán)境的污染，保證了勞動人員的健康。
⑥可根據(jù)用戶及使用目的的不同要求，通過調(diào)整主要原料及添加劑的配比，來控制水泥的早期強度及早期凝固等性能。
實施例根據(jù)本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥及其制造方法，制備了3批硅酸鹽水泥。3批硅酸鹽水泥的化學(xué)組成如表2所示，首先按照化學(xué)組成和各原料的比表面積進行配料，配料總重量為3000克，根據(jù)表2所述的化學(xué)組成再配備各種原料重量。配料后，將主要原料(煤矸石、黃磷渣、爐灰渣)和水泥熟料分別進行干燥處理，干燥處理溫度及處理后料中的水份如表3所示。配料后進行混合，先將磷石膏、礬土熟料和添加劑進行充分混合，然后將主要原料(煤矸石、黃磷渣、爐灰渣)和水泥熟料加入其中，再次混合，混合均勻后即成為本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥。在所制備的三批水泥中取樣，按照國家水泥試驗標淮GB17671-1999，以水灰比為0.45在實驗室進行凝固和強度試驗，所得結(jié)果列入表4中。
表1 本發(fā)明各種原料的化學(xué)組成(wt％)

表2 實施例三批水泥的化學(xué)組成(wt％)

表3 實施例原料干躁處理溫度和干躁后料中水份

表4 實施例所制備的三批水泥的實驗室測試的性能結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種硅酸鹽水泥，其特征在于其化學(xué)組成(wt％)為主要原料40～65％，水泥熟料30～55％，磷石膏2～6％，礬土熟料1～7％，添加劑0.4～2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅酸鹽水泥，其特征在于主要原料為煤矸石、黃磷渣、爐灰渣中任一種或任兩種以上之和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅酸鹽水泥，其特征在于添加劑為碳酸氫鈉、氧化鈣、硫酸鋁、聚乙烯醇中任一種或任兩種以上之和。
4.一種硅酸鹽水泥制造方法，其特征在于該方法的工藝步驟包括原料準備、原料配備、研磨混合(1)原料準備需要作原料準備的有煤矸石和黃磷渣，煤矸石需在600～700℃溫度下進行高溫焙燒，黃磷渣則是火法生產(chǎn)黃磷時產(chǎn)生的爐渣，經(jīng)水淬后的水淬渣；在原料準備中，煤矸石、黃磷渣、爐灰渣和水泥熟料需在180～220℃溫度下進行干燥，使其含水量小于1％；(2)原料配備按照本發(fā)明硅酸鹽水泥具體的化學(xué)組成進行配料，即按如下化學(xué)組成(wt％)進行配料主要原料40～65％，水泥熟料30～55％，磷石膏2～6％，礬土熟料1～7％，添加劑0.4～2％。在配料時需綜合考慮表1所列的各種原料的化學(xué)組成；(3)研磨混合將上述經(jīng)干燥后的主要原料煤矸石、黃磷渣、爐灰渣、磷石膏和礬土熟料在研磨機中進行研磨，研磨后的原料粒度要求比表面積為3000～4000cm2/g，研磨后進行混合，先將磷石膏、礬土熟料和添加劑進行充分混合，然后將主要原料煤矸石、黃磷渣、爐灰渣和水泥熟料加入其中，再次混合，混合均勻后即成為本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥。
全文摘要
本發(fā)明屬于水泥領(lǐng)域，涉及硅酸鹽水泥及其制造方法。本發(fā)明硅酸鹽水泥的化學(xué)組成(wt％)為主要原料40～65％，水泥熟料30～55％，磷石膏2～6％，礬土熟料1～7％，添加劑0.4～2％；主要原料為煤矸石、黃磷渣或爐灰渣中任一種或任兩種以上之和；添加劑為碳酸氫鈉、氧化鈣、硫酸鋁、聚乙烯醇中任一種或任兩種以上之和。本發(fā)明硅酸鹽水泥制造方法的工藝步驟包括原料準備、原料配備、研磨混合。本發(fā)明所用原料大部分采用工業(yè)廢棄物，原料來源廣泛，不僅節(jié)約了資源，而且還降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益；大部分原料不需高溫焙燒，降低了能耗；而且環(huán)境污染小。
文檔編號C04B7/04GK1733641SQ20051008876
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月1日
發(fā)明者楊光元, 朱成書, 馮潤昌, 劉洪哲 申請人:宜都市海順昌新型建筑材料有限公司