本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域。
技術(shù)背景
生產(chǎn)熟料的過(guò)程是水泥行業(yè)消耗資源和排放污染物最重要的部分，不僅需要消耗大量的石灰石、粘土、煤炭等自然資源和能源，還要排放大量的CO2、SO2、NOX等有害氣體，所以減少水泥熟料用量是水泥行業(yè)節(jié)能減排的重要途徑。生態(tài)水泥就是利用各種廢棄物，包括各種工業(yè)廢料、廢渣以及城市生活垃圾等作為原料、燃料制造水泥。這是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保障國(guó)家環(huán)境安全的重大戰(zhàn)略措施。目前的生態(tài)水泥，主要指少熟料水泥，一般是由礦渣粉和粉煤灰在石膏以及氧化鈣、水玻璃等堿性激發(fā)劑的共同作用下制備而成的，存在兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是大量氧化鈣的引入，容易引起無(wú)熟料水泥安定性不良，二是隨著各類堿的價(jià)格上漲，這類水泥的生產(chǎn)成本也較高。
赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的污染性廢渣，一般平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁，附帶產(chǎn)生1.0～2.0噸赤泥。中國(guó)作為世界氧化鋁生產(chǎn)大國(guó)，每年排放的赤泥高達(dá)3000萬(wàn)噸。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的堆場(chǎng)堆放，占用了大量土地，也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。磷石膏磷石膏是磷化工中濕法制造磷酸時(shí)排出的廢渣，每生產(chǎn)1噸磷酸(以P2O5計(jì))產(chǎn)生約4.5～5.5噸的副產(chǎn)磷石膏，目前我國(guó)磷石膏每年的產(chǎn)生量約7600萬(wàn)噸，同時(shí)我國(guó)還存在約2.5億噸的磷石膏歷史堆存。大量的磷石膏的堆積既占用土地，又浪費(fèi)資源，其中含有的可溶性磷、可溶性氟等物質(zhì)容易對(duì)周邊環(huán)境造成污染。與此同時(shí)，鋼渣、堿渣、硫酸鋁渣等工業(yè)廢渣也存在占用土地、污染環(huán)境的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種以不同種類工業(yè)廢渣為主要原料的建筑環(huán)保型水泥，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種建筑環(huán)保型水泥，由以下重量百分比的原料組成：
鋼渣粉：20％-30％
磷石膏：2％-8％
堿渣：2％-5％
赤泥：10％-20％
沸石粉：10％-20％
硫酸鋁渣：2％-4％
縮合磷酸鋁：0.2％-0.5％
重金屬離子固化劑：1％-2％
激發(fā)劑：1％-2％
余量為礦粉。
所述鋼渣粉的比表面積為400m2/kg-550m2/kg。
所述磷石膏含水量≤10％，SO3含量≥40％。
所述堿渣是指氨堿法制堿過(guò)程中排放的堿性廢渣，成份主要為碳酸鈣。
所述沸石粉是由天然沸石粉磨至比表面積500m2/kg-600m2/kg得到的，所述沸石是指斜發(fā)沸石或者絲光沸石。
所述硫酸鋁渣是利用鋁土礦生產(chǎn)硫酸鋁所排出的廢渣。
所述重金屬離子固化劑是由硫化鈉、碳酸鈉和草酸按照1-5:1-5:1的質(zhì)量比組成。
優(yōu)選的，所述重金屬離子固化劑是由硫化鈉、碳酸鈉和草酸按照3:3:1的質(zhì)量比組成。
所述激發(fā)劑由硫代硫酸鈉、高錳酸鉀、五甲基二乙烯三胺按照4-8:1-2:1的質(zhì)量比組成。
優(yōu)選的，所述激發(fā)劑由硫代硫酸鈉、高錳酸鉀、五甲基二乙烯三胺按照6:2:1的質(zhì)量比組成。
所述礦粉滿足GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》中S95級(jí)礦粉要求。
本發(fā)明中的堿渣一方面可與鋼渣粉、磷石膏等反應(yīng)生成絡(luò)合物CaSiO3·CaCO3·Ca(OH)2·nH2O，另一方面其中的堿性物質(zhì)可保證體系的堿度，為水化反應(yīng)提供條件。赤泥中含有的β-C2S、無(wú)定型鋁硅酸鹽具有潛在的水硬活性，游離堿可提供一定堿度，保證體系水化反應(yīng)。具有很多空洞和孔道，能夠增加水泥安定性、抑制生態(tài)水泥的堿骨料反應(yīng)，還對(duì)固體廢棄物中的重金屬離子有一定的固化作用。硫酸鋁渣主要成分為二氧化硅和三氧化二氯，具有改善水泥性能，消化鋼渣中游離氧化鈣，改善水泥安定性，提高水泥早起強(qiáng)度的作用?？s合磷酸鋁具有粘結(jié)固化作用，提高體系強(qiáng)度，激發(fā)劑可促進(jìn)體系的水化反應(yīng)。
本發(fā)明有益效果：本發(fā)明的建筑環(huán)保型水泥主要以鋼渣、赤泥、堿渣、硫酸鋁渣、磷石膏為原料，不但主要原料利用工業(yè)廢渣，而且主要激發(fā)劑也利用工業(yè)副產(chǎn)品，根據(jù)鋼渣粉、礦渣粉、磷石膏、赤泥、硫酸鋁渣等化學(xué)成分、礦物組成的不同特點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、合理搭配，充分利用外加劑和不同混合材之間的協(xié)同效應(yīng)，在各種原料的協(xié)同作用下，生產(chǎn)建筑環(huán)保型水泥。
本發(fā)明水泥的水硬性好、強(qiáng)度高。生產(chǎn)過(guò)程不經(jīng)過(guò)生料制備和熟料燒成兩道工序，節(jié)約了大量粘土、石灰石、煤炭等天然能源和資源的消耗，避免了熟料煅燒過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、CO2、SO2、NOX等的排放，而且解決了工業(yè)廢渣的環(huán)境污染和土地占用問(wèn)題，具有良好的環(huán)保效益。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)而不是對(duì)本發(fā)明專利要求的限制。
本發(fā)明所用原料的化學(xué)組成件下表1：
表1試驗(yàn)用各類原料的化學(xué)成分分析
實(shí)施例1
一種建筑環(huán)保型水泥，由以下重量百分比的原料組成：鋼渣粉20％、磷石膏2％、堿渣2％、赤泥10％、沸石粉10％、硫酸鋁渣2％、縮合磷酸鋁0.2％、重金屬離子固化劑1％、激發(fā)劑1％、余量為礦粉；
所述鋼渣粉的比表面積為400m2/kg-550m2/kg；
所述磷石膏含水量≤10％，SO3含量≥40％；
所述沸石粉是由斜發(fā)沸石粉磨至比表面積500m2/kg-600m2/kg得到的；
所述重金屬離子固化劑是由硫化鈉、碳酸鈉和草酸按照3:3:1的質(zhì)量比組成；
所述激發(fā)劑由硫代硫酸鈉、高錳酸鉀、五甲基二乙烯三胺按照6:2:1的質(zhì)量比組成。
實(shí)施例2
一種建筑環(huán)保型水泥，由以下重量百分比的原料組成：鋼渣粉30％、磷石膏8％、堿渣5％、赤泥20％、沸石粉20％、硫酸鋁渣4％、縮合磷酸鋁0.5％、重金屬離子固化劑2％、激發(fā)劑2％、余量為礦粉；
所述鋼渣粉的比表面積為400m2/kg-550m2/kg；
所述磷石膏含水量≤10％，SO3含量≥40％；
所述沸石粉是由絲光沸石粉磨至比表面積500m2/kg-600m2/kg得到的；
所述重金屬離子固化劑是由硫化鈉、碳酸鈉和草酸按照1:5:1的質(zhì)量比組成；
所述激發(fā)劑由硫代硫酸鈉、高錳酸鉀、五甲基二乙烯三胺按照4:2:1的質(zhì)量比組成。
實(shí)施例3
一種建筑環(huán)保型水泥，由以下重量百分比的原料組成：鋼渣粉25％、磷石膏5％、堿渣3％、赤泥15％、沸石粉15％、硫酸鋁渣3％、縮合磷酸鋁0.3％、重金屬離子固化劑1.5％、激發(fā)劑1.8％、余量為礦粉；
所述鋼渣粉的比表面積為400m2/kg-550m2/kg；
所述磷石膏含水量≤10％，SO3含量≥40％；
所述沸石粉是由天然沸石粉磨至比表面積500m2/kg-600m2/kg得到的；
所述重金屬離子固化劑是由硫化鈉、碳酸鈉和草酸按照5:1:1的質(zhì)量比組成。
所述激發(fā)劑由硫代硫酸鈉、高錳酸鉀、五甲基二乙烯三胺按照8:1:1的質(zhì)量比組成。
實(shí)施例4
一種建筑環(huán)保型水泥，由以下重量百分比的原料組成：鋼渣粉21％、磷石膏6％、堿渣4％、赤泥16％、沸石粉17％、硫酸鋁渣2.8％、縮合磷酸鋁0.4％、重金屬離子固化劑1.2％、激發(fā)劑1.3％、余量為礦粉。
所述重金屬離子固化劑是由硫化鈉、碳酸鈉和草酸按照3:3:1的質(zhì)量比組成。
所述激發(fā)劑由硫代硫酸鈉、高錳酸鉀、五甲基二乙烯三胺按照6:2:1的質(zhì)量比組成。
實(shí)施例5
一種建筑環(huán)保型水泥，由以下重量百分比的原料組成：鋼渣粉26％、磷石膏5％、堿渣4％、赤泥13％、沸石粉14％、硫酸鋁渣3.5％、縮合磷酸鋁0.45％、重金屬離子固化劑1.8％、激發(fā)劑1.2％、余量為礦粉。
所述重金屬離子固化劑是由硫化鈉、碳酸鈉和草酸按照3:2:1的質(zhì)量比組成。
所述激發(fā)劑由硫代硫酸鈉、高錳酸鉀、五甲基二乙烯三胺按照5:2:1的質(zhì)量比組成。
性能測(cè)試
對(duì)實(shí)施例1-5得到的建筑環(huán)保型水泥進(jìn)行性能測(cè)試，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間測(cè)定按GB/T1346-2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行；水泥膠砂強(qiáng)度測(cè)定按GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)下表2。
表2建筑環(huán)保型水泥性能