CN103241966A

CN103241966A - 无熟料钢渣再生微粉复合水泥

Info

Publication number: CN103241966A
Application number: CN2013101722782A
Authority: CN
Inventors: 孙家瑛; 高先芳
Original assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Current assignee: Zhongcheng Zhengfeng Environmental Protection Technology Co ltd; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-05-10
Also published as: CN103241966B

Abstract

本发明公开了一种无熟料钢渣再生微粉复合水泥，它由以下重量百分比的各组分制备而成：再生微粉25~35%，钢渣微粉35~45%，矿渣15~25%，脱硫石膏8~15%，碱渣5~15%，外加剂1~5%；上述各组分的百分比总和为100%，本发明的无熟料钢渣再生微粉复合水泥具有在可以保证水泥质量的同时，又可以充分利用废弃资源，减少矿山开采、减少CO2排放量、改善环境和降低能耗的特点。

Description

无熟料钢渣再生微粉复合水泥

技术领域

本发明涉及水泥技术领域，具体讲是一种无熟料钢渣再生微粉复合水泥。

背景技术

[0002] 随着我国基础建设的加快，建筑业进入高速发展阶段，废弃混凝土作为建筑垃圾的重要组成部分，被采用露天堆放或填埋的方式进行处理，造成了严重的环境污染，因此废弃物的利用已成为国家环境保护和可持续发展战略目标之一。

“十一五”以来，我国火电厂脱硫设施建设快速发展，一大批脱硫设施建成投产，脱硫设施超过90％的设备采用石灰——石膏法脱硫工艺，因此相伴而来的是脱硫石膏的大量产生。同时我国钢产量已达几亿吨/ 年，由此产生的钢渣每年多达数千万吨，碱渣作为制碱企业的固体废弃物，也长期得不到有效利用。目前，钢渣、碱渣和脱硫石膏等废弃物不能有效再生利用，造成资源的大量浪费；另一方面，火电厂、钢厂和制碱企业伴生的脱硫石膏和钢渣的量堆积过多，还会造成严重的环境破坏。

此外水泥的生产一般要利用大量的矿产资源，这些矿产资源再经粉磨、高温烧制( 煅烧)，球磨等才能最终完成水泥的制造；而其中的高温烧制( 温度高达1400℃ ) 过程，一方面会造成能源的大量损耗，是一个高耗能过程；另一方面，高温烧制每1 吨的水泥，往往伴随产生1 吨左右的CO2，这种高温烧制制备水泥的工艺无疑会对温室效应越来越严重的大气环境带来更为严重的影响。

一方面是废弃混凝土、钢渣、碱渣、脱硫石膏等的大量产生、废弃造成的矿产资源的浪费；另一方面是高耗能水泥的不断生产，伴随矿山资源的不断开采和CO2 排放量的不断增大。这无疑不仅加重了环境负担，增加了能耗，而且造成了矿物资源的大量浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种以再生微粉（由废弃混凝土为原料制成），钢渣微粉，矿渣微粉，脱硫石膏，碱渣为主要材料的新型胶凝材料——无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其在可以保证水泥质量的同时，又可以充分利用废弃资源，减少矿山开采、减少CO2排放量、改善环境和降低能耗。

本发明的技术解决方案如下：

一种无熟料钢渣再生微粉复合水泥，它由以下重量百分比的各组分制备而成：再生微粉25~35%，钢渣微粉35~45%，矿渣15~25%，脱硫石膏8~15%，碱渣5~15%，外加剂1~5%；上述各组分的百分比总和为100%。

作为优选，它由以下重量百分比的各组分制备而成：再生微粉25~30%，钢渣微粉35~40%，矿渣15~18%，脱硫石膏8~12%，碱渣6~10%，外加剂3~5%；上述各组分的百分比总和为100%。

所述的脱硫石膏为发电厂湿法烟气脱硫产生的湿排石膏，是发电厂脱硫工艺产生的副产品，脱硫石膏中三氧化硫的质量百分含量大于38%。

所述的再生微粉由废弃混凝土生产再生集料过程中产生的粒径小于0.23mm的粉料经球磨至比表面积大于400mm²/kg并经过活化处理制备而成。

所述的碱渣是制碱企业的碱性固体废弃物，如制碱企业利用氨碱法生产纯碱过程中产生的固体废料。

所述的外加剂为硅酸钠、硫酸钠、硫铝酸盐、硅酸钙、石灰、三乙醇胺中的两种或两种以上的任意比例混合。

所述的矿渣微粉为28天活性指数大于95%的矿渣微粉。

所述的钢渣微粉为热泼法（常规工艺）处理过的钢渣经活化处理、球磨至比表面积大于450 m²/kg的钢渣微粉。

所述钢渣的活化处理方法，它包括以下操作步骤：

（1）将热闷钢渣在硅酸钠和铝酸钠的混合溶液中浸泡15 天，硅酸钠和铝酸钠的混合溶液中硅酸钠质量百分比占硅酸钠和铝酸钠的总量的50% ～ 90%、铝酸钠质量百分比占硅酸钠和铝酸钠的总量的10 ～ 50% ；

（2）将浸泡后的钢渣自然风干48 小时；

（3）将自然风干后的钢渣加热至800℃，然后保温4 小时；

（4）在自然条件下将钢渣冷却至室温，然后进行粉磨至细度达到比表面积大于450 m²/kg，得到钢渣微粉。

所述再生微粉的活化处理方法，具体步骤包括：

（1）将由废弃混凝土生产再生集料过程中产生的粒径小于0.23mm的粉料经球磨至比表面积大于400mm²/kg的再生微粉与石灰机械活化即机械研磨混合，其中石灰掺量为混合物料总重量的5%~15%、剩余为再生微粉，在室温下研磨至得到粉磨细度小于0.075mm 的粉料；

（2）将步骤（1）机械活化后的粉料放在硅铝酸钠溶液中浸泡18~30 小时，晾干、再加热至900~950℃，保温2~5 小时，再自然冷却至室温；

（3）将步骤（2）冷却后的物料与矿渣微粉以重量比为1:0.8~1.5 常温混合研磨，研磨至混合物料的比表面积满足大于400mm2/kg；

其中，所述的硅铝酸钠溶液为硅铝酸钠饱和溶液；

所述的硅铝酸钠饱和溶液为质量百分比为5~15% 硅铝酸钠溶液与沸石粉混合至沸石粉饱和的混合溶液。

本发明的制备方法：将再生微粉，钢渣微粉，矿渣微粉，脱硫石膏，碱渣，外加剂按比例投料球磨、生产出无熟料钢渣再生微粉复合水泥(行业常规工艺)。

本发明的有益效果是：

1. 本发明的水泥，不需要经过煅烧处理，无废气排放( 主要为二氧化碳)，因而，降低能耗且具有很好的环境协调性；同时，本发明的水泥既缓解了城市发展及钢铁电力企业环保压力又降低了建材企业资源短缺的压力，实现减轻企业排废负担，增加收入和改善生态环境的效果。

2. 本发明所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，性能达到42.5复合水泥的技术指标要求，即凝结时间初凝不小于90min，终凝不大于600min ；安定性合格；3天抗压强度≥15MPa，28天抗压强度≥42.5Mpa ；3天抗折强度≥ 3.5MPa，28天抗折强度≥6.5Mpa ；比表面积不小于380m²/kg ；28天干缩率不大于0.1％，同时，具有后期强度高、抗折强度高等优点，从而有效保证了使用该水泥的工程质量。

3. 本发明所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，以再生微粉（由废弃混凝土为原料制成）等废弃物为原料，可以充分利用废弃资源，减少矿山开采，改善环境。再生微粉、脱硫石膏和钢渣单独作为添加剂制备胶凝材料已获得一定程度的应用，但是这些新型胶凝材料均存在不同程度的问题，限制了其应用范围。但将上述三种材料复合使用，能充分发挥各自的特点，进行优势互补。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

本发明实施例使用的各原料均可商购得到。测试方法采用GB/T17671-1999“水泥胶砂强度检验方法”，GB/T1346-2001“水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法”。

实施例一

采用以下重量百分比的各组分制备无熟料钢渣再生微粉复合水泥：再生微粉25%，钢渣微粉40%，矿渣15%，脱硫石膏11%，碱渣6%，外加剂（硅酸钠和硫酸钠等重量比混合）3%。

无熟料钢渣再生微粉复合水泥的技术指标：其3天抗压强度为15.2MPa，3天抗折强度为5.5MPa；28天抗压强度为45.0Mpa ，28天抗折强度为8.9Mpa。试饼法、雷氏法安定性都合格。初凝时间1h35min，终凝时间5h45min。

实施例二

采用以下重量百分比的各组分制备无熟料钢渣再生微粉复合水泥：再生微粉30%，钢渣微粉35%，矿渣18%，脱硫石膏8%，碱渣6%，外加剂（硫酸钠和硫铝酸盐等重量比混合）3%。

无熟料钢渣再生微粉复合水泥的技术指标：其3天抗压强度为16.6MPa，3天抗折强度为 4.5MPa；28天抗压强度为47.5Mpa ，28天抗折强度为7.8Mpa。试饼法、雷氏法安定性都合格。初凝时间1h56min，终凝时间6h15min。

实施例三

采用以下重量百分比的各组分制备无熟料钢渣再生微粉复合水泥：再生微粉28%，钢渣微粉38%，矿渣16%，脱硫石膏8%，碱渣7%，外加剂（硫铝酸盐与硅酸钙以1：2重量比混合）3%。

无熟料钢渣再生微粉复合水泥的技术指标：其3天抗压强度为16.2MPa，3天抗折强度为 4.4MPa；28天抗压强度为43.5Mpa ，28天抗折强度为7.5Mpa。试饼法、雷氏法安定性都合格。初凝时间2h13min，终凝时间6h07min。

实施例四

采用以下重量百分比的各组分制备无熟料钢渣再生微粉复合水泥：再生微粉25%，钢渣微粉35%，矿渣15%，脱硫石膏10%，碱渣10%，外加剂（硅酸钙、石灰和三乙醇胺等重量比混合）5%。

无熟料钢渣再生微粉复合水泥的技术指标：其3天抗压强度为17.4MPa，3天抗折强度为 4.2MPa；28天抗压强度为44.5Mpa ，28天抗折强度为7.9Mpa。试饼法、雷氏法安定性都合格。初凝时间2h30min，终凝时间5h55min。

实施例五

采用以下重量百分比的各组分制备无熟料钢渣再生微粉复合水泥：再生微粉35%，钢渣微粉35%，矿渣15%，脱硫石膏9%，碱渣5%，外加剂（硅酸钙和石灰等重量比混合）1%。

无熟料钢渣再生微粉复合水泥的技术指标：其3天抗压强度为18.1MPa，3天抗折强度为 6.2MPa；28天抗压强度为48.5Mpa ，28天抗折强度为8.5Mpa。试饼法、雷氏法安定性都合格。初凝时间1h58min，终凝时间5h25min。

实施例六

采用以下重量百分比的各组分制备无熟料钢渣再生微粉复合水泥：再生微粉25%，钢渣微粉45%，矿渣15%，脱硫石膏9%，碱渣5%，外加剂（硅酸钠、硫铝酸盐和硅酸钙等重量比混合）1%。

无熟料钢渣再生微粉复合水泥的技术指标：其3天抗压强度为17.5MPa，3天抗折强度为 4.3MPa；28天抗压强度为48.5Mpa ，28天抗折强度为8.2Mpa。试饼法、雷氏法安定性都合格。初凝时间2h30min，终凝时间5h10min。

Claims

1.一种无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其特征在于：它由以下重量百分比的各组分制备而成：再生微粉25~35%，钢渣微粉35~45%，矿渣15~25%，脱硫石膏8~15%，碱渣5~15%，外加剂1~5%；上述各组分的百分比总和为100%。

2.根据权利要求1所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其特征在于：它由以下重量百分比的各组分制备而成：再生微粉25~30%，钢渣微粉35~40%，矿渣15~18%，脱硫石膏8~12%，碱渣6~10%，外加剂3~5%；上述各组分的百分比总和为100%。

3.根据权利要求1或2所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其特征在于：所述的钢渣微粉为热泼法处理过的钢渣经活化处理、球磨至比表面积大于450 m²/kg的钢渣微粉。

4.权利要求1或2所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其特征在于：所述的脱硫石膏为发电厂湿法烟气脱硫产生的湿排石膏，脱硫石膏中三氧化硫的质量百分含量大于38%。

5.根据权利要求1或2所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其特征在于：所述的再生微粉由废弃混凝土生产再生集料过程中产生的粒径小于0.23mm的粉料经球磨至比表面积大于400mm²/kg并经过活化处理制备而成。

6.根据权利要求1或2所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其特征在于：所述的碱渣是制碱企业的碱性固体废弃物。

7.根据权利要求1或2所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其特征在于：所述的外加剂为硅酸钠、硫酸钠、硫铝酸盐、硅酸钙、石灰、三乙醇胺中的两种或两种以上。

8.根据权利要求1或2所述的无熟料钢渣再生微粉复合水泥，其特征在于：所述的矿渣为28天活性指数大于95%的矿渣。