CN105217981A - 一种环保水泥混合材、水泥及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是一种环保水泥混合材、用这种混合材制成的水泥及水泥的应用。该环保水泥混合材包括按重量份计的以下组分：钢渣微粉5-15份，脱硫灰2-15份，炉渣4-15份，粉煤灰3-15份。钢渣、脱硫灰、炉渣和粉煤灰中含有较多的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，与水泥成分相似，可作为环保水泥混合材应用于水泥的制备。本发明采用钢渣、脱硫灰、炉渣和粉煤灰作为一种环保水泥混合材，增加了固体废弃物钢渣、脱硫灰、炉渣和粉煤灰的有效利用途径，同时降低了水泥生产的成本，生产的水泥综合性能好。

Description

一种环保水泥混合材、水泥及应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是一种环保水泥混合材、用这种混合材制成的水泥及水泥的应用。
背景技术
2014年，中国水泥的总产量已达24.76亿吨，占世界产量的50％以上。水泥的原材料为石灰石和粘土，均为不可再生资源。同时，随着工业化进程的深入，每年工业废弃物产生量巨大，占用土地，造成环境污染。如果将工业废弃物作为水泥混合材来替代部分水泥，不仅可以减小水泥生产对不可再生资源的消耗，降低水泥成本，而且可以提高工业废弃物的附加值，做到变废为宝，符合国家可持续发展所需要求。
钢渣、脱硫灰、炉渣、粉煤灰等均为主要的大宗工业固体废弃物，长期以来，这些工业固体废弃物的废弃堆放不仅占用了大片的工业和农业用地，对环境造成了严重的污染，浪费了大量的资源，而且影响了相关工业固体废弃物行业的可持续发展。钢渣是炼钢过程中排出的熔渣，是冶炼行业的主要固体副产物，其化学成分和矿物组成接近于水泥熟料，含有少量的硅酸二钙和硅酸三钙，具有潜在胶凝活性的物质；脱硫灰是烟气脱硫过程中产生的脱硫副产物，其中含有的硫酸钙等物质与水泥主要成份相近；炉渣是火力发电厂锅炉中产生的工业废渣，每年产量过亿吨，但综合利用率低，其中含有的大量活性SiO2、Al2O3是硅酸盐水泥的主要化学组成成分；粉煤灰是煤炭燃烧过程中产生的固体废弃物，其中含有的氧化硅和氧化铝可与水泥水化产物中的氢氧化钙发生二次水化反应，生成的CSH、CAH类硅酸盐矿物可提高水泥基材料的后期强度和耐久性。由于钢渣、脱硫灰、炉渣和粉煤灰中均含有与水泥成份相近的组成或能发生水化反应的潜在胶凝活性物质，因此均可作为水泥的混合材料，提高水泥产量，降低水泥生产成本，调节水泥强度等级，改善水泥性能与质量，综合利用工业废弃物，减少环境污染，实现水泥工业的生态化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保水泥混合材，可以解决工业固体废弃物利用问题。
一种环保水泥混合材，所述混合材包括按重量份计的以下组分：
钢渣微粉5-15份，脱硫灰2-15份，炉渣4-15份，粉煤灰3-15份。
进一步的，所述混合材包括按重量份计的以下组分：
钢渣微粉8-12份，脱硫灰4-12份，炉渣8-13份，粉煤灰5-13份。
所述的钢渣微粉为急冷处理工艺生产的钢渣经磁选、磨细工艺制得。
所述的钢渣微粉，其游离氧化钙含量≤3％，表观密度≥2.5t/m3，含水量≤1％，粒度小于0.075mm的部分重量份占75-100％，亲水系数小于1。
所述的脱硫灰为半干法脱硫灰，其成分包括按重量份计的以下组分：
CaO45-60份，SO33-15份，MgO、SiO2、Al2O3、FeO和K2O的含量均小于2份。
所述的炉渣包括按重量份计的以下组分：
SiO237-61份，Al2O315-36份，Fe2O35-24份，CaO2-10份。
所述的粉煤灰包括按重量份计的以下组分：
SiO231-60份，CaO11-24份，Al2O312-36份，Fe2O32-8份，SO30-6份。
所述的环保水泥混合材制成的水泥，所述水泥包括以下重量份计的物料：水泥熟料45-60份，石灰石10-20份，天然石膏2-7份，环保水泥混合材14-60份。
进一步的，所述的环保水泥混合材制成的水泥，所述水泥包括以下重量份计的物料：水泥熟料48-55份，石灰石12-16份，天然石膏3-6份，环保水泥混合材25-50份。
所述的水泥在建筑工程及道路铺装中的应用。
本发明提供的一种环保水泥混合材、水泥及应用，有益效果如下：
1、钢渣、脱硫灰、炉渣和粉煤灰中含有较多的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，与水泥成分相似，可作为混合材料应用于水泥的制备，增加了固体废弃物钢渣、脱硫灰、炉渣和粉煤灰的有效利用途径，不仅具有可观的经济效益，而且减少了固体废弃物对环境的污染，实现了环境效益、经济效益和社会效益共赢。
2、降低了水泥生产的成本，生产得到的水泥性能好，质量高，本发明制备的水泥凝结时间、安定性和抗折抗压强度均满足《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中的要求。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
取某水泥厂熟料55份，天然石膏4份，某钢厂半干法脱硫灰2份，钢渣微粉15份，石灰石15份，某电厂炉渣6份，粉煤灰3份，混合制备P·C32.5水泥，测试其凝结时间、安定性及3d和28d强度。
其中钢渣微粉游离氧化钙水平1％，表观密度2.8t/m3，含水量0.8％，粒度范围小于0.075mm部分占80％，外观无团粒结块，亲水系数0.9。
脱硫灰组分中：CaO含量为45份，SO3含量为13份，MgO含量为1份、SiO2含量为1份、Al2O3含量为1.5份、FeO含量为1份、K2O含量为1.2份。
炉渣组分中：SiO2含量为50份，Al2O3含量为30份，Fe2O3含量为22份，CaO含量为8份。
粉煤灰分中：SiO2含量为40份，CaO含量为20份，Al2O3含量为20份，Fe2O3含量为4份，SO3含量为3份。
实施例2
取某水泥厂熟料55份，天然石膏4份，某钢厂半干法脱硫灰4份，钢渣微粉15份，石灰石13份，某电厂炉渣6份，粉煤灰3份，混合制备P·C32.5水泥，测试其凝结时间、安定性及3d和28d强度。
其中钢渣微粉游离氧化钙水平1.5％，表观密度2.9t/m3，含水量0.7％，粒度范围小于0.075mm部分占90％，外观无团粒结块，亲水系数0.9。
脱硫灰组分中：CaO含量为50份，SO3含量为12份，MgO含量为1.5份、SiO2含量为1份、Al2O3含量为1.5份、FeO含量为1份、K2O含量为1.2份。
炉渣组分中：SiO2含量为50份，Al2O3含量为30份，Fe2O3含量为22份，CaO含量为8份。
粉煤灰分中：SiO2含量为40份，CaO含量为20份，Al2O3含量为20份，Fe2O3含量为4份，SO3含量为3份。
实施例3
取某水泥厂熟料55份，天然石膏5份，某钢厂半干法脱硫灰4份，钢渣微粉9份，石灰石15份，某电厂炉渣6份，粉煤灰6份，混合制备P·C32.5水泥，测试其凝结时间、安定性及3d和28d强度。
其中钢渣微粉游离氧化钙水平1％，表观密度2.8t/m3，含水量0.8％，粒度范围小于0.075mm部分占88％，外观无团粒结块，亲水系数0.9。
脱硫灰组分中：CaO含量为45份，SO3含量为8份，MgO含量为1份、SiO2含量为1份、Al2O3含量为1.5份、FeO含量为1份、K2O含量为1.2份。
炉渣组分中：SiO2含量为50份，Al2O3含量为25份，Fe2O3含量为23份，CaO含量为6份。
粉煤灰分中：SiO2含量为40份，CaO含量为20份，Al2O3含量为25份，Fe2O3含量为7份，SO3含量为5份。
实施例4
取某水泥厂熟料55份，天然石膏3份，某钢厂半干法脱硫灰8份，钢渣微粉12份，石灰石15份，某电厂炉渣4份，粉煤灰3份，混合制备P·C32.5水泥，测试其凝结时间、安定性及3d和28d强度。
其中钢渣微粉游离氧化钙水平1％，表观密度2.8t/m3，含水量0.8％，粒度范围小于0.075mm部分占80％，外观无团粒结块，亲水系数0.9。
脱硫灰组分中：CaO含量为45份，SO3含量为10份，MgO含量为1份、SiO2含量为1份、Al2O3含量为1.4份、FeO含量为1份、K2O含量为1.2份。
炉渣组分中：SiO2含量为50份，Al2O3含量为30份，Fe2O3含量为22份，CaO含量为8份。
粉煤灰分中：SiO2含量为40份，CaO含量为22份，Al2O3含量为20份，Fe2O3含量为4份，SO3含量为3份。
实施例5
取某水泥厂熟料55份，天然石膏6份，某钢厂半干法脱硫灰8份，钢渣微粉10份，石灰石12份，某电厂炉渣6份，粉煤灰3份，混合制备P·C32.5水泥，测试其凝结时间、安定性及3d和28d强度。
其中钢渣微粉游离氧化钙水平1％，表观密度2.8t/m3，含水量0.8％，粒度范围小于0.075mm部分占86％，外观无团粒结块，亲水系数0.8。
脱硫灰组分中：CaO含量为45份，SO3含量为6份，MgO含量为1份、SiO2含量为1份、Al2O3含量为1.5份、FeO含量为1份、K2O含量为1.2份。
炉渣组分中：SiO2含量为58份，Al2O3含量为30份，Fe2O3含量为22份，CaO含量为8份。
粉煤灰分中：SiO2含量为40份，CaO含量为20份，Al2O3含量为20份，Fe2O3含量为4份，SO3含量为3份。
上述各实施例的中的水泥的性能实验结果见表1。由表1可知采用本发明专利制备的水泥凝结时间、安定性和抗折抗压强度均满足《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中的要求。
表1各实施例中水泥的性能
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保水泥混合材，其特征在于，所述混合材包括按重量份计的以下组分：
钢渣微粉5-15份，脱硫灰2-15份，炉渣4-15份，粉煤灰3-15份。
2.根据权利要求1所述的一种环保水泥混合材，其特征在于，所述混合材包括按重量份计的以下组分：
钢渣微粉8-12份，脱硫灰4-12份，炉渣8-13份，粉煤灰5-13份。
3.根据权利要求1或2所述的一种环保水泥混合材，其特征在于，所述的钢渣微粉为急冷处理工艺生产的钢渣经磁选、磨细工艺制得。
4.根据权利要求1或2所述的一种环保水泥混合材，其特征在于，所述的钢渣微粉，其游离氧化钙含量≤3%，表观密度≥2.5t/m3，含水量≤1%，粒度小于0.075mm的部分重量份占75-100%，亲水系数小于1。
5.根据权利要求1或2所述的一种环保水泥混合材，其特征在于，所述的脱硫灰为半干法脱硫灰，其成分包括按重量份计的以下组分：
CaO45-60份，SO33-15份，MgO、SiO2、Al2O3、FeO和K2O的含量均小于2份。
6.根据权利要求1或2所述的一种环保水泥混合材，其特征在于，所述的炉渣包括按重量份计的以下组分：
SiO237-61份，Al2O315-36份，Fe2O35-24份，CaO2-10份。
7.根据权利要求1或2所述的一种环保水泥混合材，其特征在于，所述的粉煤灰包括按重量份计的以下组分：
SiO231-60份，CaO11-24份，Al2O312-36份，Fe2O32-8份，SO30-6份。
8.利用权利要求1-7任意一项所述的环保水泥混合材制成的水泥，其特征在于，所述水泥包括以下重量份计的物料：水泥熟料45-60份，石灰石10-20份，天然石膏2-7份，环保水泥混合材14-60份。
9.根据权利要8所述的环保水泥混合材制成的水泥，其特征在于，所述水泥包括以下重量份计的物料：水泥熟料48-55份，石灰石12-16份，天然石膏3-6份，环保水泥混合材25-50份。
10.权利要求8或9所述的水泥在建筑工程及道路铺装中的应用。
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