CN110627386A - 一种钛渣水泥及其制备方法和应用 - Google Patents

一种钛渣水泥及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无机非金属材料技术领域，公开了一种钛渣水泥及其制备方法和应用。所述钛渣水泥含有提钛尾渣、激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂；其中，所述提钛尾渣含有25‑30重量％的氧化钙、20‑25重量％的二氧化硅、5‑10重量％的二氧化钛、5‑7重量％的固定碳、7‑8重量％的氯化钙和氯化镁、10‑20重量％的三氧化二铝和5‑10重量％氧化镁。本发明以所述提钛尾渣作为主要原料来制备钛渣水泥，在降低钛渣水泥生产成本、提高资源利用率的同时，还具有强度高、凝结硬化快的特点，性能指标达到了普通硅酸盐水泥325R等级指标要求，使其可以用于水泥预制块、水泥路面砖、砂浆、路基水稳层、土体固化材料以及临时工程当中。

Description

一种钛渣水泥及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域，具体涉及一种钛渣水泥及其制备方法和应用。
背景技术
攀钢每年产生含钛高炉渣700万吨以上，目前正在开展含钛高炉渣提钛工艺研究，届时会有大量提钛尾渣产生，如提钛尾渣得不到妥善的处理，势必会造成环境污染和资源的浪费，因此必须要走资源化利用途径，才能实现整个含钛高炉渣提钛工艺全流程绿色化、清洁化发展模式。
目前，普通硅酸盐水泥大量采用天然资源石灰石进行生产，然而，随着国家对天然资源的限采管控和水泥工业规模限产，使得硅酸盐水泥价格逐年大幅上涨，建材企业盈利空间进一步减薄。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的提钛尾渣资源利用率低，普通硅酸盐水泥生产成本高的问题，提供了一种钛渣水泥及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种钛渣水泥，所述钛渣水泥含有提钛尾渣、激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂；
其中，所述提钛尾渣含有25-30重量％的氧化钙、20-25重量％的二氧化硅、5-10重量％的二氧化钛、5-7重量％的固定碳、7-8重量％的氯化钙和氯化镁、10-20重量％的三氧化二铝和5-10重量％氧化镁。
优选的，以所述钛渣水泥总量为100重量份计，所述钛渣水泥含有50-90 重量份提钛尾渣、5-20重量份激发剂、5-20重量份增强剂、0-5重量份辅助增强剂和0-5重量份早强剂。
优选的，所述激发剂为消石灰。
优选的，所述增强剂为脱硫石膏。
优选的，所述辅助增强剂为绿矾。
优选的，所述早强剂为氯化钙和/或氯化镁。
本发明第二方面提供了上述所述钛渣水泥的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将提钛尾渣、激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行干混，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料进行陈化、密封包装。
优选的，在步骤(1)中，所述干混之前，还包括对提钛尾渣进行球磨激活，对激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行粉碎处理。
本发明第三方面提供了上述所述方法制备得到的钛渣水泥。
本发明第四方面提供了上述所述钛渣水泥在水泥预制块、水泥路面砖、砂浆、路基水稳层、土体固化材料以及临时工程中的应用。
本发明所述钛渣水泥的主要原料为含钛高炉渣高温碳化-低温氯化提钛后的尾渣，细粉状物质，其中，硅酸钙玻璃态含量达到90％以上，具有较好的火山灰活性。将配加的激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂经细磨混匀之后可得到钛渣水泥，所述钛渣水泥性能指标达到普通硅酸盐水泥325R等级指标要求，具有强度高、成本低、凝结硬化快的特点。制备的钛渣水泥可以单独使用，也可以与普通硅酸钙水泥掺合使用，资源量大、成本低，提高了提钛尾渣资源利用率，降低了生产成本，并可以在非钢筋结构基础建设领域推广应用。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种钛渣水泥，所述钛渣水泥含有提钛尾渣、激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂；
其中，所述提钛尾渣含有25-30重量％的氧化钙、20-25重量％的二氧化硅、5-10重量％的二氧化钛、5-7重量％的固定碳、7-8重量％的氯化钙和氯化镁、10-20重量％的三氧化二铝和5-10重量％氧化镁。
在优选的情况下，以所述钛渣水泥总量为100重量份计，所述钛渣水泥含有50-90重量份提钛尾渣、5-20重量份激发剂、5-20重量份增强剂、0-5 重量份辅助增强剂和0-5重量份早强剂。
在优选的情况下，所述激发剂为消石灰。其中，消石灰中有效成分氢氧化钙的含量为80％重量以上，所述激发剂可以激发提钛尾渣中具有火山灰活性的硅酸盐玻璃态产生水化反应，形成C-S-H胶凝。在本发明中，所述消石灰是生石灰经消化反应得到的。
在优选的情况下，所述增强剂为脱硫石膏。其中，脱硫石膏中有效成分二水硫酸钙含量为80％重量以上，增强剂采用微观结构为纤维状的脱硫石膏，起到调节钛渣水泥凝结时间和增强整体强度的作用。
在优选的情况下，所述辅助增强剂为绿矾。其中，绿矾中有效成分七水硫酸亚铁的含量为90％以上，所述辅助增强剂可以在钛渣水泥水化过程中，形成长柱状铁钙矾石，起到增强水泥石整体强度的作用。
在优选的情况下，所述早强剂为氯化钙和/或氯化镁，所述早强剂有助于提高水泥石的早期强度。
本发明第二方面提供了上述所述钛渣水泥的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将提钛尾渣、激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行干混，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料进行陈化、密封包装。
在优选的情况下，在步骤(1)中，所述干混之前，还包括对提钛尾渣进行球磨激活，对激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行粉碎处理。所述提钛尾渣采用球磨工艺处理后得到钛渣细粉，钛渣细粉比表面积为 400m2/kg以上，优选为400-500m2/kg，具有较好的火山灰活性；所述激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂经过粉碎处理之后，得到的细粉粒度为250目以下。其中，由激发剂经粉碎处理后得到的细粉的粒度为200目以下，将原料进行粉粹处理有利于原料充分混合接触。
本发明第三方面提供了上述所述方法制备得到的钛渣水泥。
本发明第四方面提供了上述所述钛渣水泥在水泥预制块、水泥路面砖、砂浆、路基水稳层、土体固化材料以及临时工程中的应用。
本发明所述钛渣水泥与普通硅酸盐水泥325R相比，具有以下优点：
1)原料来源广泛、价廉易得，可以消耗冶金废渣资源；
2)不需要两磨一烧工艺，生产工艺简单，成本较低，能降低成本投入；
3)能实现提钛尾渣资源的高效综合利用，符合当前循环经济政策要求。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1-4和对比例1中所用到的提钛尾渣的主要化学成分及含量如表1所示。
表1
主要化学成分 氧化钙 二氧化硅 二氧化钛 三氧化二铝 氧化镁 固定碳 氯化钙 氯化镁
含量(％) 28 25 6 13 9 6 6 2
实施例1
将80重量份提钛尾渣、10重量份脱硫石膏、5重量份消石灰、3重量份绿矾、2重量份氯化钙和1重量份氯化镁采用球磨干混工艺混合均匀，得到混合料，之后将混合料陈化24h，密封包装，即可得到钛渣水泥S1，其性能如表2所示。其中，所述干混之前还包括对提钛尾渣进行球磨激活，对激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行粉碎处理。球磨后，得到的钛渣细粉的比表面积为405m2/kg，经粉粹处理后，得到的消石灰、绿矾、氯化钙和氯化镁细粉的粒度为250目以下，得到的脱硫石膏细粉的粒度为200目以下；所述消石灰是生石灰经消化反应得到的。
实施例2
将50重量份提钛尾渣、20重量份脱硫石膏、20重量份消石灰、5重量份绿矾和5重量份氯化钙采用球磨干混工艺混合均匀，得到混合料，之后将混合料陈化24h，密封包装，即可得到钛渣水泥S2，其性能如表2所示。其中，所述干混之前还包括对提钛尾渣进行球磨激活，对激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行粉碎处理。球磨后，得到的钛渣细粉的比表面积为 450m2/kg，经粉粹处理后，得到的消石灰、绿矾和氯化钙细粉的粒度为250 目以下，得到的脱硫石膏细粉的粒度为200目以下；所述消石灰是生石灰经消化反应得到的。
实施例3
将75重量份提钛尾渣、10重量份脱硫石膏、10重量份消石灰、3重量份氯化钙和2重量份氯化镁采用球磨干混工艺混合均匀，得到混合料，之后将混合料陈化24h，密封包装，即可得到钛渣水泥S3，其性能如表2所示。其中，所述干混之前还包括对提钛尾渣进行球磨激活，对激发剂、增强剂和早强剂进行粉碎处理。球磨后，得到的钛渣细粉的比表面积为480m2/kg，经粉粹处理后，得到的消石灰、氯化钙和氯化镁细粉的粒度为250目以下，得到的脱硫石膏细粉的粒度为200目以下；所述消石灰是生石灰经消化反应得到的。
实施例4
将80重量份提钛尾渣、5重量份脱硫石膏、15重量份消石灰、5重量份绿矾和5重量份氯化镁采用球磨干混工艺混合均匀，得到混合料，之后将混合料陈化24h，密封包装，即可得到钛渣水泥S4，其性能如表2所示。其中，所述干混之前还包括对提钛尾渣进行球磨激活，对激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行粉碎处理。球磨后，得到的钛渣细粉的比表面积为 440m2/kg，经粉粹处理后，得到的消石灰、绿矾和氯化镁细粉的粒度为250 目以下，得到的脱硫石膏细粉的粒度为200目以下；所述消石灰是生石灰经消化反应得到的。
对比例1
除将提钛尾渣改为石灰石外，其余过程均同实施例1，得到普通硅酸盐水泥325R，其性能如表2所示。
表2
通过表2的结果可以看出，本发明以所述提钛尾渣作为主要原料来制备钛渣水泥，在降低钛渣水泥生产成本、提高资源利用率的同时，还具有强度高、凝结硬化快的特点，性能指标达到了普通硅酸盐水泥325R等级指标要求，使其可以用于水泥预制块、水泥路面砖、砂浆、路基水稳层、土体固化材料以及临时工程当中。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钛渣水泥，其特征在于，所述钛渣水泥含有提钛尾渣、激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂；
其中，所述提钛尾渣含有25-30重量％的氧化钙、20-25重量％的二氧化硅、5-10重量％的二氧化钛、5-7重量％的固定碳、7-8重量％的氯化钙和氯化镁、10-20重量％的三氧化二铝和5-10重量％氧化镁。
2.根据权利要求1所述的钛渣水泥，其特征在于，以所述钛渣水泥总量为100重量份计，所述钛渣水泥含有50-90重量份提钛尾渣、5-20重量份激发剂、5-20重量份增强剂、0-5重量份辅助增强剂和0-5重量份早强剂。
3.根据权利要求1或2所述的钛渣水泥，其特征在于，所述激发剂为消石灰。
4.根据权利要求1或2所述的钛渣水泥，其特征在于，所述增强剂为脱硫石膏。
5.根据权利要求1或2所述的钛渣水泥，其特征在于，所述辅助增强剂为绿矾。
6.根据权利要求1或2所述的钛渣水泥，其特征在于，所述早强剂为氯化钙和/或氯化镁。
7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的钛渣水泥的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将提钛尾渣、激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行干混，得到混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料进行陈化、密封包装。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述干混之前，还包括对提钛尾渣进行球磨激活，对激发剂、增强剂、辅助增强剂和早强剂进行粉碎处理。
9.由权利要求7或8所述的方法制备得到的钛渣水泥。
10.权利要求1-6或9中任意一项所述的钛渣水泥在水泥预制块、水泥路面砖、砂浆、路基水稳层、土体固化材料以及临时工程中的应用。
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