CN115010391A - 一种速凝碱激发提钛渣水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种速凝碱激发提钛渣水泥及其制备方法。所述速凝碱激发提钛渣水泥由按照质量份计的以下原料混合得到：6～30份碱激发剂、70～100份提钛渣和1～10份助剂，其中，提钛渣为高温碳化‑低温氯化提钛工艺所得到的含氯提钛尾渣；碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硅酸钾中的一种或多种；助剂材料包括偏铝酸钠、偏氯酸钾、碳酸铝，生石灰粉中的一种或多种。本发明的有益效果可包括：可以实现水泥的快硬速凝，用于抢险工程，可以使泥泞道路快速硬化，便于抢险救援车辆的快速通行。

Description

一种速凝碱激发提钛渣水泥及其制备方法
技术领域
本发明属于抢险工程领域，具体来讲，涉及一种速凝碱激发提钛渣水泥及其制备方法。
背景技术
随着社会经济发展，对工程材料的需求也越来越多样化，极端气候出现频率越来越高，各种自然灾害尤其是泥石流等次生地质灾害，给抢险救灾提出来新的要求。而传统硅酸盐水泥，为满足施工工艺要求，保障充足的施工时间，对初凝和终凝时间均有较长的时间限制，比如国标《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于600min。
但对于特殊用途而言，如抢险救灾、抢修工程、堵漏、部队抢滩登陆等场合下，则需要尽可能短的凝结时间，因此，对胶凝材料的速凝快硬提出了新要求。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明目的之一在于提供一种速凝碱激发提钛渣水泥。本发明的另一目的在于提供一种速凝碱激发提钛渣水泥的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种速凝碱激发提钛渣水泥，所述碱激发提钛渣水泥由按照质量份计的以下原料混合得到：6～30份碱激发剂、70～100份提钛渣和1～10份助剂。
其中，所述提钛渣为高温碳化-低温氯化提钛工艺所得到的含氯提钛尾渣；所述碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠和硅酸钾中的一种或多种；所述助剂材料包括偏铝酸钠、偏氯酸钾、碳酸铝和生石灰粉中的一种或多种。
在本发明的一个示例性实施例中，所述提钛渣过200目筛筛余可为0，325目筛筛余可为不大于15％。
在本发明的一个示例性实施例中，所述碱激发剂过200目标准筛筛余可为0。
在本发明的一个示例性实施例中，所述助剂过200目标准筛筛余可为0。
在本发明的一个示例性实施例中，所述提钛渣、碱激发剂和助剂均为干燥状态。
本发明另一方面提供了一种速凝碱激发提钛渣水泥的制备方法，所述制备方法包括步骤：将6～30质量份的碱激发剂和1～10质量份的助剂搅拌混合均匀，然后加入70～100份提钛渣，继续搅拌混合均匀，得到速凝碱激发提钛渣水泥。
其中，所述提钛渣为高温碳化-低温氯化提钛工艺所得到的含氯提钛尾渣；所述碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠和硅酸钾中的一种或多种；所述助剂材料包括偏铝酸钠、偏氯酸钾、碳酸铝和生石灰粉中的一种或多种。
在本发明的一个示例性实施例中，所述提钛渣、碱激发剂和助剂均可为干燥状态。
在本发明的一个示例性实施例中，所述搅拌混合中可以避免吸湿。
在本发明的一个示例性实施例中，所述6～30质量份的碱激发剂和1～10质量份的助剂搅拌混合均匀时间可为1～6h，所述加入70～100份提钛渣，继续搅拌混合均匀可为1～6h。
在本发明的一个示例性实施例中，所述制备方法还可包括以下步骤：对碱激发提钛渣水泥装袋和密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：可以实现水泥的快硬速凝，用于抢险工程，可以使泥泞道路快速硬化，便于抢险救援车辆的快速通行，从而解决人员物资和设备的快速运输问题，争取抢险救援时间，对保障灾区人民生命财产安全，具有重要的社会意义。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例详细地描述本发明的一种速凝碱激发提钛渣水泥及其制备方法。
第一示例性实施例
在本发明的第一示例性实施例中，提供了一种速凝碱激发提钛渣水泥，所述碱激发提钛渣水泥由按照质量份计的以下原料混合得到：6～30份碱激发剂、70～100份提钛渣和1～10份助剂。
其中，质量是指材料干燥时候的重量，也可称干质量。具体来讲，提钛渣、碱激发剂和助剂可均为干燥状态。
可选地，掺加激发剂可以提前将各材料混合均匀，制备成成品备用，也便于运输和使用，避免液体激发剂需要在现场临时搅拌需要水电和设备，浪费时间等不足。
可选地，碱激发剂的作用就是将提钛渣中的玻璃体快速解离，生产硅氧四面体和铝氧四面体，然后再进行缩聚，产生硅氧聚合物，快速形成并提高强度。当碱激发剂掺量低于6份时，对提钛渣的激发效果不明显，产生的强度偏低，达不到使用的要求，碱激发剂掺量高于30份，一方面会增加原材料成本，同时对速凝水泥的强度提高有限，综合考虑产品的经济性和使用性能，激发剂最佳掺量为6～30份。
可选地，助剂可以促进解离后的硅氧四面体和铝氧四面体的快速聚合，缩短凝结时间，促进强度的提高，助剂含量低于1份，对硅氧四面体和铝氧四面体的缩聚促进效果不明显，助剂含量高于10份，在增加成本的同时，同样会影响硅氧四面体和铝氧四面体的缩聚时间，从而产生缓凝效果，失去了速凝效果，所以助剂最佳掺量为1～10份。
例如，碱激发剂可为6.1、10、15、20、25、29份，提钛渣可为71、75、80、85、90、95份，助剂可为1.1、3、5、7、9份。
其中，所述提钛渣为高温碳化-低温氯化提钛工艺所得到的含氯提钛尾渣；所述碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠和硅酸钾中的一种或多种；所述助剂材料包括偏铝酸钠、偏氯酸钾、碳酸铝和生石灰粉中的一种或多种。
在本示例性实施例中，所述提钛渣过200目筛筛余可为0，325目筛筛余可为不大于15％。
在本示例性实施例中，碱激发剂过200目标准筛筛余可为0。
在本示例性实施例中，助剂过200目标准筛筛余可为0。
可选地，提钛渣、碱激发剂和助剂具有一定的细度，反应时才有充分的比表面积，从而达到要求的反应速度并体现出产品性能。产品过粗，反应速度慢，影响产品性能的提现，产品过细，虽然会加快反应速度，但增加粉磨成本，且性能提升有限，综合考虑技术经济性，对产品有细度要求。
第二示例性实施例
在本发明的第二示例性实施例中，提供了一种速凝碱激发提钛渣水泥的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将6～30质量份的碱激发剂和1～10质量份的助剂搅拌混合均匀，然后加入70～100份提钛渣，继续搅拌混合均匀，得到速凝碱激发提钛渣水泥。
其中，所述提钛渣为高温碳化-低温氯化提钛工艺所得到的含氯提钛尾渣；所述碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠和硅酸钾中的一种或多种；所述助剂材料包括偏铝酸钠、偏氯酸钾、碳酸铝和生石灰粉中的一种或多种。
可选地，提钛渣、碱激发剂和助剂可均为干燥状态。
其中，搅拌混合中应避免吸湿。
可选地，吸湿后，提钛渣与激发剂会发生反应，从而导致结团变性，影响产品的使用性能，故整个搅拌和产品密封防潮包装前均应避免吸湿受潮。
在本示例性实施例中，6～30质量份的碱激发剂和1～10质量份的助剂搅拌混合均匀时间为1～6h，加入70～100份提钛渣，继续搅拌混合均匀可为1～6h。
可选地，搅拌时间低于1h，材料混合均匀性差，影响产品性能，搅拌时间高于6h，增加成本的同时，降低生产效率，且对材料均匀性的提升帮助不大，故有最佳搅拌时间要求。
在本示例性实施例中，制备方法还可包括以下步骤：对碱激发提钛渣水泥装袋和密封。
为了更好地理解本发明的上述的示例性实施例，下面结合具体示例来说明一种速凝碱激发提钛渣水泥以及制备方法。
示例1
本示例速凝碱激发提钛渣水泥的制备，其制备方法包括以下步骤：
将干燥偏铝酸钠3份，氢氧化钠10份在工业粉体复配设备中混合3h后，再与干燥提钛渣75份混合5h得速凝碱激发提钛渣水泥，其中，提钛渣200目通过率为100％，比表面积450m2/kg，氢氧化钠和偏铝酸钠200目通过率100％，偏铝酸钠的比表面积380m2/kg。
将制备碱激发提钛渣基水泥按照GB17671-1999《水泥胶砂强度试验标准》成型，测定其性能，如表1所示。
表1示例1产品性能
Figure BDA0003732844280000051
由表1可以看出，速凝水泥加水后，4min即开始初凝，16分钟完成终凝，30min抗压强度可达到10MPa以上，1h后强度超过20MPa，从而实现了水泥的速凝快硬，对应抢险抢修等工程，大大缩短了硬化时间，为抢险等工程赢得宝贵的救援时间。
示例2
本示例速凝碱激发提钛渣水泥的制备，其制备方法包括以下步骤：
将干燥碳酸铝8份，氢氧化钠26份在工业粉体复配设备中混合4h后，再与干燥提钛渣95份混合6h得速凝碱激发提钛渣水泥，其中，提钛渣200目通过率为100％，比表面积480m2/kg，氢氧化钠和碳酸铝200目通过率100％，碳酸铝比表面积420m2/kg。
将制备碱激发提钛渣基水泥按照GB17671-1999《水泥胶砂强度试验标准》成型，测定其性能，如表2所示。
表2示例2产品性能
Figure BDA0003732844280000052
由表2可以看出，水泥加水后2min即开始初凝，8min完成终凝，1h后强度接近30MPa，极大地缩短了凝结时间，提高了产品强度，可为抢险救灾，抢修工程等赢得宝贵的时间，有助于实现即时通车，救灾物资和受灾人员及财产的及时转运。
示例3
本示例速凝碱激发提钛渣水泥的制备，其制备方法包括以下步骤：
将干燥偏铝酸钾5份，生石灰粉2份，氢氧化钾15份在工业粉体复配设备中混合3h后，再与干燥提钛渣80份混合5h得速凝碱激发提钛渣水泥，其中，提钛渣200目通过率为100％，比表面积450m2/kg，生石灰粉、氢氧化钠和偏铝酸钾200目通过率100％，偏铝酸钾比表面积400m2/kg。
将制备碱激发提钛渣基水泥按照GB17671-1999《水泥胶砂强度试验标准》成型，测定其性能，如表3所示。
表3示例3产品性能
Figure BDA0003732844280000061
由表3可以看出，水泥加水后3min即开始初凝，12min完成终凝，1h后强度超过20MPa，极大地缩短了凝结时间，提高了产品强度，可为抢险救灾，抢修工程等赢得宝贵的时间。
示例4
本示例速凝碱激发提钛渣水泥的制备，其制备方法包括以下步骤：
将干燥偏铝酸钠1份，碳酸铝2份，氢氧化钠8份，硅酸钠3份在工业粉体复配设备中混合3h后，再与干燥提钛渣90份混合4h得速凝碱激发提钛渣水泥，其中，提钛渣200目通过率为100％，比表面积430m2/kg，偏铝酸钠、碳酸铝、氢氧化钠和硅酸钠200目通过率100％，偏铝酸钾比表面积380m2/kg，碳酸铝比表面积390m2/kg。
将制备碱激发提钛渣基水泥按照GB17671-1999《水泥胶砂强度试验标准》成型，测定其性能，如表4所示。
表4示例1产品性能
Figure BDA0003732844280000062
由表4可以看出，水泥加水后1min即开始初凝，10min完成终凝，1h后强度接近30MPa，可以为抢险救灾，抢修工程等赢得宝贵的时间。
对比例1
本示例速凝碱激发提钛渣水泥的制备，其制备方法包括以下步骤：
将干燥偏铝酸钠1份，氢氧化钠4份在工业粉体复配设备中混合3h后，再与干燥提钛渣85份混合5h得速凝碱激发提钛渣水泥，其中，提钛渣200目通过率为100％，比表面积420m2/kg，偏铝酸钠200目通过率70％，比表面积320m2/kg。将制备碱激发提钛渣基水泥按照GB17671-1999《水泥胶砂强度试验标准》成型，测定其性能，如表5所示。
表5对比例1产品性能
Figure BDA0003732844280000071
由表5可以看出，当激发剂含量偏低，原材料偏粗时，初凝和终凝时间均有所延长，且产品的强度显著降低，大大降低了产品的应用价值。
本发明的产品与现有硅酸盐水泥的对比
表6P.I 42.5水泥与本产品对比
Figure BDA0003732844280000072
需要注意的是，硅酸盐水泥代号为42.5：水泥的强度等级为42.5。
由表6可以看出，本发明得到的产品与硅酸盐水泥相比，除初凝和终凝时间明显提高外，还可以获得较高的早期强度，用于抢险救灾等，可以明显节约车辆同行时间，为抢险救灾赢得宝贵的时间，而常规硅酸盐水泥无法实现这一效果。
综上所述，本发明可实现可以实现快速硬化，适用于抢险等紧急工程。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种速凝碱激发提钛渣水泥，其特征在于，所述速凝碱激发提钛渣水泥由按照质量份计的以下原料混合得到：
6～30份碱激发剂、70～100份提钛渣和1～10份助剂，其中，
所述提钛渣为高温碳化-低温氯化提钛工艺所得到的含氯提钛尾渣；
所述碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠和硅酸钾中的一种或多种；
所述助剂材料包括偏铝酸钠、偏氯酸钾、碳酸铝和生石灰粉中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的速凝碱激发提钛渣水泥，其特征在于，所述提钛渣过200目筛筛余为0，325目筛筛余为不大于15％。
3.根据权利要求1所述的速凝碱激发提钛渣水泥，其特征在于，所述碱激发剂过200目标准筛筛余为0。
4.根据权利要求1所述的速凝碱激发提钛渣水泥，其特征在于，所述助剂过200目标准筛筛余为0。
5.根据权利要求1所述的速凝碱激发提钛渣水泥，其特征在于，所述提钛渣、碱激发剂和助剂均为干燥状态。
6.一种速凝碱激发提钛渣水泥的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
将6～30质量份的碱激发剂和1～10质量份的助剂搅拌混合均匀，然后加入70～100份提钛渣，继续搅拌混合均匀，得到速凝碱激发提钛渣水泥；
其中，所述提钛渣为高温碳化-低温氯化提钛工艺所得到的含氯提钛尾渣；
所述碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硅酸钾中的一种或多种；
所述助剂包括偏铝酸钠、偏氯酸钾、碳酸铝，生石灰粉中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的速凝碱激发提钛渣水泥的制备方法，其特征在于，所述提钛渣、碱激发剂和助剂均为干燥状态。
8.根据权利要求6所述的速凝碱激发提钛渣水泥的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合中应避免吸湿。
9.根据权利要求6所述的速凝碱激发提钛渣水泥的制备方法，其特征在于，所述6～30质量份的碱激发剂和1～10质量份的助剂搅拌混合均匀时间为1～6h，所述加入70～100份提钛渣，继续搅拌混合均匀为1～6h。
10.根据权利要求6所述的速凝碱激发提钛渣水泥的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：
对碱激发提钛渣水泥装袋和密封。
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