專利名稱：一種含赤泥或煤矸石的早強型水泥混合材制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水泥材料的技術領域，具體涉及含赤泥或煤矸石的早強型水泥混合材及其制備方法。
背景技術：
水泥是國民經(jīng)濟建設的重要基礎原材料。隨著國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，對水泥的需求量仍將有大幅度的增長，但是水泥生產(chǎn)消耗大量的石灰石、粘土、煤等不可再生的資源和能源，同時排放大量的廢氣和粉塵，對環(huán)境造成嚴重污染，水泥工業(yè)的資源，能源，環(huán)境問題成為制約去發(fā)展的主要因素，盡量多利用工業(yè)廢渣來生產(chǎn)水泥是一項具有環(huán)保意義和經(jīng)濟價值的課題。 赤泥和煤矸石是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中排放量巨大的工業(yè)廢棄物。我國氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)受地理位置限制，多年來赤泥除少量應用于水泥生產(chǎn)外，大多濕法露天筑壩堆存，截止2006年底，國內赤泥累積堆存量已超過億噸。2007年我國氧化鋁產(chǎn)量1946萬噸，赤泥年排放量更是高達2000余萬噸。2009年全國原煤總產(chǎn)量達30. 5億噸，排放煤矸石年排放量達3. 8億噸，目前我國煤矸石的堆放量已超過50億噸。大量堆存的赤泥、煤矸石不僅占用大量的土地，而且對環(huán)境污染也相當嚴重。因此赤泥和煤矸石的處置和有效利用成為亟需解決的問題。用赤泥和煤矸石做為水泥混合材制備水泥，不僅為赤泥和煤矸石的綜合利用開辟了一條新的技術路線，而且所制備的水泥抗壓好。進一步的探索和實驗，可能作為建筑材料廣泛用于現(xiàn)代化建設。具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種含赤泥、脫硫石膏、煤矸石的早強型水泥混合材以及其制備方法，目的是通過一定比例的赤泥、脫硫石膏或赤泥、煤矸石粉磨，煅燒制備混合材。具體內容如下一種含赤泥或煤矸石的早強型水泥混合材制備方法，將赤泥、煤矸石或脫硫石膏、赤泥分別按以下重量比例混合赤泥脫硫石膏=8 : 2 6 : 4 ;赤泥煤矸石=3 7
5 5;然后粉磨、煅燒，煅燒溫度為600-800°C，煅燒后將赤泥、煤矸石與水泥熟料、石膏復合，或者將脫硫石膏、赤泥與水泥熟料復合得到的復合混合材能提高水泥的凈漿早期強度。所述的方法，所述赤泥和煤矸石按3 7混合、赤泥和脫硫石膏按6 4混合后在750°C煅燒后，煅燒時間不少于45分鐘，得到的復合混合材的早期強度和后期強度最高。機械激活也稱物理激活，在粉煤灰、礦渣、煤矸石等處理方面，具有很好的效果。通過超細粉磨混合材，使其顆粒變得很小，不僅還可填充硬化結構的毛細孔，起到密實增強的作用，而且還能增加混合材的比表面積，同時其顆粒表面出現(xiàn)錯位、點缺陷和結構缺陷，氧化硅和氧化鋁的無定形程度增加，顆粒表面自由能增加，從而提高活性，它可以以極快的速度消耗氫氧化鈣和石膏，促進混合材與水泥水化產(chǎn)物的二次反應,使生成的水化產(chǎn)物增加，因而提高了強度。煤矸石和赤泥的激活也可以采用這種方法。煤矸石是夾煤層中的，不同程度的含有碳；由于碳對水泥的強度，需水量，耐久性等都會有影響，因此對于未自燃過的煤矸石必須通過煅燒除去碳后才可以利用，并且通過煅燒，煤石中的高嶺土組分在一定溫度下發(fā)生脫水和分解，生成偏高嶺石和無定形的二氧化硅氧化鋁。550-700 0CAl2O3 · 2Si02 · 2H20 — Al2O3 · 2Si02+2H20700-900 °CAl2O3 · 2Si02 — Al203+2Si02
這些無定形的二氧化硅及氧化鋁在CaO、CaSO4和水的存在下，會發(fā)生如下反應而產(chǎn)生強度；Al203+3Ca0+3CaS04+32H20 = 3Ca0 · Al2O3 · 3CaS04 · 32H20Al203+3Ca0+CaS04+18H20 = 3Ca0 · Al2O3 · CaSO4 · 18H204Al203+4Ca0+13H20 = 4CaO · Al2O3 · 13H20Si02+Ca0+xH20 = CaO · SiO2 · xH20當溫度過高時，在大于1050°C，無定形的SiO2及Al2O3,新結合成莫來石晶體，又使活性降低2Si02+3Al203 = 3A1203 · 2Si02赤泥的主要晶相組成是方解石、文石、鈣鈦礦、赤鐵礦、三羥鋁石、加藤石以及β-C2S等。270°C時三羥鋁石脫水；600°C時文石分解結束，方解石開始分解，鈣黃長石少量形成；800°C時赤泥原料中C-S-H凝膠分解成i3-C2S。盡管高溫處理時赤泥中P-C2S晶體明顯增多，但是由于P-C2S活性發(fā)揮慢，因此對水化早期的膠凝活性影響不大。在800°C煅燒赤泥時，赤泥中四配位鋁部分轉化為六配位鋁，因此含鋁礦物的活性降低；600攝氏度時煅燒赤泥中已經(jīng)脫水的含鋁礦物更易于水化，其活性高于未經(jīng)熱處理的赤泥。利用工業(yè)廢棄物赤泥、煤矸石為原料，變廢為寶，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)保效益?；旌喜牧响褵郎囟鹊停?jié)約能源。
圖I為赤泥煅燒前后的XRD圖；圖2為煤矸石煅燒前的XRD具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。實例一將赤泥、煤矸石混合經(jīng)過處理煅燒30分鐘后的復合混合材與水泥熟料、石膏按表I所示比例混合，粉磨后完全通過O. 075mm篩，然后放入水泥凈漿攪拌機，按水灰比O. 5加水，慢速攪拌120秒，停止15秒，快速攪拌120秒后停機，將凈漿裝入20 X 20 X 20mm的模具中，標準養(yǎng)護，測試其在2d、28d的強度。實驗結果見表I。
實例二將赤泥、脫硫石膏經(jīng)過處理煅燒30分鐘與水泥熟料按表I所示比例混合，粉磨完全通過O. 075mm篩，然后放入水泥凈漿攪拌機，按水灰比O. 5加水，慢速攪拌120秒，停止15秒，快速攪拌120秒后停機，將凈漿裝入20 X 20 X 20mm的模具中，測試其在2d、28d的強度。實驗結果見表I ;表I不同溫度煅燒復合混合材強度(表中比例均為重量百分比)
權利要求
1.一種含赤泥或煤矸石的早強型水泥混合材制備方法，其特征在于，將赤泥、煤矸石或脫硫石膏、赤泥分別按以下重量比例混合赤泥脫硫石膏=8 : 2 6 : 4 ;赤泥煤矸石=3 : 7 5 : 5;然后粉磨、煅燒，煅燒溫度為600-800°C，煅燒后將赤泥、煤矸石與水泥熟料、石膏復合，或者將脫硫石膏、赤泥與水泥熟料復合得到的復合混合材能提高水泥的凈漿早期強度。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述赤泥和煤矸石按3 7混合、赤泥和脫硫石膏按6 4混合后在750°C煅燒后，煅燒時間不少于45分鐘，得到的復合混合材的早期強度和后期強度最高。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含赤泥或煤矸石的早強型水泥混合材制備方法，將赤泥、煤矸石或脫硫石膏、赤泥分別按以下重量比例混合赤泥∶脫硫石膏＝8∶2～6∶4；赤泥∶煤矸石＝3∶7～5∶5；然后粉磨、煅燒，煅燒溫度為600-800℃，煅燒后將赤泥、煤矸石與水泥熟料、石膏復合，或者將脫硫石膏、赤泥與水泥熟料復合得到的復合混合材能提高水泥的凈漿早期強度。利用赤泥、煤矸石等工業(yè)廢棄物復合得到的復合混合材，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益，并且該早強性水泥混合材燒成溫度低，節(jié)約能源，符合國家節(jié)能環(huán)保的戰(zhàn)略方針，具有良好的發(fā)展前景。
文檔編號C04B7/153GK102718417SQ20121020105
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權日2012年6月18日
發(fā)明者劉瓊, 宋志洋, 廖建國, 張義順, 朱伶俐, 謝玉芬, 趙宇, 馬倩 申請人:河南理工大學