本發(fā)明屬于節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種綠色水泥及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，人類社會(huì)的每一步發(fā)展，幾乎都離不開水泥，人們利用水泥建造高樓大廈、鋪筑道路、架設(shè)橋梁、修建地鐵等，進(jìn)行著大規(guī)模的人類社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)活動(dòng)，極大地改善了人類居住、工作和出行環(huán)境，然而在水泥的使用給人類帶來極大方便的同時(shí)，也給我們的生態(tài)環(huán)境帶來巨大的負(fù)面影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明世界建筑業(yè)消耗資源、能源占其總消耗量的40％。從資源和能源消耗看，生產(chǎn)一噸硅酸鹽水泥熟料平均約消耗石灰石1.3噸、黏土0.2噸、標(biāo)準(zhǔn)煤0.23噸和電75千瓦時(shí)，同時(shí)排放co2、nox、sox及粉塵。
綠色水泥就是利用各種廢棄物，包括各種工業(yè)廢料、廢渣等作為原料來制造水泥，多用工業(yè)廢料，少用熟料，節(jié)約天然資源、能源的消耗，減少污染物排放。隨著水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)的大力推廣，全社會(huì)對循環(huán)經(jīng)濟(jì)的高度重視，綠色水泥的發(fā)展越來越被人們認(rèn)同。
硅鈣渣是高鋁粉煤灰燒結(jié)法提取氧化鋁后的殘?jiān)渲饕煞譃楣杷岫}，硅鈣渣中堿含量為3％-8％，這為硅鈣渣的資源化處理帶來了極大的不便。鋰渣是鋰輝石硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰等鋰鹽后產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，每生產(chǎn)1t碳酸鋰，要產(chǎn)生8-10t的鋰渣。這些廢渣的堆置不僅會(huì)占用大量土地，還會(huì)造成揚(yáng)塵、污染地下水資源等，對環(huán)境造成二次污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對上述問題，公開了一種綠色水泥，可以有效解決工業(yè)廢渣堆存對環(huán)境的污染，還可以減少因水泥熟料生產(chǎn)帶來的資源和能源消耗以及污染物的排放。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，一種綠色水泥，由以下重量份數(shù)的原料組成：熟料10-25份、石膏3-7份、硅鈣渣30-50份、冶煉渣20-45份、鋰渣3-8份、聚合鋁鹽0.05-0.15份、助磨劑0.01-0.03份、增強(qiáng)劑0.05-0.5份。
所述熟料為硅酸鹽水泥熟料。
所述石膏為天然石膏、脫硫石膏中的一種或兩種。
所述硅鈣渣為高鋁粉煤灰燒結(jié)法提取氧化鋁后的殘?jiān)?/p>
優(yōu)選的，所述硅鈣渣為預(yù)脫硅堿-石灰燒結(jié)法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產(chǎn)生的廢渣。
所述冶煉渣為金屬冶煉過程中產(chǎn)生的廢渣。
優(yōu)選的，所述冶煉渣為鋼渣、?；郀t礦渣、鎳鐵渣中的一種。
所述鋰渣是利用鋰輝石經(jīng)過1200℃高溫煅燒后用硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰過程中，碳酸鋰熟料經(jīng)浸出、過濾、洗滌產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
所述聚合鋁鹽為聚合氯化鋁或聚合硫酸鋁。
優(yōu)選的，所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺或醋酸丁酯。
所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉組成。
優(yōu)選的，所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比4-8:1組成。
更優(yōu)選的，所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比6:1組成。
一種綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機(jī)粉磨至比表面積在330-360m2/kg之間，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應(yīng)1-3天后，在120-200℃范圍煅燒0.5-1h后冷卻至常溫，用球磨機(jī)粉磨5-10min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁鹽、增強(qiáng)劑用混料機(jī)混合均勻，即得所述綠色水泥。
本發(fā)明中，熟料能提高體系堿度，腐蝕廢渣表面玻璃體，加速廢渣的水化反應(yīng)，同時(shí)熟料還起到晶種的作用，在增加水化產(chǎn)物的同時(shí)，能誘發(fā)體系內(nèi)水化速率加快。硅鈣渣的主要成分c2s是一種水化后可產(chǎn)生膠凝性的物質(zhì)，且硅鈣渣中含有一定量的堿金屬氧化物，使硅鈣渣可以作為堿激發(fā)劑激發(fā)其它混合材料，產(chǎn)生膠凝活性，ca的硅酸鹽在堿性體系中還可以水化產(chǎn)生ca(oh)2與周圍的硅酸鹽凝膠黏結(jié)在一起形成多相凝結(jié)核，加速漿體的凝結(jié)。聚合鋁鹽中存在著大量的al-o-al鍵，在堿性環(huán)境下，al-o-al鍵發(fā)生斷裂，在水泥漿體中提供了大量的al-o鍵，可與so42-及ca2+離子結(jié)合生成鈣礬石，加速水化反應(yīng)。由于鋰渣產(chǎn)生與經(jīng)酸化、浸濾、洗滌而提取鋰鹽后而排出的廢渣，因此廢渣中含有一定的殘留酸等酸性物質(zhì)。鋰渣和鈣硅渣復(fù)合，可以中和掉一部分鈣硅渣中的堿性物質(zhì)，降低水泥堿度，改善水泥因?yàn)閴A度高而出現(xiàn)的堿骨料反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)以及需水量高、坍落度損失大等問題。氯化磷酸三鈉可與體系中的ca2+離子形成結(jié)晶，加速ca2+的溶出，促進(jìn)強(qiáng)度發(fā)展。n-甲基二乙醇胺和醋酸丁酯對顆粒均有較好的分散效果，可以提高粉磨效率。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明用鈣硅渣、鋰渣直接作為混合材生產(chǎn)綠色水泥，避免二次處理造成的人力、物力消耗，工藝簡單。
(2)本發(fā)明可有效處理工業(yè)固體廢棄物，節(jié)約了大量的能源和資源，減少了環(huán)境污染，為硅鋁渣和冶煉渣的綜合利用開辟了一條有效途徑。
具體實(shí)施方式
以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種綠色水泥，由以下重量份數(shù)的原料組成：熟料10份、石膏7份、硅鈣渣30份、冶煉渣45份、鋰渣3份、聚合鋁鹽0.15份、助磨劑0.01份、增強(qiáng)劑0.5份。
所述熟料為硅酸鹽水泥熟料。
所述石膏為天然石膏。
所述硅鈣渣為高鋁粉煤灰燒結(jié)法提取氧化鋁后的殘?jiān)?/p>
所述冶煉渣為鋼渣。
所述鋰渣是利用鋰輝石經(jīng)過1200℃高溫煅燒后用硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰過程中，碳酸鋰熟料經(jīng)浸出、過濾、洗滌產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺。
所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比4:1組成。
一種綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、天然石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機(jī)粉磨至比表面積3302/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應(yīng)1天后，200℃煅燒0.5h后冷卻至常溫，用球磨機(jī)粉磨10min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強(qiáng)劑用混料機(jī)混合均勻，即得所述綠色水泥。
實(shí)施例2
一種綠色水泥，由以下重量份數(shù)的原料組成：熟料25份、石膏3份、硅鈣渣50份、冶煉渣20份、鋰渣8份、聚合鋁鹽0.05份、助磨劑0.03份、增強(qiáng)劑0.05份。
所述石膏為脫硫石膏。
所述硅鈣渣為預(yù)脫硅堿-石灰燒結(jié)法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產(chǎn)生的廢渣。
所述冶煉渣為粒化高爐礦渣。
所述聚合鋁鹽指聚合氯化鋁。
所述助磨劑為醋酸丁酯。
所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比8:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、脫硫石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機(jī)粉磨至比表面積360m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應(yīng)3天后，120℃煅燒1h后冷卻至常溫，用球磨機(jī)粉磨5min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強(qiáng)劑用混料機(jī)混合均勻，即得所述綠色水泥。
實(shí)施例3
一種綠色水泥，由以下重量份數(shù)的原料組成：熟料20份、石膏5份、硅鈣渣40份、冶煉渣30份、鋰渣6份、聚合鋁鹽0.1份、助磨劑0.02份、增強(qiáng)劑0.3份。
所述石膏由天然石膏和脫硫石膏按重量比2:1組成。
所述硅鈣渣為預(yù)脫硅堿-石灰燒結(jié)法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產(chǎn)生的廢渣。
所述冶煉渣為鎳鐵渣。
所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺、。
所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比6:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機(jī)粉磨至比表面積350m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應(yīng)2天后，160℃煅燒0.8h后冷卻至常溫，用球磨機(jī)粉磨8min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強(qiáng)劑用混料機(jī)混合均勻，即得所述綠色水泥。
實(shí)施例4
一種綠色水泥，由以下重量份數(shù)的原料組成：熟料15份、石膏5份、硅鈣渣45份、冶煉渣30份、鋰渣7份、聚合鋁鹽0.09份、助磨劑0.018份、增強(qiáng)劑0.25份。
所述石膏為脫硫石膏。
所述冶煉渣為鎳鐵渣。
所述聚合鋁鹽為聚合氯化鋁。
所述助磨劑為醋酸丁酯。
所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比1:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、脫硫石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機(jī)粉磨至比表面積350m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應(yīng)1.5天后，160℃煅燒0.9h后冷卻至常溫，用球磨機(jī)粉磨7min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強(qiáng)劑用混料機(jī)混合均勻，即得所述綠色水泥。
實(shí)施例5
一種綠色水泥，由以下重量份數(shù)的原料組成：熟料16份、石膏4份、硅鈣渣48份、冶煉渣23份、鋰渣5份、聚合鋁鹽0.12份、助磨劑0.02份、增強(qiáng)劑0.15份。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、天然石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機(jī)粉磨至比表面積在330-360m2/kg之間，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應(yīng)1-3天后，在120-200℃范圍煅燒0.5-1h后冷卻至常溫，用球磨機(jī)粉磨5-10min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強(qiáng)劑用混料機(jī)混合均勻，即得所述綠色水泥。
對比例1
一種綠色水泥，由以下重量份數(shù)的原料組成：熟料20份、石膏5份、硅鈣渣40份、冶煉渣30份、鋰渣6份、助磨劑0.02份、增強(qiáng)劑0.3份。
所述石膏由天然石膏和脫硫石膏按重量比2:1組成。
所述硅鈣渣為預(yù)脫硅堿-石灰燒結(jié)法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產(chǎn)生的廢渣。
所述冶煉渣為鎳鐵渣。
所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺、。
所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比6:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機(jī)粉磨至比表面積350m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應(yīng)2天后，160℃煅燒0.8h后冷卻至常溫，用球磨機(jī)粉磨8min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強(qiáng)劑用混料機(jī)混合均勻，即得所述綠色水泥。
對比例2
一種綠色水泥，由以下重量份數(shù)的原料組成：熟料20份、石膏5份、硅鈣渣40份、冶煉渣30份、鋰渣6份、聚合鋁鹽0.1份、助磨劑0.02份。
所述石膏由天然石膏和脫硫石膏按重量比2:1組成。
所述硅鈣渣為預(yù)脫硅堿-石灰燒結(jié)法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產(chǎn)生的廢渣。
所述冶煉渣為鎳鐵渣。
所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺、。
所述增強(qiáng)劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比6:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機(jī)粉磨至比表面積350m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應(yīng)2天后，160℃煅燒0.8h后冷卻至常溫，用球磨機(jī)粉磨8min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強(qiáng)劑用混料機(jī)混合均勻，即得所述綠色水泥。
性能測試
將實(shí)施例1-5及對比例1-2的水泥按gb/t1346-2001的方法測定標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性；按gbt17671-1999測定膠砂強(qiáng)度；結(jié)果見表1。
表1性能測試結(jié)果
最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。