一种利用油页岩飞灰制备少熟料水泥的方法

摘要

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种利用油页岩冶炼飞灰替代部分水泥熟料制备少熟料水泥的方法。其特征是各种原料按照以下质量百分比混磨：油页岩飞灰50～74％；水泥熟料20～28％；无水石膏或半水石膏或二水石膏或脱硫石膏或氟石膏或磷石膏或其中任意几种石膏的混合物2～8％；硫酸钠或芒硝或硫酸钠芒硝二者的混合物1～4％、生石灰或电石渣或生石灰电石渣二者的混合物2～8％、萘系高效减水剂或三聚氰胺系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂或其中任意几种减水剂的混合物0.1～2％，最终得到比表面积为480～680m2/kg的混合胶凝材料。本发明能够大比例使用油页岩飞灰、少掺水泥熟料，通过采用油页岩飞灰替代部分水泥熟料，实现了油页岩冶炼飞灰的资源化处理，减少了环境污染。

权利要求

1.一种利用油页岩飞灰制备少熟料水泥的方法，其特征是具体制备步骤为：

(1).利用磨机将颗粒较大的原料分别磨细，磨细后各种原料的比表面积分别达到：油页岩飞灰700～900m2/kg、水泥熟料280～420m2/kg、无水石膏或半水石膏或二水石膏或脱硫石膏或氟石膏或磷石膏或其中任意几种石膏的混合物370～510m2/kg、硫酸钠或芒硝或硫酸钠芒硝二者的混合物200～350m2/kg、生石灰或电石渣或生石灰电石渣二者的混合物350～500m2/kg、萘系高效减水剂或三聚氰胺系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂或其中任意几种减水剂的混合物350～520m2/kg；

(2).将步骤(1)中得到的各种原料按照以下质量百分比混磨：油页岩飞灰50～74％；水泥熟料20～28％；无水石膏或半水石膏或二水石膏或脱硫石膏或氟石膏或磷石膏或其中任意几种石膏的混合物2～8％；硫酸钠或芒硝或硫酸钠芒硝二者的混合物1～4％、生石灰或电石渣或生石灰电石渣二者的混合物2～8％、萘系高效减水剂或三聚氰胺系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂或其中任意几种减水剂的混合物0.1～2％，最终得到比表面积为480～680m2/kg的混合胶凝材料。

2.如权利要求1所述一种利用油页岩飞灰制备少熟料水泥的方法，其特征是所述的油页岩飞灰的主要化学成份的质量百分比为：SiO2 40～60％；Al2O3 25～45％；Fe2O3 0.1～10％；FeO 0.1～10％；MgO 0.01～5％；CaO 0.01～5％；K2O 0.01～5％；Na2O 0.01～5％；烧失量0.1～10％；其它0.1～1％。

3.如权利要求1所述一种利用油页岩飞灰制备少熟料水泥的方法，其特征是所述的水泥熟料的主要化学成份的质量百分比为：CaO 60～70％；SiO2 15～23％；Al2O33～8％；Fe2O3 3～9％；MgO 0.01～5％；fCaO 0.1～15％；烧失量0.1～1％；其它0.1～1％。

说明书

技术领域：

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种利用油页岩冶炼飞灰替代部分水泥熟料制备少熟料水泥的方法。

背景技术：

目前，世界传统原油供应日趋紧张，储存在油页岩中的原油越来越受到重视，油页岩已成为一种重要的替代能源。世界上的油页岩储量约为4750亿吨，相当于已探明的天然原油可采储量的5.4倍。中国的油页岩储量居世界第4位，已探明的油页岩储量为329.89亿吨，油页岩能源的利用至今已有70多年的历史。

在巨大的经济利益和远大的开发前景的吸引下，油页岩的开采与炼油技术近几年得到了快速发展。然而，在油页岩提炼页岩油和油页岩燃烧过程中会产生大量灰渣，如果直接丢弃，将占用大量土地，灰渣会产生空气污染，其所含的金属元素和微量元素能渗入地下水体中，造成严重的环境污染，危害人类的生产和生活。因此，充分合理的利用油页岩灰渣，既能变废为宝，产生重要的经济意义，又可保护环境、为实现开采无废弃物化做出重大贡献。

国内外对油页岩冶炼残渣综合利用技术的研究已有几十年的历史，但目前的利用技术中残渣主要被用作水泥的混合材(掺量最高可达30％)和水泥生料的原料等，这同时要消耗大量的石灰石和燃料，排出大量CO2及其它污染物。

发明内容

本发明目的在于通过采用油页岩飞灰替代部分水泥熟料，实现油页岩冶炼飞灰的资源化处理，减少环境污染。相对于传统的硅酸盐水泥生产工艺，该方法减少了水泥生产过程中的能源消耗与环境污染，降低了生产成本。
一种利用油页岩飞灰制备少熟料水泥的方法，具体步骤如下：
1.利用磨机将颗粒较大的原料分别磨细，磨细后各种原料的比表面积分别达到：油页岩飞灰700～900m2/kg、水泥熟料280～420m2/kg、无水石膏或半水石膏或二水石膏或脱硫石膏或氟石膏或磷石膏或其中任意几种石膏的混合物370～510m2/kg、硫酸钠或芒硝或二者的混合物200～350m2/kg、生石灰或电石渣或二者的混合物350～500m2/kg、萘系高效减水剂或三聚氰胺系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂或其中任意几种减水剂的混合物350～520m2/kg。
2.将步骤1中得到的各种原料按照以下质量百分比混磨：油页岩飞灰50～74％；水泥熟料20～28％；无水石膏或半水石膏或二水石膏或脱硫石膏或氟石膏或磷石膏或其中任意几种石膏的混合物2～8％；硫酸钠或芒硝或二者的混合物1～4％、生石灰或电石渣或二者的混合物2～8％、萘系高效减水剂或三聚氰胺系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂或其中任意几种的混合物0.1～2％，最终得到比表面积为480～680m2/kg的混合胶凝材料。该混合胶凝材料按GB175-1999进行强度及安定性检测，均能达到高标号水泥的性能要求。
如上所述的油页岩飞灰的主要化学成份的质量百分比为：SiO2 40～60％；Al2O325～45％；Fe2O3 0.1～10％；FeO 0.1～10％；MgO 0.01～5％；CaO 0.01～5％；K2O0.01～5％；Na2O 0.01～5％；烧失量0.1～10％；其它0.1～1％。
如上所述的水泥熟料的主要化学成份的质量百分比为：CaO 60～70％；SiO215～23％；Al2O3 3～8％；Fe2O3 3～9％；MgO 0.01～5％；fCaO 0.1～15％；烧失量0.1～1％；其它0.1～1％。
本发明能够大比例使用油页岩飞灰(可达60％以上)、少掺水泥熟料(30％以下)，通过采用油页岩飞灰替代部分水泥熟料，实现了油页岩冶炼飞灰的资源化处理，减少了环境污染。相对于传统的硅酸盐水泥生产工艺，该方法减少了水泥生产过程中的能源消耗与环境污染，降低了生产成本。该方法制备的少熟料水泥完全能够满足建筑工业的需要。
具体实施方式：
实施例1：
步骤1.利用磨机将颗粒较大的原料分别磨细，磨细后各种原料的比表面积分别达到：油页岩飞灰755m2/kg、水泥熟料297m2/kg、半水石膏420m2/kg、芒硝276m2/kg、生石灰391m2/kg、三聚氰胺系高效减水剂370m2/kg。
步骤2.将质量百分比为21.5％的水泥熟料、64％的油页岩飞灰、5.5％的半水石膏、2.5％的芒硝、6％的生石灰以及0.5％的三聚氰胺系高效减水剂一起混磨至比表面积为530m2/kg，所得混合胶凝材料按GB175-1999标准进行强度及安定性检测结果见表1。
表1  实施例1所得产品的基本性能

实施例2：
步骤1.利用磨机将颗粒较大的原料分别磨细，磨细后各种原料的比表面积分别达到：油页岩飞灰810m2/kg、水泥熟料335m2/kg、无水石膏382m2/kg、硫酸钠305m2/kg、生石灰441m2/kg、萘系高效减水剂412m2/kg。
步骤2.将质量百分比为24.5％的水泥熟料、64％的油页岩飞灰、6％的无水石膏、2％的硫酸钠、3％的生石灰以及0.5％的萘系高效减水剂一起混磨至比表面积为520m2/kg，所得混合胶凝材料按GB175-1999标准进行强度及安定性检测结果见表2。
表2  实施例2所得产品的基本性能

实施例3：
步骤1.利用磨机将颗粒较大的原料分别磨细，磨细后各种原料的比表面积分别达到：油页岩飞灰723m2/kg、水泥熟料362m2/kg、无水石膏453m2/kg、芒硝279m2/kg、生石灰339m2/kg、萘系高效减水剂453m2/kg。
步骤2.将质量百分比为23.5％的水泥熟料、63％的油页岩飞灰、8％的无水石膏、1％的芒硝、4％的生石灰以及0.5％的萘系高效减水剂一起混磨至比表面积为497m2/kg，所得混合胶凝材料按GB175-1999标准进行强度及安定性检测结果见表3。
表3  实施例3所得产品的基本性能

实施例4：
步骤1.利用磨机将颗粒较大的原料分别磨细，磨细后各种原料的比表面积分别达到：油页岩飞灰823m2/kg、水泥熟料406m2/kg、二水石膏429m2/kg、硫酸钠326m2/kg、电石渣472m2/kg、三聚氰胺系高效减水剂491m2/kg。
步骤2.将质量百分比为26.5％的水泥熟料、63％的油页岩飞灰、5％的二水石膏、2％的硫酸钠、3％的电石渣以及0.5％的三聚氰胺系高效减水剂一起混磨至比表面积为520m2/kg，所得混合胶凝材料按GB175-1999标准进行强度及安定性检测结果见表4。
表4  实施例4所得产品的基本性能