一种用工业废渣生产建筑胶凝剂的工艺方法

摘要

本发明公开了一种用工业废渣生产建筑胶凝剂的工艺方法，所述胶凝剂由活性剂、石膏、水泥熟料和矿渣组成，活性剂由含氧化铝废渣、石灰渣和碱金属硫酸盐废渣组成，先将1-50%wt的含氧化铝废渣、1-50%wt的碱金属硫酸盐废渣和2-90%wt的石灰渣干燥破碎筛分成粒度小于5mm，再将其混合制成活性剂，将重量比为80～100﹕0～20的高炉水渣和粉煤灰破碎筛分混合成矿渣，再将重量比为4∶4∶8~30∶84~62的活性剂、石膏、水泥熟料、矿渣加入球磨机进行研磨，使其表面积达到420～500㎡/g。本发明充分利用了工业废渣，不仅能确保胶凝剂质量，降低建筑用胶凝剂生产成本，而且不需要消耗燃料，节约了能源，又不会污染环境。

权利要求

1. 一种用工业废渣生产建筑胶凝剂的工艺方法，其特征在于：所述建筑胶凝剂由活性剂、石膏、水泥熟料和矿渣组成，所述活性剂由含氧化铝废渣、石灰渣和碱金属硫酸盐废渣组成，所述矿渣为高炉水渣或高炉水渣与粉煤灰混合物，并按下述工艺方法制备而成：（1） 先将1-50%wt的含氧化铝废渣、1-50%wt的碱金属硫酸盐废渣和2-90%wt的石灰渣分别干燥破碎筛分成粒度小于5mm，再将其混合制成活性剂，（2） 将高炉水渣或重量比为80～99﹕1～20的高炉水渣和粉煤灰分别干燥破碎筛分混合成矿渣，（3） 再将重量比为4﹕4﹕8~30﹕84~62的活性剂、石膏、水泥熟料、矿渣加入球磨机进行研磨混合，使其表面积达到420~500㎡/g。

2.根据权利要求1所述的一种用工业废渣生产建筑胶凝剂的工艺方法，其特征在于：所述含氧化铝废渣为煅烧铝钒土废渣、氧化铝废渣。

3.根据权利要求1所述的一种用工业废渣生产建筑胶凝剂的工艺方法，其特征在于：所述碱金属硫酸盐废渣为无水硫酸钠废渣、无水硫酸钾废渣。

说明书

一种用工业废渣生产建筑胶凝剂的工艺方法

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑材料，尤其是涉及一种用工业废渣生产可代替水泥的建筑胶凝剂的工艺方法。

背景技术

[0002] 1824年英国人阿斯普丁（Joseph Aspdin）用石灰石和粘土烧制成水泥，近两百年来，水泥生产一直采用石灰石和煤炭，采用两磨一烧工艺生产，消耗大量能源，排放大量的温室气体二氧化碳，严重破坏了环境。目前在生产水泥中，也添加部分炼铁高炉水渣和粉煤灰，但添加比例很少。如果要增加高炉水渣或粉煤灰使用量，就要直接添加NaOH、有机胺、氯化钙、食盐等物质，这样不仅增加成本，且带进不利于后期强度的有机质以及有腐蚀性氯离子等有害元素，质量不易控制。

发明内容

[0003] 针对上述现有技术中水泥生产添加高炉水渣和粉煤灰等工业废渣存在的问题，本发明提供了一种利用工业废渣可生产出代替水泥的建筑胶凝剂，既不需要消耗燃料，又不会排放二氧化碳温室气体的工艺方法。

[0004] 本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述用工业废渣生产的建筑胶凝剂由活性剂、石膏、水泥熟料和矿渣组成，所述活性剂由含氧化铝废渣、石灰渣和碱金属硫酸盐废渣组成，所述矿渣为高炉水渣或高炉水渣与粉煤灰混合物，并按下述工艺方法制备而成：（1） 先将1-50%wt的含氧化铝废渣、1-50%wt的碱金属硫酸盐废渣和2-90%wt的石灰渣分别干燥破碎筛分成粒度小于5mm，再将其混合制成活性剂，
（2） 将高炉水渣干燥破碎筛分制成矿渣，或将重量比为80～99﹕1～20的高炉水渣和粉煤灰干燥破碎筛分后混合制成矿渣，
（3） 再将重量比为4﹕4﹕8~30﹕84~62的活性剂、石膏、水泥熟料、矿渣加入球磨机进行研磨混合，使其表面积达到420~500㎡/g。

[0005] 所述含氧化铝废渣优选煅烧铝钒土废渣、氧化铝废渣。

[0006] 所述碱金属硫酸盐废渣是指在工业生产的无水硫酸钠、硫酸钾废渣。

[0007] 所述高炉水渣由于具有潜在的水硬胶凝性能，可以作为优质的水泥原料；所述粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害；所述含氧化铝废渣优选煅烧铝矾土废渣和氧化铝废渣，煅烧铝矾土主要用于高铝瓷质耐磨材料，工业陶瓷等，对三氧化二铝含量要求比较高，对影响白度铁含量有严格限制，往往煅烧后三氧化二铝含量低和含铁高的铝矾土就废弃，严重浪费煅烧燃料和影响环境；本发明优选在生成粘胶纤维等化纤或甲酸等产品过程，产生的大量工业废渣硫酸钠。此废渣因纯度偏低或含某些有气味的杂质，影响其再其他领域使用，往往直接填埋或堆放影响环境。

[0008] 本发明基本要点利用碱金属硫酸盐废渣中的Na2SO4（K2SO4）和CaO在本发明物水化过程发生化学反应中生成含有NaOH（KOH）和CaSO4的活性剂，NaOH和CaSO4可以激发高炉水渣或高炉水渣与粉煤灰，使其具有潜在的水硬胶凝性能，煅烧铝矾土含有大量的活性氧化铝，与Ca(OH)2反应生成铝酸钙，能迅速提高本发明的早期抗压和抗折等物理强度，能代替水泥用于建筑。本发明充分利用了工业废渣，变废为宝，不仅能确保胶凝剂质量，降低建筑用胶凝剂生产成本，而且不需要消耗燃料，节约了能源，又不会污染环境，是一种新型的环保型建筑用胶凝剂。

[0009] 相关部分化学反应方程式如下：HCOONa+H2SO4=HCOOH+Na2SO4
Na2SO4+Ca(OH)2=2NaOH+ CaSO4。

具体实施方式

[0010] 实施例一：第一步：将煅烧铝矾土废渣、石灰渣、结块的硫酸钠废渣干燥破碎筛分，要求粒径小于
5mm。取煅烧铝矾土废渣1kg、含无水硫酸钠废渣1kg 、石灰渣2kg混合均匀，配制成活性剂，第二步：取10.0kg干燥的高炉水渣破碎筛分制成矿渣，
第三步：取第一步制成的活性剂0.2kg，干燥石膏0.2kg，水泥熟料0.5kg，第二步制成的矿渣4.1kg加入试验球磨机进行研磨，使其表面积达到420~500㎡/g并充分均化32.5级建筑胶凝剂。

[0011] 抽取本实施例1生产的胶凝剂实验测试：按32.5级矿渣硅酸盐水泥各项物理性能标准测其各项性能指标：取3.6kg上述制的建筑胶凝剂与10.8kg标准砂、1.8kg水做成两组12个标准混凝土试块。

[0012]进行细度、SO3含量、MgO含量、烧失量、初凝时间、终凝时间测定，将两组12个标准混凝土试块分两组进行3天、28天的各项性能测试结果如下：
表1（国家标准为矿渣32.5水泥国家标准）
实施例二：
第一步：将氧化铝废渣、石灰渣、结块的硫酸钾干燥破碎筛分，要求粒径小于5mm。取氧化铝废渣2kg、含无水硫酸钾废渣2kg 、石灰渣4kg混合均匀， 配制成活性剂，第二步：取8.5kg干燥的高炉水渣和1.5kg粉煤灰破碎筛分后混合制成矿渣，第三步：取第一步制成的活性剂0.2kg，干燥石膏0.2kg，水泥熟料1.5kg，第二步制成的矿渣3.1kg加入试验球磨机进行研磨，使其表面积达到420~500㎡/g并充分均化42.5级建筑胶凝剂。

[0013] 抽取本实施例2生产的胶凝剂实验测试：按42.5级矿渣硅酸盐水泥各项物理性能标准测其各项性能指标：取3.6kg上面制的建筑胶凝剂与10.8kg标准砂、1.8kg水做成两组12个标准混凝土试块。

[0014] 进行细度、SO3含量、MgO含量、烧失量、初凝时间、终凝时间测定，将两组12个标准混凝土试块分两组进行3天、28天、的各项性能测试结果如下：表2（国家标准为矿渣42.5水泥国家标准）
实施例三：
第一步：将煅烧铝钒土废渣、石灰渣、结块的硫酸钾干燥破碎筛分，要求粒径小于5mm。
取煅烧铝钒土废渣3kg、含无水硫酸钾废渣1kg 、石灰渣6kg混合均匀， 配制成活性剂，第二步：取9.0kg干燥的高炉水渣和1.0kg粉煤灰破碎筛分后混合制成矿渣，第三步：取第一步制成的活性剂0.2kg，干燥石膏0.2kg，水泥熟料1.0kg，第二步制成的矿渣3.6kg加入试验球磨机进行研磨，使其表面积达到420~500㎡/g并充分均化42.5级建筑胶凝剂。

[0015] 抽取本实施例3生产的胶凝剂实验测试：按42.5级矿渣硅酸盐水泥各项物理性能标准测其各项性能指标：取3.6kg上面制的建筑胶凝剂与10.8kg标准砂、1.8kg水做成两组12个标准混凝土试块。

[0016] 进行细度、SO3含量、MgO含量、烧失量、初凝时间、终凝时间测定，将两组12个标准混凝土试块分两组进行3天、28天、的各项性能测试结果如下：表3（国家标准为矿渣42.5水泥国家标准）