一种无熟料白水泥

摘要

本发明公开了一种无熟料白水泥，是由以下重量份的原料组成的：矿渣粉65‑85份，石膏3‑6份，抛光砖废渣粉5‑10份，电石渣粉3‑13份，重质碳酸钙3‑5份，水化促进剂0.3‑1份。本发明的白水泥，大量利用矿渣、抛光砖废渣和电石渣，不需要经过煅烧处理，显著降低生产能耗，既可以降低生产成本，又能改善生态环境；本发明的水化促进剂可以缩短水泥水化中的潜伏期，促进矿物颗粒水化，提高水泥基材料的早期强度。

权利要求

1.一种无熟料白水泥，其特征在于，是由以下重量份的原料组成的：矿渣粉65-85份，石膏3-6份，抛光砖废渣粉5-10份，电石渣粉3-13份，重质碳酸钙3-5份，水化促进剂0.3-1份；

所述石膏是由天然二水石膏粉磨至比表面积大于500m2/kg得到的；

所述抛光砖废渣粉是由抛光砖在研磨抛光过程形成的废渣粉磨到45μm筛余小于3%而得到的；

所述电石渣粉含水量小于2%，白度大于70%，80μm筛余小于5%，氧化钙含量大于60%；

所述重质碳酸钙白度大于90%，CaCO3含量大于99%，其中＜5μm的颗粒大于60%；

所述水化促进剂是由以下步骤制备得到的：按二甲基二烯丙基氯化铵：丙烯酰胺：有机酸的摩尔比为1：0.2-2：0.2-2的配料加入装有反应物总质量20-60%蒸馏水和占反应物总质量1-2%的甲基丙烯磺酸钠的反应釜中，通氮除氧10-20min后，滴加占反应物总质量0.5-5%、质量比为1:0.5-2的吊白块和双氧水作为引发剂，反应3-8 h得到分子量在2000-8000范围的共聚物水溶液即为水化促进剂；

所述有机酸为衣康酸、马来酸和丙烯酸中的一种。

2.根据权利要求1所述的无熟料白水泥，其特征在于，所述矿渣粉的白度大于80%，80μm筛余小于10%，氧化铁含量小于0.5%，TiO2的含量小于0.5%，Mn2O3含量小于0.3%，Cr2O3含量小于0.1%，碱度大于0.9，质量系数在1.6以上。

说明书

一种无熟料白水泥

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种无熟料白水泥。

背景技术

[0002] 粒化高炉矿渣（简称矿渣）是炼铁时排出的以硅酸钙、铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬而急冷处理后形成的粒状活性材料。一般含有80-90%的玻璃相，其主要矿物为硅酸二钙、钙铝黄长石、镁黄长石、钙长石等。矿渣的化学成分一般为CaO35-45%、SiO225-40%、Al2O36-15%、FeO0.5-1%。矿渣的质量系数（CaO+MgO+AL2O3）/（SiO2+MnO+TiO2）越大，矿渣的活性越高，即CaO、Al2O3含量高、SiO2含量低的矿渣活性高。粒化高炉矿渣中的玻璃体含量越多，其潜在水硬性也越好，但其易磨性也越差，粉磨效率低，并且矿渣单独粉磨所消耗的能耗较高。

[0003] 电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，乙炔是基本有机合成工业的重要原料之一，1吨电石加水可生成300多公斤乙炔气，同时生成10吨含固量约12%的工业废液，俗称电石渣浆，电石渣经进一步脱水，其含水率仍达40%-50%，呈浆糊状，在运输途中易渗漏污染路面，由于电石废渣及渗滤液呈强碱性，长期堆积不但占用大量土地，而且对土地有严重的侵蚀作用。

[0004] 抛光砖在烧制后，需要进行前磨边、刮平、粗抛、精抛、后磨边等程序，在这些过程中产生的固体废料称为抛光砖废渣。 随着抛光砖产量的增加，其生产过程中产生的抛光废渣越来越多。大量的抛光废渣，如果不加以利用，任其积累下去，将会对周边环境造成灾难性的破坏。抛光砖抛光废渣的回收利用，每年节约数百万吨的原料，推动我国建筑产业的发展，实现经济与环境协调发展的目标。

[0005] 目前，白水泥在建筑行业的应用非常广泛，普通白水泥是利用含铁量低的黏土、石灰石为主要原料，经过配料、粉磨、成型、煅烧、再粉磨（又称两磨一烧）制成，白水泥的煅烧温度一般在1300-1400℃，能耗大，产品白度低。白水泥一方面拥有普通硅酸盐水泥的胶凝特性和优良的物理力学性能，另一方面又有鲜明的洁白色泽，美观大方。随着国民经济的快速发展，人民对生活环境的要求越来越高，我国白水泥的用量也越来越大，但目前生产白水泥需要先烧制白水泥专用熟料再经粉磨制备，工艺复杂，能耗大，成本也较高，且环境污染严重。

发明内容

[0006] 本发明针对现有技术的缺点，提供了一种强度和白度高、成本低、能耗小的无熟料白水泥，具有显著的经济和社会效益。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

[0008] 一种无熟料白水泥，是由以下重量份的原料组成的：矿渣粉65-85份，石膏3-6份，抛光砖废渣粉5-10份，电石渣粉3-13份，重质碳酸钙3-5份，水化促进剂0.3-1份；

[0009] 所述的，水化促进剂是由以下步骤制备得到的：按二甲基二烯丙基氯化铵：丙烯酰胺：有机酸的摩尔比为1：0.2-2：0.2-2的配料加入装有反应物总质量20-60%蒸馏水和占反应物总质量1-2%的甲基丙烯磺酸钠的反应釜中，通氮除氧10-20min后，滴加占反应物总质量0.5-5%、质量比为1:0.5-2的吊白块和双氧水作为引发剂，反应3-8 h得到分子量在2000-8000范围的共聚物水溶液即为水化促进剂。

[0010] 所述的，矿渣粉的白度大于80%，80μm筛余小于10%，氧化铁含量小于0.5%，TiO2的含量小于0.5%，Mn2O3含量小于0.3%，Cr2O3含量小于0.1%，碱度大于0.9，质量系数在1.6以上。

[0011] 所述的，抛光砖废渣粉是由抛光砖在研磨抛光过程形成的废渣粉磨到45μm筛余小于3%而得到的。

[0012] 所述的，电石渣粉含水量小于2%，白度大于70%，80μm筛余小于5%，氧化钙含量大于60%。

[0013] 所述的，石膏是由天然二水石膏粉磨至比表大于500m2/kg得到的。

[0014] 所述的，重质碳酸钙白度大于90%，CaCO3含量大于99%，其中＜5μm的颗粒大于60%。

[0015] 所述的，有机酸为衣康酸、马来酸和丙烯酸中的一种。

[0016] 本发明，水化促进剂中的季铵基、羧等基团容易与金属离子Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+相成共价键，发生络合，可快速吸附在水泥颗粒物表面，与金属离子形成较稳定的络合物，这些络合物可以缩短水泥水化中的潜伏期，促进矿物颗粒水化，提高水泥基材料早期强度。

[0017] 抛光砖废渣粉具有颗粒粒径小、比表面积高等特性，早期的硅、铝离子溶出量较多，具有较好的火山灰活性。

[0018] 电石渣粉遇水溶解得到Ca(OH)2，可破坏矿渣粉的玻璃体结构，提高矿渣粉的活性；

[0019] 重质碳酸钙的加入有三个作用：1)与矿渣粉中的铝酸盐发生水化反应，生成水化碳铝酸钙，有利于增加白水泥的强度；2)促使水化硅酸钙凝胶在重质碳酸钙颗粒界面成核，加速C-S-H凝胶加速生成，改善重钙与水化产物的界面粘结力，使水化产物结合紧密进一步提高强度；3）增加白水泥的白度和表面光洁度。

[0020] 矿渣粉含有大量的C2S、C3S等矿物，遇水后在Ca(OH)2的碱性激发下，玻璃体结构，水化活性得到激活，可与石膏、抛光砖废渣粉、重质碳酸钙粉等共同水化形成具有适宜强度的白水泥，不仅可以减少白水泥熟料生产中排放的大量CO2、SO2、NOX等有害气体和粉尘，同时还可以消纳大量工业副产物，降低生产成本，具有良好的经济社会效益。

[0021] 本发明的有益效果：

[0022] 1.本发明的白水泥，不需要经过煅烧处理，无废气排放，显著降低生产能耗，具有很好的环境协调性。

[0023] 2.本发明大量利用矿渣、抛光砖废渣和电石渣，显著减轻排废企业的环保压力和排废负担，同时降低建材企业资源短缺的压力，减少矿山开采，既可以降低生产成本，又能改善生态环境，实现了变废为宝。

[0024] 3.本发明的水化促进剂可以缩短水泥水化中的潜伏期，促进矿物颗粒水化，提高水泥基材料的早期强度。

[0025] 4.本发明的无熟料白水泥，白度不低于87，凝结时间初凝不小于45min，终凝不大于600min；安定性合格；3天抗压强度≥17MPa，28天抗压强度≥42.5Mpa；3天抗折强度≥3.5MPa，28天抗折强度≥6.5Mpa，有效保证使用白水泥的工程质量。

具体实施方式

[0026] 实施例1

[0027] 一种无熟料白水泥，是由以下重量份的原料组成的：矿渣粉65份，石膏6份，抛光砖废渣粉10份，电石渣粉13份，重质碳酸钙5份，水化促进剂1份；

[0028] 所述的，水化促进剂是由以下步骤制备得到的：按二甲基二烯丙基氯化铵：丙烯酰胺：衣康酸的摩尔比为1：0.2：2的配料加入装有反应物总质量60%蒸馏水和占反应物总质量1%的甲基丙烯磺酸钠的反应釜中，通氮除氧20min后，滴加占反应物总质量0.5%、质量比为
1:2的吊白块和双氧水作为引发剂，反应3h得到分子量在2000-8000范围的共聚物水溶液即为水化促进剂。

[0029] 所述的，矿渣粉的白度大于80%，80μm筛余小于10%，氧化铁含量小于0.5%，TiO2的含量小于0.5%，Mn2O3含量小于0.3%，Cr2O3含量小于0.1%，碱度大于0.9，质量系数在1.6以上。

[0030] 所述的，抛光砖废渣粉是由抛光砖在研磨抛光过程形成的废渣粉磨到45μm筛余小于3%而得到的。

[0031] 所述的，电石渣粉含水量小于2%，白度大于70%，80μm筛余小于10%，氧化钙含量大于60%。

[0032] 所述的，石膏是由天然二水石膏粉磨至比表大于500m2/kg得到的。

[0033] 所述的，重质碳酸钙白度大于90%，CaCO3含量大于99%，其中＜5μm的颗粒大于60%。

[0034] 实施例2

[0035] 一种无熟料白水泥，是由以下重量份的原料组成的：矿渣粉75份，石膏5份，抛光砖废渣粉9份，电石渣粉10份，重质碳酸钙4份，水化促进剂0.8份；

[0036] 所述的，水化促进剂是由以下步骤制备得到的：按二甲基二烯丙基氯化铵：丙烯酰胺：丙烯酸的摩尔比为1：0.8：1.5的配料加入装有反应物总质量50%蒸馏水和占反应物总质量1.5%的甲基丙烯磺酸钠的反应釜中，通氮除氧15min后，滴加占反应物总质量1.5%、质量比为1:1.5的吊白块和双氧水作为引发剂，反应5h得到分子量在2000-8000范围的共聚物水溶液即为水化促进剂。

[0037] 所述的，矿渣粉的白度大于80%，80μm筛余小于10%，氧化铁含量小于0.5%，TiO2的含量小于0.5%，Mn2O3含量小于0.3%，Cr2O3含量小于0.1%，碱度大于0.9，质量系数在1.6以上。

[0038] 所述的，抛光砖废渣粉是由抛光砖在研磨抛光过程形成的废渣粉磨到45μm筛余小于3%而得到的。

[0039] 所述的，电石渣粉含水量小于2%，白度大于70%，80μm筛余小于5%，氧化钙含量大于60%。

[0040] 所述的，石膏是由天然二水石膏粉磨至比表大于500m2/kg得到的。

[0041] 所述的，重质碳酸钙白度大于90%，CaCO3含量大于99%，其中＜5μm的颗粒大于60%。

[0042] 实施例3

[0043] 一种无熟料白水泥，是由以下重量份的原料组成的：矿渣粉80份，石膏4份，抛光砖废渣粉7份，电石渣粉7份，重质碳酸钙4份，水化促进剂0.5份；

[0044] 所述的，水化促进剂是由以下步骤制备得到的：按二甲基二烯丙基氯化铵：丙烯酰胺：马来酸的摩尔比为1：1.5：0.8的配料加入装有反应物总质量40%蒸馏水和占反应物总质量3%的甲基丙烯磺酸钠的反应釜中，通氮除氧15min后，滴加占反应物总质量0.5-5%、质量比为1:1的吊白块和双氧水作为引发剂，反应6h得到分子量在2000-8000范围的共聚物水溶液即为水化促进剂。

[0045] 所述的，矿渣粉的白度大于80%，80μm筛余小于10%，氧化铁含量小于0.5%，TiO2的含量小于0.5%，Mn2O3含量小于0.3%，Cr2O3含量小于0.1%，碱度大于0.9，质量系数在1.6以上。

[0046] 所述的，抛光砖废渣粉是由抛光砖在研磨抛光过程形成的废渣粉磨到45μm筛余小于3%而得到的。

[0047] 所述的，电石渣粉含水量小于2%，白度大于70%，80μm筛余小于5%，氧化钙含量大于60%。

[0048] 所述的，石膏是由天然二水石膏粉磨至比表大于500m2/kg得到的。

[0049] 所述的，重质碳酸钙白度大于90%，CaCO3含量大于99%，其中＜5μm的颗粒大于60%。

[0050] 实施例4

[0051] 一种无熟料白水泥，是由以下重量份的原料组成的：矿渣粉85份，石膏3份，抛光砖废渣粉5份，电石渣粉3份，重质碳酸钙3份，水化促进剂0.3份；

[0052] 所述的，水化促进剂是由以下步骤制备得到的：按二甲基二烯丙基氯化铵：丙烯酰胺：衣康酸的摩尔比为1：2：0.2的配料加入装有反应物总质量20%蒸馏水和占反应物总质量2%的甲基丙烯磺酸钠的反应釜中，通氮除氧10min后，滴加占反应物总质量5%、质量比为1:
0.5的吊白块和双氧水作为引发剂，反应8 h得到分子量在2000-8000范围的共聚物水溶液即为水化促进剂。

[0053] 所述的，矿渣粉的白度大于80%，80μm筛余小于10%，氧化铁含量小于0.5%，TiO2的含量小于0.5%，Mn2O3含量小于0.3%，Cr2O3含量小于0.1%，碱度大于0.9，质量系数在1.6以上。

[0054] 所述的，抛光砖废渣粉是由抛光砖在研磨抛光过程形成的废渣粉磨到45μm筛余小于3%而得到的。

[0055] 所述的，电石渣粉含水量小于2%，白度大于70%，80μm筛余小于5%，氧化钙含量大于60%。

[0056] 所述的，石膏是由天然二水石膏粉磨至比表大于500m2/kg得到的。

[0057] 所述的，重质碳酸钙白度大于90%，CaCO3含量大于99%，其中＜5μm的颗粒大于60%。

[0058] 性能测试

[0059] 采用实施例1-4制得的无熟料白水泥，按照GB/T2015-2005《白色硅酸盐水泥》规定的测试方法，性能测试结果见下表1。

[0060] 表1无熟料白色硅酸盐水泥性能

[0061]

[0062] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。