[发明专利]矿渣硫酸盐水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种矿渣硫酸盐水泥。

背景技术

石膏是水泥工业的原料，通常作为水泥的缓凝剂使用，在硅酸盐水泥中的掺量一般为5％左右(质量百分比)。石膏资源丰富，特别是工业副产石膏，如磷石膏、脱硫石膏和氟石膏等，目前还得不到有效地利用，这不仅造成资源浪费，还造成环境污染。以磷石膏为例，磷石膏是生产含磷酸基化工产品的副产品。每生产一吨磷酸基化工产品约排出3～5吨的磷石膏，其主要成分为二水硫酸钙。目前，我国每年磷石膏的排放量已达2000多万吨。这些磷石膏被大量废弃，堆放时占用大量土地并造成环境污染。因此，综合利用磷石膏，变废为宝，减少或彻底消除磷石膏对环境的威胁和危害，已成为磷化工企业急需考虑的问题。

矿渣是钢铁厂排出的工业废渣，资源丰富、价格低廉。其主要的化学成分是：二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(A1₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)等。目前主要用作水泥的混合材，掺量一般在20％～50％(质量百分比)，主要目的是为了降低水泥生产成本。

石灰石是天然矿石，其储存量大，资源分布广，价格低廉，运输方便，是水泥工业的主要原料。

通常认为石膏是气硬性胶凝材料，不具备水硬性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低的矿渣硫酸盐水泥。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：矿渣硫酸盐水泥，其特征在于它由矿渣、石膏、石灰石和外加剂原料混合而成，各原料所占质量百分数为：矿渣20％～75％，石膏20％～70％，石灰石0.01％～40％，外加剂0.01％～10％。

所述的矿渣为：钢铁厂排出的高炉矿渣；其主要的化学成分是：二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)等。

所述的石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、天然的硬石膏或天然的二水石膏，主要成分为硫酸钙(CaSO₄)。

所述的石灰石是以碳酸钙(CaCO₃)为主要成分的天然矿石。

所述的外加剂为：硅酸盐水泥熟料(主要成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙)、石灰(主要成分CaO，包含化工石灰)、钢渣(主要成分是：SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃等)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)、强碱、强碱盐中的任意一种或任意二种以上(含二种)的混合，任意二种以上混合时为任意配比。

所述的强碱为含钾离子或钠离子的碱(即KOH、NaOH或含K、Na离子的其它碱)；所述的强碱盐为含钾离子或钠离子的碱盐(即硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾或主要含有K或Na离子的其它强碱盐)。

所述的各原料所占质量百分数最佳为：矿渣30％～50％，石膏30％～55％，石灰石4％～20％，外加剂1％～6％。

上述矿渣硫酸盐水泥的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按各原料所占质量百分数为：矿渣20％～75％，石膏20％～70％，石灰石0.01％～40％，外加剂0.01％～10％，各原料所占质量百分数之和为100％，选取矿渣、石膏、石灰石和外加剂原料，备用；

2)采用下述三种方法之一制备矿渣硫酸盐水泥：

①将矿渣、石膏、石灰石、外加剂分别粉磨至比表面积大于280m²/kg(最佳400m²/kg～800m²/kg)后再混合均匀，得矿渣硫酸盐水泥；

②将矿渣、石膏、石灰石、外加剂混合，粉磨至比表面积大于280m²/kg(最佳400m²/kg～650m²/kg)后，得矿渣硫酸盐水泥；

③将矿渣单独粉磨至比表面积大于280m²/kg(最佳450m²/kg～550m²/kg)，得矿渣粉；将石膏、石灰石、外加剂混合粉磨至比表面积大于280m²/kg(最佳500m²/kg～800m²/kg)，得混合粉；然后将混合粉与粉磨后的矿渣粉混合均匀，得矿渣硫酸盐水泥。