[发明专利]一种环保型水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型水泥及其制备方法，属废渣利用环境保护及建筑材料技术领域。

背景技术

高炉矿渣是高炉炼铁排放出来的废渣，其化学成分主要是Ca，Mg，Al，Si，Mn的氧化物。它们约占高炉矿渣总量的95％。粒化高炉矿渣为高炉矿渣在大量冷却水的作用下急冷形成的产物，处于介安状态，因而具有潜在的化学活性，经过磨细才能充分发挥其活性。

水泥是无机非金属材料中使用量最大，应用最广泛的一种建筑材料，在国民经济的发展中发挥着极其重要的作用。然而传统水泥的生产过程不仅消耗大量资源和能源，同时向大气排放大量温室气体CO₂以及NO_X，SO_X和粉尘。因此水泥工业必须走环保型水泥的道路，为建设循环经济和低碳社会作贡献。

研究人员认为因纳米材料具有特殊尺寸效应，表面和界面效应。将高炉矿渣、脱硫石膏与纳米二氧化硅复合后制备的纳米复合材料能优化颗粒级配，改善性能和提高早期强度，进而可使其与水泥熟料复合得到52.5级或62.5级高标号矿渣硅酸盐水泥，即环保型水泥。现市售的矿渣硅酸盐水泥和矿渣微粉，其三天活性指数偏低，沁水性和干缩性较大，抗冻性较差。环保型水泥能克服上述缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保型水泥及其制备方法。

本发明一种环保型水泥的方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：

a.确定设计原料配方：先确定含有纳米二氧化硅的复合掺和材料，该复合掺和材料的原料组成及其重量百分比为：

高炉矿渣      70～85％

脱硫石膏      10～30％

纳米二氧化硅  0.5～3.0％

所述的高炉矿渣为高炉炼铁排出的废渣。经水淬、烘干后，磨细至比表面积≥500m²/kg，其化学成分为：SiO₂≥30.5％，Al₂O₃≥14.0％，CaO≥41.0％，MgO≥8.6％，余量为杂质和水分；

所述的脱硫石膏为电厂烟气脱硫后所产生的废渣，也即为烟气脱硫石膏，经焙烧并磨细、过筛，其0.045方孔筛之筛余量为≤10％；

其次，确定环保型水泥即一种矿渣硅酸盐水泥的配合比例；该环保型水泥的组成及其重量百分比为：

上述含纳米二氧化硅的复合掺和材料55～75％；水泥熟料25～45％。

b.制备方法：先按上述复合掺和材料的原料配方称量配料，将一定重量的高炉矿渣细粉、脱硫石膏细粉和纳米二氧化硅微粉依次分别加入到混合机中，经充分搅拌均匀，得到含有纳米二氧化硅的复合掺和材料，然后将所述的复合掺和材料按规定的配合比例加入水泥熟料，在混合机中经充分搅拌均匀，即制得一种矿渣硅酸盐水泥，也即一种环保型水泥。

本发明方法制备的环保型水泥，大掺量利用了工业固体废弃物，且充分发挥了高炉矿渣的潜在活性和纳米二氧化硅在环保型水泥中的作用，使水泥体系中的颗粒级配和粒径分布更趋合理。该环保型水泥相当于52.5级或62.5级高标号矿渣硅酸盐水泥。本发明方法制得的环保型水泥具有水化热低、早期强度高、耐蚀性好等特点，克服了现市售矿渣硅酸盐水泥沁水性和干缩性较大、抗冻性较差、早期强度低的诸缺点。本发明为建筑业提供一种节能减排、保护环境、成本较低的环保型水泥。

具体实施方式

实施例中以制备1000kg复合掺合料和1000kg环保型水泥为例。

实施例1：

1.纳米复合掺和材料的制备：分别称取高炉矿渣微粉880kg，脱硫石膏115kg，纳米二氧化硅5kg，依次加入至混合机中，经充分搅拌，使其混合均匀，即可制得纳米复合掺和材料。

2.环保型水泥的制备：称取上述纳米复合掺和材料700kg，水泥孰料300kg，依次加入至混合机中，经充分搅拌，使其混合均匀，即可制得环保型水泥。

将上述环保型水泥进行测试，3天抗压强度为29.10MPa，28天抗压强度为58.28MPa，达到国家标准规定的52.5级水泥的标准。

实施例2：

1.纳米复合掺和材料的制备：分别称取高炉矿渣微粉750kg，脱硫石膏230kg，纳米二氧化硅20kg，依次加入至混合机中，经充分搅拌，使其混合均匀，即可制得纳米复合掺和材料。

2环保型水泥的制备：称取上述纳米复合掺和材料600kg，水泥孰料400kg，依次加入至混合机中，经充分搅拌，使其混合均匀，即可制得环保型水泥。

将上述环保型水泥进行测试，3天抗压强度为33.45MPa，28天抗压强度为69.87MPa，达到国家标准规定的62.5级水泥的标准。