[发明专利]一种高掺量高炉渣水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水泥生产技术领域，尤其涉及一种高掺量高炉渣水泥及其制备方法，特别是利用水泥助磨剂提高粒化高炉矿渣在水泥中的掺入量，生产出品质优良的高掺量高炉渣水泥。

背景技术

粒化高炉矿渣（以下简称矿渣）是钢铁厂冶炼生铁时产生的副产物，是由高炉炼铁过程中发生反应形成的熔融物经空气或水淬快速冷却固化而形成的粒状颗粒物。据不完全统计，每生产一吨生铁，排出矿渣0.3～1吨，我国钢铁厂的年矿渣排放量高达6000万吨以上。这些矿渣的排放、堆积，不仅耗费了大量的人力物力和财力，而且还侵占了大量的土地，对环境造成了很大的压力。因此，合理有效地解决矿渣对环境污染的问题被世界所关注。矿渣虽然是一种工业废弃物，但同时也是一种具有很高潜在活性的玻璃体结构材料，若能合理利用，它也是一种优质的“二次资源”。矿渣后期强度增进率较快，且随着比表面积的提高，其活性指数相应显著提高。掺入矿渣，可改善水泥的需水性，和易性，调节其强度，是比较好的活性混合材料，对水泥生产而言是一种较好的资源，矿渣作为水泥混合材生产普通硅酸盐水泥、矿渣水泥及混凝土掺合料在水泥中已得到较普遍的使用，但总的来说矿渣易磨性和活性都比熟料差,其掺量增加后一方面会使水泥强度降低，另一方面还降低水泥磨的产量，因此，限制了矿渣在普通硅酸盐水泥的应用，其作为普通硅酸盐水泥混合材的掺量一直不很高（一般都在10%左右）。因此如何在普通硅酸盐水泥生产中最大限度的提高矿渣掺量，是目前急需解决的现实问题。

助磨剂是一种表面活性剂物质，能使大颗粒内的裂纹急需断裂，能在物料颗粒表面形成包裹薄膜，让介质光滑，颗粒间的负电荷消除，使表面达到饱和状态，阻止表面重新结合不再互相吸引粘结成团块，提高介质的运动速率和运动力的作用。因而，采用助磨剂从而提高研磨的效率，促使提高产品产量。另外，一些助磨剂同时具有质量改进的作用，能够调节水泥的各种性能，比如说降低水泥的需水量，延迟或提前水泥的凝结时间，改变水泥凝结各时期的强度发展变化等。可见，科学地利用水泥助磨剂可同时解决矿渣掺入带来的两方面问题。由此，形成研究发明的基本技术核心和思路，即利用水泥助磨剂提高粒化高炉矿渣利用率。

目前通过检索得到以下相关技术的研究进展：专利CN102101757A，掺合工业废渣的复合硅酸盐水泥及其生产方法，该发明公开了一种掺合工业废渣的复合硅酸盐水泥及其生产方法，生产组分包括硅酸盐水泥熟料、脱硫石膏、石灰石、水泥助磨剂、粒化高炉渣（2-10%）、粉煤灰、铁合金炉渣、锌冶金炉渣、废渣助磨活性激发剂，废渣掺合量和掺合种类多，成分复杂，反应过程繁琐，成本高难度大，助磨剂要求严格。

专利CN102249631A，专利名称多孔性泥块，由韩国株式会社韩火建设申请，该多孔性泥块成分主要有高炉渣水泥（38-52%），高炉渣微粉、泥土无水石膏，含有麻纤维、纸浆纤维、香蕉纤维中的至少一种，用途不广，不适用作为大量的水泥建筑用材，其多孔性质有利于植物生长，但生产成本高。

专利CN101712537Ａ，复合硅酸盐基建筑聚合粉，其主要成分包括粉煤灰、粒化高炉矿渣微粉（20-30%）、硅酸盐水泥、石灰石粉、石膏粉，复合硅酸盐基建筑聚合粉比表面积达到470-500m²/kg之间，成分要求严格，成本高对机器要求严格。

专利CN101434458B，改性超细粒化高炉矿渣微粉的制备方法及其应用，其方法是将粒化高炉矿渣经立磨研磨至一定的表面积，改性后的粒化高炉矿渣主要用于代替凝胶材料中的水泥，该发明仅仅是对粒化高炉矿渣进行了改性，并未涉及到具体的在水泥中的进一步生产应用，由于其改性过程增加了粒化高炉矿渣的成本，且对于粒化高炉矿渣的细度要求高，使得其应用推广比较难。

专利CN101291888A，水泥添加剂以及水泥组合物，由日本东京DC股份有限公司申请，其发明的水泥添加剂具有抑制产业废弃物与水泥质硬化体中的单硫酸盐的生成的作用，包括碳酸钙、石膏、煤灰、高炉渣粉末，该发明主要解决了水泥中单硫酸盐的生成，但水泥成分比较复杂，工艺流程匹配度不高，不利于成本的控制。

专利CN102382912A，一种处理高炉渣的方法，该方法在高温的条件下将高炉渣熔体与生石灰在有热交换器的贮罐中混合，并进行闷罐处理粉化，该处理方法需要高温条件，具有能耗高的特点，对于处理后的高炉渣的应用推广。