[发明专利]一种碱激发水泥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碱激发水泥及其制备方法，原料包括工业废渣粉及固体碱激发剂，其中工业废渣粉包含矿渣粉、钢渣粉、粉煤灰、偏高岭土，固体碱激发剂为工业废渣粉质量总和的3.0‑11.5%。本发明以工业废渣为主要原料，制备方法简单、易于操作，制备过程仅需要低温煅烧，粉磨等工序，即可获得早期强度高，性能稳定、优良的碱激发水泥。相比于水泥生产，消耗大量的工业废渣，降低了对自然资源的依赖，降低能耗，节约能源，且减少CO₂的排放，减轻环境污染，为工业废渣的综合利用开辟了一条有效的途径，具有很好的经济、社会及环境效益。

技术领域

本发明涉及建筑材料材料技术及工业废渣回收利用技术领域，特别涉及一种以工业废渣粉及碱激发剂为原料的碱激发水泥及其制备方法。

背景技术

碱激发水泥是以含氧化硅、氧化铝等为主要成分的硅铝质材料为主要原料，经化学反应得到的一类新型的无机非金属材料，其基本结构是由硅氧四面体和铝氧四面体聚合而成的三维网络凝胶体。目前制备碱激发水泥的化学反应原理分为三步：(1)在强碱作用下硅铝质矿物的溶解；(2)铝氧四面体和硅氧四面体缩聚，体系凝胶化；(3)凝胶结构重整、聚合，体系硬化。因为碱激发水泥优异的性能，近年来在国内外研究非常活跃。但是，碱激发水泥依然存在强度波动大、使用可溶性碱带来安全隐患等缺陷。

与硅酸盐水泥相比，碱激发水泥的强度具有较大的波动性，如其强度对碱和原材料的特性都比较敏感。此外，碱激发水泥因利用工业副产品或工业废渣，而这些工业副产品或废渣成分和性质波动较大，也加剧了碱激发水泥的强度波动问题。碱激发水泥使用时，需将可溶性碱与水或硅酸钠溶液混合，然后加入碱激发水泥才能使用。碱溶液的配制及加入势必带来更多的安全隐患。

发明内容

本发明针对现有碱激发水泥制备技术中的不足，提供了一种新型碱激发水泥，可实现变废为宝，其工艺简单，易于实施生产，且具有低能耗、零CO₂排放等优点。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种碱激发水泥，其特征是，包括工业废渣粉和固体碱激发剂，其中工业废渣粉由以下重量份的原料组成：矿渣粉30-45份、钢渣粉20-25份、粉煤灰10-15份、偏高岭土5-40份，所述固体碱激发剂为工业废渣粉重量份数总和的3.0-11.5%。

进一步的，所述固体碱激发剂包括工业氢氧化钠、工业氢氧化钾、生石灰及工业硅酸钠中的一种或多种，其细度为过200目筛时筛余控制为0.5-5.0%。

所述矿渣粉的比表面积为360-450 m²/kg，钢渣粉的比表面积为350-420 m²/kg，粉煤灰的比表面积为380-440 m²/kg，偏高岭土的比表面积控制为340-430 m²/kg。

所述偏高岭土为高温煅烧高岭土所得，其煅烧温度为500-800摄氏度。

本发明可根据调整碱激发剂的含量，实现不同强度等级碱激发水泥的生产与制备。

上述碱激发水泥的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备工业废渣混合粉：按照比例称量矿渣、钢渣、粉煤灰、偏高岭土进行粉磨、混合均匀，备用；

（2）制备碱激发剂：将碱激发剂粉磨至要求细度，按照比例称量，备用；（3）混合：将步骤（2）称量好的碱激发剂和步骤（1）制备的工业废渣混合粉在特定容器或设备中混合2-6小时，使其均匀；

（4）成型、煅烧：想步骤（3）制备的混合粉料中加入5-10份水混合，使其湿润后倒入模具中，在5MPa～10MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中煅烧，将煅烧后的试样粉磨至比表面积300-450 m2/kg，得碱激发水泥。