[发明专利]一种预制构件用全固废铁酸铝盐水泥熟料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种预制构件用全固废铁酸铝盐水泥熟料及其制备方法，包括以下按质量百分比计的原料，铁质固废原料5%～20%、含SO₃原料5%～10%、铝质原料5%～25%和钙质原料50%～60%。与现有技术相比，使用本发明方法制得的水泥能根据工业固体废弃物的成分特点，通过多种固体废弃物协同调配，合理配伍，优化配比，运用XRD、岩相分析、SEM等测试手段分析水泥熟料矿物烧成以及水化性能的影响因素，确定水泥熟料的合适的矿物组成以及最佳煅烧工艺条件，100%利用工业固体废弃物生产全固废高铁铁酸铝盐水泥熟料，实现了工业废渣的最大化利用，减低生产成本，减少自然资源的浪费。

技术领域

本发明涉及混凝土用水泥基掺合材料生产技术领域，具体涉及一种预制构件用全固废铁酸铝盐水泥熟料及其制备方法。

背景技术

铁铝酸盐水泥熟料是继硅酸盐系列水泥数量(第一系列水泥熟料)和铝酸盐系列水泥熟料(第二系列水泥熟料)之后的第三系水泥熟料，由于高铁铝酸盐水泥熟料的矿物为硫铝酸钙(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)，因此具有快硬、早强、高强、高抗渗、高抗冻和高抗侵的性能，使得上述两种水泥都特别适用于冬季施工工程和抢修抢建工程；在海洋桥梁、码头等工程建设中得到推广，为了进一步提高铁铝酸盐水泥的耐海水腐蚀和耐各种盐类腐蚀的性能，就需要提高铁铝酸盐水泥中铁相矿物含量，铁相的水化会产生大量的铁胶，因此高铁铝酸盐水泥水化液碱度较普通水泥高，这使其混凝土结构中的钢筋不易发生锈蚀，并且高的铁含量可以提高其混凝土的抗冲刷性。

铁铝酸盐水泥熟料因具有快硬、早强、高强、高抗渗和高抗侵等优良特性，非常适宜作为海工混凝土使用。虽然使用优势突出，但是一直缺乏大规模应用。这是因为铁铝酸盐水泥的生产过于依赖石灰石、铝矾土、铁质原料和天然石膏等高价值工业原料，造成其生产成本高居不下，通常，铁铝酸盐胶凝材料的价格要比硅酸盐胶凝材料的价格高出1倍以上。这在很大程度上限制了铁铝酸盐胶凝材料的大规模推广使用。然而，随着天然资源的长期大量开采，水泥的生产原料越来越匾乏，采用廉价的各种工业固体废弃物来替代石灰石、铝矾土、铁质原料和天然石膏等材料生产铁铝酸盐水泥熟料，从根本上降低其生产成本，实现该胶凝材料的低成本制备，成为研究者们关注的热点。同时采用工业固体废弃物制备高铁铝酸盐水泥熟料，还能减少水泥生产时二氧化碳的排放，又能促进固体废弃物的资源化利用，利用多种固体废弃物协同互补的优势，同时拓宽固体废弃物资源化利用的途径。为工业固体废弃物的再度利用开辟了一条新的渠道，对实现能源、资源和环境的协调发展意义重大。

中国专利CN108191273A公开一种铁铝酸盐水泥熟料的制备方法，其也选用石灰石、铝渣灰、石膏、铁矿石粉和铁矾土作为原料制备水泥熟料；中国专利CN101439938A一种赤泥制造快硬性铁铝酸盐水泥的加工方法，其也选用石灰石、赤泥、铁粉、铝矿、石膏为原料制备水泥熟料；中国专利CN108178540A公开了一种铁硫铝酸盐水泥熟料，其也选用石灰石、铝渣灰、铁矾土、铁矿石粉、石膏以及化工原料NaOH作为原料制备水泥熟料；中国专利CN111533473A公开了一种利用拜耳法赤泥制备铁铝酸盐水泥熟料的方法，其也选用拜耳法赤泥、脱硫石膏、石灰石、铝土矿为原料制备水泥熟料；中国专利CN108328950A公开了一种赤泥协同其它固废制备铁铝酸盐水泥的方法，其选用赤泥、铁矿尾砂、电石渣、脱硫石膏工业废渣为原料制备水泥熟料，但其采用固废品种有限，固废利用范围小；以上这些煅烧铁铝酸盐水泥熟料的方法，均使用了至少一种天然矿物或者全部使用品种有限工业废渣，天然原料的部分取代使工业废渣的利用存在一定限度，目前工业固体废弃物的利用率达到70%～90%，不能完全实现工业固体废弃物100%利用率。

如何发明一种既能减少水泥生产时二氧化碳的排放，又能促进固体废弃物的资源化利用，利用多种固体废弃物协同制备全固废高铁铁酸铝盐水泥熟料，能够发挥不同类型原料成分互补的优势，同时拓宽固体废弃物资源化利用途径，兼顾社会效益的一种预制构件用全固废铁酸铝盐水泥熟料及其制备方法是需要解决的问题关键。

发明内容