[发明专利]一种早期强度高的低碳胶凝材料及其加工方法

说明书

本发明公开了一种早期强度高的低碳胶凝材料及其加工方法，属于胶凝材料技术领域。本发明将铅冶炼水粗渣微粉与钙基固废、镁基固废、硅酸盐水泥、矿渣微粉和水按一定比例制成低碳胶凝材料浆体，最后将所述低碳胶凝材料浆体置于模具中凝固成型，并对其进行微波养护、蒸汽氧护、固化处理，从而获得一种强度高的低碳胶凝材料。本发明的低碳胶凝材料具有成本低且实现了固废的资源化利用。本发明制备的低碳胶凝材料的制备周期短且抗压强度可达到46.6MPa，可大替代水泥用于装配式建筑预制构件、道路建设等工程领域，具有良好的经济和环境效益，助力双碳目标的实现。

技术领域

本发明属于胶凝材料技术领域，具体涉及一种早期强度高的低碳胶凝材料及其加工方法。

背景技术

水泥是应用最为广泛的胶凝材料，2021年我国水泥产量为23.63亿吨，居世界第一。但水泥也是高污染、高能耗、高排放的行业，其制备工艺“两磨一烧”不但会消耗大量的钙质、硅质、铝质以及铁质等矿产资源，同时会消耗大量能量，排出大量二氧化碳气体以及其他废气、废水等。据统计，每生产一吨水泥熟料会消耗1.6-1.7吨生料，消耗105-115kg标准煤，排放1吨左右的CO₂温室气体，同时产生大量的氮氧化物、二氧化硫和粉尘。针对上述问题，急需生产出可替代水泥的无熟料或者少熟料低碳胶凝材料。

于此同时，铅冶炼企业的快速发展，每年会产生数百万吨的工业副产品-铅冶炼水淬废渣。据统计，铅冶炼系统每生产1吨铅排放0.71吨铅冶炼水淬废渣，铅冶炼废渣呈现出产量大、增量大、堆存量大、资源化利用低的特点。铅冶炼废渣露天存放量大，不仅占用大量的土地，污染破坏生态环境，造成水源重金属污染、造成矿区土壤重金属污染、造成矿区大气污染，还可能引发各种地质灾害，存在安全隐患，给环境造成了巨大的危害。虽然铅冶炼工业为人类社会的发展和文明进步做出了巨大贡献，但其造成的环境污染，严重影响人类的健康和生存。因此亟需解决铅冶炼水淬渣堆积的严峻问题，最大限度地利用废渣资源。

研究发现，铅冶炼水淬渣是一种由高温熔融、水淬急冷形成的具有潜在活性的玻璃态粒状物料，将其磨细混合，通过添加碱性固废激发剂(钙基固废、镁基固废、矿渣微粉)，可以激发其潜在的水化胶凝性能，不仅可以提高铅冶炼渣的利用率，减少环境污染，而且可以获得一种替代普通硅酸盐水泥的低碳胶凝材料，具有良好的经济、社会和环境效益。

目前利用多种固废加工成的胶凝材料虽然具有成本低的优势，但是这类低碳胶凝材料和传统的水泥相比，仍旧存在水化速率慢、强度发展周期长，早期强度低的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种早期强度高的低碳胶凝材料以及加工方法。本发明的低碳胶凝材料是利用铅冶炼水淬渣以及多种固废为原料制备而成，通过调整加工方法，使得所制备的低碳胶凝材料具有水化速度快、早期强度高且成本低的特点。

本发明所述早期强度高的低碳胶凝材料

早期强度高的低碳胶凝材料，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：

铅冶炼水淬渣微粉41.99％～45.16％，钙基固废18.00％～19.35％，镁基固废3.00％～3.23％，硅酸盐水泥19.35～25.01％，矿渣微粉12.00～12.90％，以上组分质量百分数之和为100％。

优选地，所述铅冶炼水淬渣微粉是由有色铅锌冶炼水淬废渣激粉碎成比表面积≥350m²/kg的微粉。

优选地，所述钙基固废为化灰渣微粉，其中CaO含量为45wt％～55wt％，比表面积≥300m²/kg；

所述镁基固废为盐湖水氯镁石，比表面积≥200m²/kg；

所述硅酸盐水泥的28天强度≥42.5MPa，比表面积≥330m²/kg；