專利名稱：一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水硬性膠凝材料，涉及一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法。特別適用于以工業(yè)廢棄物一硫鐵礦燒渣(或富含鐵、鋁、硅等元素的其他工業(yè)廢渣)等為原料制備水硬性膠凝材料，制備的水硬性膠凝材料適用作建筑材料。
背景技術(shù)：
目前，水泥已成為使用最廣泛的水硬性膠凝材料，我國的特種水泥主要以以下三大系列為主，即(I)以C4A3S，β -C2S和石膏為主要組分的硫鋁酸鹽水泥系列；(2)以C4AF，C4A3S，β -C2S和石膏為主要組分的鐵鋁酸鹽水泥系列；(3)以CllA7CaF2，β -C2S和石膏為主要組分的氟鋁酸鹽水泥系列。隨著全球節(jié)能減排運(yùn)動的興起，探索全新的水泥礦物，研究開發(fā)節(jié)能型礦物，即低鈣、低燒成溫度的礦物體系，是未來特種水泥發(fā)展的要求。現(xiàn)有技術(shù)中，普通硅酸鹽水泥的制備主要存在煅燒溫度高(> 1350°C)，石灰石摻量高(Ca065 75%)的問題，大量使用燃料，增加了熱耗且二氧化碳排放量高，不利于資源，能源和環(huán)境的保護(hù)，有悖于中國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。而特種水泥品種繁多，分類復(fù)雜，其制備目前仍需要礬土等寶貴的礦產(chǎn)資源，不利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和資源的節(jié)約。硫鐵礦燒渣是硫鐵礦制 酸過程中的副產(chǎn)品，其主要化學(xué)成分為Fe203、A1203和Si02。近幾年來硫鐵礦制酸穩(wěn)定在1400萬t左右，每生產(chǎn)It硫酸約排除0.8 1.5t硫鐵礦燒渣，現(xiàn)全國每年排出超過1100萬t的硫鐵礦燒渣。硫鐵礦制酸中僅利用了硫鐵礦中的硫資源，而含有的鐵和其他有色金屬元素最終富集到燒渣中。目前，硫鐵礦燒渣的應(yīng)用主要有以下兩方面:一是品位較高的燒渣都被用作煉鐵的原料，一是部分燒渣作為水泥添加劑使用?，F(xiàn)有技術(shù)中，硫鐵礦燒渣利用的專利有制備導(dǎo)電摻合料、制備絮凝劑、生產(chǎn)高純硫酸亞鐵和制備滲水防滑彩色花磚等。在我國每年廢棄的大量工業(yè)廢渣和金屬尾礦中，含有較多的Fe203、A1203，利用這些工業(yè)廢渣生產(chǎn)特種水泥，對于節(jié)約資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法。本發(fā)明利用低品位硫鐵礦燒渣(即氧化鐵含量小于35%的燒渣)，補(bǔ)充適量的鈣源，在保證原料完全反應(yīng)的前提下，低溫煅燒，制備一種C2S-C4AF體系的、性能良好的水硬性膠凝材料。本發(fā)明的內(nèi)容是:一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是包括下列步驟:
a、配料:按硫鐵礦燒渣25 35%、石灰石65 75%的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻制得混合料；
b、煅燒:將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒30 120min(分鐘)后，急冷，制得熟料；C、制備膠凝材料:取熟料質(zhì)量O 30%的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)至比表面積400 500m2/Kg，即制得產(chǎn)物水硬性膠凝材料。本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟c中所述O 30%的二水石膏較好的是替換為:10 30%
的二水石膏。本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟c中所述急冷較好的是以每分鐘降溫200 300°C的速度冷卻煅燒后的物料。本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟a中所述破碎磨細(xì)較好的是將原料組分破碎磨細(xì)至80 μ m篩篩余小于8%。本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟b中所述的煅燒可以是在立窯或回轉(zhuǎn)窯中煅燒，煅燒氣氛以氧化氣氛為宜。本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟c中所述二水石膏可以是天然二水石膏或化工副產(chǎn)物石
膏，例如:磷石膏、氟石膏、鈦石膏等。本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟a中所述硫鐵礦燒渣的主要化學(xué)成分和質(zhì)量百分比例組成為:Si0235 55%、A120325 45%、Fe20320 35%、S03 O 1%。本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟b中所述將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒30 120min后較好的是替換為:將混合料置于1260 1300°C的溫度下煅燒30 120min后。本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟a中所述破碎磨細(xì)后混合均勻制得混合料，可以是將破碎磨細(xì)后的物料混合均勻制成球(直徑1cm左右的球形顆粒)、壓成塊(直徑80_左右圓餅)或混合散料等形式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點(diǎn)和有益效果:
Cl)本發(fā)明以石灰石、工業(yè)廢渣硫鐵礦燒渣為主要原料，制備一種C2S-C4AF體系的水硬性膠凝材料，為工業(yè)廢渣——硫鐵礦燒渣的有效處理提供了一條有效途徑，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益；
(2)本發(fā)明以工業(yè)廢渣硫鐵礦燒渣代替礬土等其他礦物的加入，對于節(jié)約資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境有重要的意義；
(3)本發(fā)明的制備過程，采用低溫?zé)?，?jié)省燃料，降低熱耗；與硅酸鹽水泥相比，減少了石灰石的引入，減少了 C02的排放；且低溫?zé)墒炝喜糠址刍?jié)省粉磨電能，符合國家“節(jié)能減排”號召；
(4)采用本發(fā)明，步驟a制得的混合料(即生料)的主要化學(xué)組成和質(zhì)量百分比例一般為Ca054 60%、A12039 12%、Si0215 20%、Fe20314 19% ;步驟b制得的熟料的主要礦物相組成及相對含量為:C2S 45 55%、C4AF 45 55%、C4A3S O 10% ;本發(fā)明制得的熟料中C4AF含量高達(dá)45 55%，具有一定的早期強(qiáng)度(3d > 15MPa)，C2S含量達(dá)到45 55%，具有穩(wěn)定的后期強(qiáng)度(28d > 45MPa)，產(chǎn)物性能優(yōu)良；
(5)本發(fā)明以工業(yè)廢渣——硫鐵礦燒渣作為原料制備以貝利特、鐵相為主要礦物的水硬性膠凝材料，不僅開辟了全新的水泥礦物體系，而且利用了大量廢棄物，降低了水泥生產(chǎn)成本，降低了煅燒溫度，提高了環(huán)保效益，制備的膠凝材料具有優(yōu)良的水硬性；
(6)本發(fā)明制備工藝簡單，工序簡便，容易操作，實(shí)用性強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例4中熟料的X射線衍射圖譜。
具體實(shí)施例方式下面給出的實(shí)施例擬以對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1:
一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，包括下列步驟:
a、配料:按硫鐵礦燒渣30%、石灰石70%的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻制得混合料；
b、煅燒:將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒80min后，急冷，制得熟料；該熟料的礦物組成:C2S 47%、C4AF53% ；
C、制備膠凝材料:將熟料磨細(xì)至比表面積400 500m2/Kg，即制得產(chǎn)物水硬性膠凝材料。實(shí)施例2:
一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，包括下列步驟:
a、配料:按硫鐵礦燒渣25.2%、石灰石74.8%的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻制得混合料；
b、煅燒:將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒70min后，急冷，制得熟料；該熟料的礦物組成:C2S 53%、C4AF 47% ；
C、制備膠凝材料:取熟料質(zhì)量10%的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)至比表面積400 500m2/Kg，即制得產(chǎn)物水硬性膠凝材料。實(shí)施例3:
一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，包括下列步驟:
a、配料:按硫鐵礦燒渣26.1%、石灰石73.9%的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻制得混合料；
b、煅燒:將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒90min后，急冷，制得熟料；該熟料的礦物組成:C2S 55%、C4AF 45% ；
C、制備膠凝材料:取熟料質(zhì)量15%的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)至比表面積400 500m2/Kg，即制得產(chǎn)物水硬性膠凝材料。實(shí)施例4:
一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，包括下列步驟:
a、配料:按硫鐵礦燒渣31%、石灰石69%的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻制得混合料；
b、煅燒:將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒75min后，急冷，制得熟料；該熟料的礦物組成:C2S 45%、C4AF 55% ；
C、制備膠凝材料:取熟料質(zhì)量15%的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)至比表面積400 500m2/Kg，即 制得產(chǎn)物水硬性膠凝材料。檢驗(yàn)結(jié)果:經(jīng)實(shí)測檢驗(yàn)，實(shí)施例1出來4制備的膠凝材料的抗壓強(qiáng)度見下表:
權(quán)利要求
1.一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是包括下列步驟: a、配料:按硫鐵礦燒渣25 35%、石灰石65 75%的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻制得混合料； b、煅燒:將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒30 120min后，急冷，制得熟料； C、制備膠凝材料:取熟料質(zhì)量O 30%的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)至比表面積400 500m2/Kg，即制得產(chǎn)物水硬性膠凝材料。
2.按權(quán)利要求1所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟c中所述O 30%的二水石膏替換為:10 30%的二水石膏。
3.按權(quán)利要求1或2所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟c中所述急冷是以每分鐘降溫200 300°C的速度冷卻煅燒后的物料。
4.按權(quán)利要求1或2所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟a中所述破碎磨細(xì)是將原料組分破碎磨細(xì)至80 μ m篩篩余小于8%。
5.按權(quán)利要求1或2所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟b中所述的煅燒是在立窯或回轉(zhuǎn)窯中煅燒。
6.按權(quán)利要求1或2所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟c中所述二水石膏是天然二水石膏或化工副產(chǎn)物石膏。
7.按權(quán)利要求1或2所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟a中所述硫鐵礦燒渣的主要化學(xué)成分和質(zhì)量百分比例組成為:Si0235 55%、Al20325 45%、Fe20320 35%、SO3 O 1%。
8.按權(quán)利要求1或2所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟b中所述將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒30 120min后替換為:將混合料置于1260 1300°C的溫度下煅燒30 120min后。
9.按權(quán)利要求3所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟b中所述將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒30 120min后替換為:將混合料置于1260 1300°C的溫度下煅燒30 120min后。
10.按權(quán)利要求5所述一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是:步驟b中所述將混合料置于1150 1350°C的溫度下煅燒30 120min后替換為:將混合料置于1260 1300°C的溫度下煅燒30 120min后。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫?zé)伤残阅z凝材料的制備方法，其特征是包括按硫鐵礦燒渣25～35%、石灰石65～75%的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻制得混合料；將混合料置于1150～1350℃的溫度下煅燒30～120min后，急冷，制得熟料；取熟料質(zhì)量0～30%的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)至比表面積400～500m2/Kg，即制得水硬性膠凝材料。本發(fā)明以工業(yè)廢渣硫鐵礦燒渣作為原料制備以貝利特、鐵相為主要礦物的水硬性膠凝材料；采用本發(fā)明，不僅提供了一種全新的水泥礦物體系，而且還大量利用了廢棄物，降低了水泥生產(chǎn)成本，降低了煅燒溫度，提高了環(huán)保效益，制備的膠凝材料具有優(yōu)良的性能。
文檔編號C04B7/153GK103214197SQ20131011069
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者嚴(yán)云, 謝斐琳, 胡志華 申請人:西南科技大學(xué)