一種改性石灰石粉高性能礦物摻合料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料及其制備方法。一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，其特征在于：它由石灰石粉、磷渣、活性鈣鋁質(zhì)改性劑及增強(qiáng)活化劑混合粉磨而成；各原料所占質(zhì)量份為：石灰石粉40-60份，磷渣35-55份，活性鈣鋁質(zhì)改性劑5-10份，增強(qiáng)活化劑0.1-0.2份。該方法制備的混凝土礦物摻合料解決了普通石灰石粉摻合料混凝土工作性損失大，強(qiáng)度低等問(wèn)題；在混凝土中等質(zhì)量取代50-100%I級(jí)粉煤灰或是20-50%I級(jí)粉煤灰及100%S75級(jí)礦粉，可改善混凝土和易性，同時(shí)具有早期強(qiáng)度發(fā)展快，后期強(qiáng)度穩(wěn)定的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種改性石灰石粉高性能礦物摻合料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改性石灰石粉高性能礦物摻合料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程加快，混凝土用量迅猛增長(zhǎng)，再加上國(guó)家對(duì)火電廠、冶金工業(yè)的宏觀調(diào)控，以及現(xiàn)有礦物摻合料生產(chǎn)水平等制約，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦粉等混凝土礦物摻合料地區(qū)性供應(yīng)日趨緊張，將難以滿(mǎn)足混凝土生產(chǎn)需求。因此，急需尋求其它可替代礦物摻合料。 [0003]我國(guó)石材礦藏豐富，是建筑裝飾石材生產(chǎn)第一大國(guó)。但是，由于很多生產(chǎn)廠商的設(shè)備和技術(shù)比較落后，在開(kāi)采和加工的過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的石材尾礦、邊角料及石粉等，這些石料不易處理和利用，目前主要以填埋和堆放處理，占用了大量的良田和河道，造成了巨大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。將堆積如山的尾礦和廢棄石粉如同粉煤灰和高爐礦渣等廢棄物一樣加以回收利用，作為礦物摻合料取代部分普通硅酸鹽水泥使用，可以達(dá)到變廢為寶、節(jié)約自然資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。
[0004]石灰石粉以其來(lái)源豐富、價(jià)格低廉且具有潛在的火山灰活性，已成為一種潛在的礦物摻合料。目前處理石粉的方法主要是用作水泥混合材，但是這種方法對(duì)水泥、混凝土的性能改善不明顯，而且其摻量低，技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益非常有限，然而將其直接用作混凝土礦物摻合料且摻量較大時(shí)，不僅會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，還會(huì)加速水泥的水化反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土工作性損失加快，需開(kāi)發(fā)與之相適應(yīng)的減水劑進(jìn)行調(diào)控，不利于預(yù)拌混凝土質(zhì)量和成本控制。
[0005]綜上，開(kāi)發(fā)出一種能夠大摻量用于混凝土，既能增加混凝土強(qiáng)度，又能改善混凝土工作性的石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，不僅能解決混凝土礦物摻合料資源緊缺的問(wèn)題，而且具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料及其制備方法，所述石灰石粉復(fù)合礦物摻合料可明顯改善混凝土的和易性，具有早期強(qiáng)度發(fā)展快，后期強(qiáng)度穩(wěn)定，且混凝土工作性經(jīng)時(shí)損失小等特點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，它包括以下組分:石灰石粉40-60份，磷渣35-55份，活性鈣鋁質(zhì)改性劑5_10份，增強(qiáng)活化劑0.1-0.2份。
[0008]上述方案中，所述石灰石粉為白色或淺灰色的石灰石粉，碳酸鈣含量不低于85wt%0
[0009]上述方案中，所述磷渣粉為電爐法制取黃磷所得?；姞t磷渣，SiO2含量不低于40wt%, CaO含量不低于45wt%，P2O5含量不高于2.5wt%, 含量不高于2.5wt%。
[0010]上述方案中，所述活性鈣鋁質(zhì)改性劑為電石渣、赤泥或偏高嶺土中的一種或幾種按任意比例的混合物；所述電石渣為電石水解獲取乙炔后的廢渣產(chǎn)物；所述赤泥為鋁土礦中提煉氧化鋁后排出的工業(yè)廢棄物；所述偏高嶺土為高嶺石經(jīng)700-800°C煅燒后的產(chǎn)物。
[0011]上述方案中，所述增強(qiáng)活化劑為聚合醇胺、羥甲基丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物和
三異丙醇胺中的一種或幾種按任意比例的混合物。
[0012]上述改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料的制備方法，包括如下步驟:
(1)按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取以下組分:石灰石粉40-60份，磷渣35-55份，活性鈣鋁質(zhì)改性劑5-10份，增強(qiáng)活化劑0.1-0.2份；
(2)先將石灰石粉、磷渣、活性鈣鋁質(zhì)改性劑在95-105°C下烘干，冷卻后混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合粉料與增強(qiáng)活化劑混合后，粉磨至比表面積不低于5800cm2/g，得到改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料。
[0013]上述方案中，所述步驟(3)中粉磨時(shí)間一般為30_50min。
[0014]上述改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料中，所述石灰石粉在粉磨過(guò)程中粘附在磷渣粉表面，防止磷渣粉團(tuán)聚，提高復(fù)合粉的粉磨效率；所述磷渣粉強(qiáng)度較高，粉磨過(guò)程中能使石灰石粉更分散，從而提高復(fù)合粉的粉磨效率；所述增強(qiáng)活化劑在粉磨過(guò)程中顯著降低石灰石粉和磷渣粉的表面能，及其高分子立體結(jié)構(gòu)空間位阻效應(yīng)可明顯提高固體顆粒的分散性。
[0015]當(dāng)所述改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料應(yīng)用于混凝土中時(shí)，所述石灰石粉可以?xún)?yōu)化膠凝材料顆粒 級(jí)配，潤(rùn)滑水泥漿體，改善和易性，加速水泥水化；所述磷渣粉可提高水泥漿體的保水性，降低石灰石粉的負(fù)面效應(yīng)，延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，提高后期強(qiáng)度；所述鈣鋁質(zhì)改性劑中所含有的Ca(OH)2或者活性Al2O3組分產(chǎn)生的激發(fā)效應(yīng)可以固定磷渣粉中的P2O5,可提高石灰石粉和磷渣粉火山灰活性，進(jìn)而提高早期強(qiáng)度；所述增強(qiáng)活化劑為具有超分散性特性的有機(jī)高分子表面活性劑，可顯著提高水泥、石灰石粉和磷渣粉的分散性，從而激發(fā)石灰石粉和磷渣粉火山灰活性，進(jìn)而提高早期強(qiáng)度。
[0016]上述改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料制備方法的技術(shù)原理如下:通過(guò)加入增強(qiáng)活化劑提高復(fù)合礦物摻合料的易磨性，同時(shí)改善混凝土中膠凝材料的分散性，提高強(qiáng)度；通過(guò)磷渣及活性鈣鋁質(zhì)改性劑降低石灰石粉單獨(dú)用作混凝土摻合料的負(fù)面效應(yīng)，綜合提高混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(O本發(fā)明在膠凝材料體系為“水泥+粉煤灰”的混凝土中，可等質(zhì)量取代50-100%1級(jí)粉煤灰，本發(fā)明在膠凝材料體系為“水泥+粉煤灰+礦粉”的混凝土中，可等質(zhì)量取代20-50%1級(jí)粉煤灰及100%S75級(jí)礦粉，混凝土工作性與強(qiáng)度良好，解決了優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦粉等礦物摻合料地區(qū)性供應(yīng)日趨緊張的問(wèn)題，滿(mǎn)足混凝土的生產(chǎn)需求；
(2)本發(fā)明能顯著提高混凝土的和易性，具有工作性損失小、對(duì)聚羧酸減水劑的敏感性低(聚羧酸減水劑摻量可在土(0.1-0.2)%范圍內(nèi)波動(dòng))、早期強(qiáng)度發(fā)展快，后期強(qiáng)度穩(wěn)定的特點(diǎn)；
(3)本發(fā)明將石灰石粉、磷渣變廢為寶，提高石材加工和開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄石料、黃磷工業(yè)產(chǎn)生的廢棄磷渣的利用率，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；
(4)本發(fā)明可縮短石灰石粉和磷渣粉分別粉磨時(shí)的粉磨時(shí)間，降低電耗，節(jié)約能源，滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅限于下面的實(shí)施例，而是要符合與本發(fā)明所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
[0019]本發(fā)明中所述的活性鈣鋁質(zhì)改性劑，主要是利用Ca (OH) 2或者活性Al2O3的激發(fā)效應(yīng)固定P2O5，故電石渣、赤泥或偏高嶺土均能應(yīng)用于本發(fā)明；所述的增強(qiáng)活化劑，主要是利用有機(jī)高分子表面活性劑的超分散性來(lái)達(dá)到助磨和增強(qiáng)的效果，故聚合醇胺、羥甲基丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物和三異丙醇胺均能應(yīng)用于本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例1
一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，它包含以下組分:石灰石粉40份，磷渣55份，活性鈣鋁質(zhì)改性劑5份，增強(qiáng)活化劑0.2份；所述鈣鋁質(zhì)改性劑按質(zhì)量百分比計(jì)由電石渣40wt%，偏高嶺土 60wt%組成；所述增強(qiáng)活化劑按質(zhì)量百分比計(jì)由羥甲基丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物10wt%、聚合醇胺30wt%和三異丙醇胺60wt%組成。
[0021]將上述石灰石粉、磷渣和活性鈣鋁質(zhì)改性劑經(jīng)105°C干燥后混合均勻，得混合粉料與增強(qiáng)活化劑混合后并置于球磨機(jī)中，粉磨20-50min，得改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料成品，測(cè)量其不同粉磨時(shí)間的比表面積，見(jiàn)表1。
[0022]對(duì)比例1
按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將石灰石粉40份、磷渣55份、鈣鎂質(zhì)改性劑5份混合后并置于球磨機(jī)中，粉磨20-50min，測(cè)量其不同粉磨時(shí)間的比表面積，見(jiàn)表1。
[0023]實(shí)施例1和對(duì)比例I中所用石灰石粉、磷渣均相同；鈣鎂質(zhì)改性劑組成也相同。表I中還包括實(shí)施例1和對(duì)比例I中所用石灰石粉、磷渣粉單獨(dú)粉磨時(shí)，不同粉磨時(shí)間的比表面積。
【權(quán)利要求】
1.一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，其特征在于按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，它包括以下組分:石灰石粉40-60份，磷渣35-55份，活性鈣鋁質(zhì)改性劑5_10份，增強(qiáng)活化劑0.1-0.2份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，其特征在于所述石灰石粉為白色或淺灰色的石灰石粉，碳酸鈣含量不低于85wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，其特征在于所述磷洛粉為電爐法制取黃磷所得?；姞t磷洛，SiO2含量不低于40wt%, CaO含量不低于45wt%,P2O5含量不高于2.5wt%, F含量不高于2.5wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，其特征在于所述活性鈣鋁質(zhì)改性劑為電石渣、赤泥或偏高嶺土中的一種或幾種復(fù)合物；所述電石渣為電石水解獲取乙炔后的廢渣產(chǎn)物；所述赤泥為鋁土礦中提煉氧化鋁后排出的工業(yè)廢棄物；所述偏高嶺土為高嶺石經(jīng)700-800°C煅燒后的產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料，其特征在于所述增強(qiáng)活化劑為聚合醇胺、羥甲基丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物和三異丙醇胺中的一種或多種復(fù)合物。
6.權(quán)利要求1-5中任意一種改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟: (1)按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取以下組分:石灰石粉40-60份，磷渣35-55份，活性鈣鋁質(zhì)改性劑5-10份，增強(qiáng)活化劑0.1-0.2份； (2)先將石灰石粉、磷渣、活性鈣鋁質(zhì)改性劑在95-105°C下烘干，冷卻后混合均勻； (3)將步驟(2)所得混合粉料與增強(qiáng)活化劑混合后，粉磨至比表面積不低于5800cm2/g，得到改性石灰石粉高性能復(fù)合礦物摻合料。
【文檔編號(hào)】C04B22/06GK103613303SQ201310586585
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】王軍, 高育欣, 陳景, 劉永道, 徐芬蓮, 王業(yè)江 申請(qǐng)人:中建商品混凝土有限公司, 中建商品混凝土成都有限公司