聚合硅酸铝水泥及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及水泥制造技术领域。特别涉及一种利用工业废渣为原料的聚合硅酸铝水泥及其制备方法。
技术背景
传统水泥是一种高污染、高能耗及消耗大量资源的建筑材料。相关数据显示，我国的水泥年产量已达到8亿吨，消耗煤炭超过亿吨以上，耗电超过千亿度，石灰石近7亿吨。根据已查明的优质石灰石矿贮量，数十年内即将用尽。制备C3S、C2S、C3A、C4AF、CA、C2A、C12A7、C2AS水泥熟料时煅烧温度高达1400℃，排放大量的温室气体CO2、NOx与粉尘。据测算，我国水泥工业每年要排放4亿吨CO2进入大气层。排放的粉尘总量超过千万吨，已对地球环境造成严重的危害。
全国工业工业废渣累计储存量已高达100亿吨之多，产生工业废渣最多的是采掘、黑色冶金、化工、有色金属冶炼及电力等行业。为缓解对环境的污染，部分行业已有条件地利用煤炭、冶金、电力等行业的煤矸石、炉渣、尾砂、粉煤灰等工业废渣、一般作为功能性调节材料，掺入比例低而用量有限。有的则因投入产出不对称而摒弃。
【发明内容】
本发明的目的是要提供一种不消耗石灰石资源，成份中不包含C3S、C2S、C3A、C4AF、CA、C2A、C12A7、C2AS等矿物熟料，利用工业废渣为原材料的聚合硅酸铝水泥及其制备方法。产品形态为单组份粉体，水化机理为无机聚合反应，加水搅拌即可发生聚合反应直至硬化。
本发明的目的是通过以下方法来实现的；
聚合硅酸铝水泥的组成范围；改性废渣0～80％。活化废渣0～80％。外加剂5～20％。
改性和活化的废渣是用粉煤灰、沸腾炉渣、煤矸石、珍珠岩废粉、偏高岭土(废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)、非金属矿尾砂制备。
外加剂为是市售化工材料Na2CO3、K2CO3、Li2O、NaOH、KOH、Na2SiF6、Na5P3P10、Na2SO4、K2SO4、K2SiO3、Na2SiO3其中的一种或多种配合组成。
废渣的改性是通过以下方法来实现的；
将粉煤灰、沸腾炉渣、煤矸石、膨胀珍珠岩废粉、偏高岭土(废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)、非金属矿尾砂六类工业废渣置于均化场，分类进行平铺调剂均料。批均料量为10000～100000t，以SiO2/Al2O3误差小于5％为合格。
湿粉煤灰经脱水干燥至粉煤灰含水量小于1％，然后粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用，干粉煤灰直接粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用。
湿沸腾炉渣经脱水干燥至炉渣含水量小于1％，然后粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用，干沸腾炉渣直接粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用。
煤矸石在850℃以下温度下煅烧2小时，然后粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用。
珍珠岩废粉先膨化，然后粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用。
偏高岭土(废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)经干燥至含水量小于1％，然后粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用，干偏高岭土(包括废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)直接粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用。
非金属矿尾砂在850℃以下温度下煅烧2小时，然后粉碎至300～600m2/Kg的细粉备用。
废渣地活化是通过以下方法来实现的；
将粉煤灰、沸腾炉渣、煤矸石分别以0.5～4∶0.1～1的重量配合比，配入外加剂Na2CO3、NaOH、Na2SO4其中的一种混合均匀，装入煅烧炉，在500～1100℃温度范围内煅烧，并且保温2～4小时，冷却后粉碎加工至300～600m2/Kg的细粉备用。
偏高岭土(废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)分别以0.5～4∶0.1～1的重量配合比，配入外加剂NaOH或KOH混合均匀，装入煅烧炉，在500～1100℃温度范围内煅烧，并且保温2～4小时，冷却后粉碎加工至300～600m2/Kg的细粉备用。
非金属矿尾砂分别以0.5～4∶0.1～1的重量配合比，配入外加剂Na2CO3、K2CO3、NaOH、KOH其中的一种混合均匀，装入煅烧炉，在500～1100℃温度范围内煅烧，并且保温1～2小时，冷却后粉碎加工至300～600m2/Kg的细粉备用。
珍珠岩废粉分别以0.5～4∶0.1～1的重量配合比，配入外加剂Li2O、NaOH、KOH其中的一种混合均匀，装入煅烧炉，在500～1100℃温度范围内煅烧，并且保温1～2小时，冷却后粉碎加工至300～600m2/Kg的细粉备用。
外加剂是通过以下方法来实现的；将市售化工材料Na2CO3、K2CO3、Li2O、NaOH、KOH、Na2SiF6、Na5P3P10、Na2SO4、K2SO4、K2SiO3、Na2SiO3以4∶1重量配合比，分别独立配入干粉煤灰并搅拌均匀，于25～60℃温度内低温干燥，然后粉碎至600m2/Kg的细粉备用。
聚合硅酸铝水泥的制备是通过以下方法来实现的；
将改性废渣0～80％，活化废渣0～80％，外加剂(Na2CO3、K2CO3、Li2O、NaOH、KOH、Na2SiF6、Na5P3P10、Na2SO4、K2SO4、K2SiO3、Na2SiO3其中的一种)5～20％。，按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经检测粉料混合均匀后包装入库。
聚合硅酸铝水泥是绿色环保型材料，80％的材料来源于工业固体废弃物。不消耗石灰石资源，CO2排放只有传统水泥的1/5，其生产能耗只及传统水泥的1/6。是广泛应用于土木工程、装饰、核电、航空、交通、环境保护等领域的大宗材料，是许多材料的替代品。使用方法与传统水泥相同。
具体实施方法。
下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细描述。
实施例1、
混合型聚合硅酸铝水泥的制备方法。
将粉煤灰、沸腾炉渣、煤矸石、珍珠岩废粉、偏高岭土(废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)、非金属矿尾砂分别干燥至粉煤灰含水量小于1％，然后粉碎至400m2/Kg的细粉完成改性，分类装入料仓备用。
将粉煤灰、沸腾炉渣、煤矸石、珍珠岩废粉、偏高岭土(废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)、非金属矿尾砂分别以4∶1的重量配合比，配入外加剂NaOH混合均匀，装入煅烧炉，在1000℃温度下煅烧，并且保温2小时，冷却后粉碎加工至600m2/Kg的细粉完成活化，分类装入料仓备用。
将改性粉煤灰150kg、沸腾炉渣150kg、煤矸石100kg、偏高岭土(废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)100kg、非金属矿尾砂100kg，活化粉煤灰80kg、沸腾炉渣80kg、煤矸石60kg、偏高岭土(废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)60kg、非金属矿尾砂100kg，外加剂NaOH或者KOH20kg。按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经抽样检测粉料混合均匀后包装入库。
实施例2、粉煤灰聚合硅酸铝水泥的制备方法。将改性粉煤灰600kg、活化粉煤灰350kg、外加剂NaOH或者KOH 50kg。按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经抽样检测粉料混合均匀后包装入库。
实施例3、沸腾炉渣聚合硅酸铝水泥的制备方法。将改性沸腾炉渣700kg、活化沸腾炉渣240kg、外加剂Na2CO3或者K2CO3 60kg。按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经抽样检测粉料混合均匀后包装入库。
实施例4、煤矸石聚合硅酸铝水泥的制备方法。将改性煤矸石550kg、活化煤矸石350kg、外加剂NaOH或者KOH 90kg、Na2SiF6 7kg、Na2SO3 3kg。按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经抽样检测粉料混合均匀后包装入库。
实施例5、粘土聚合硅酸铝水泥的制备方法。改性偏高岭土(包括废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)600kg、活化偏高岭土(包括废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)340kg、外加剂NaOH或者KOH 60kg。按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经抽样检测粉料混合均匀后包装入库。
实施例6、白色聚合硅酸铝水泥的制备方法。改性偏高岭土(废陶瓷墙地砖)700kg、活化非金属矿尾砂210kg、外加剂NaOH或者KOH5 50kg、Na2SiF6 20kg、Na5P3P10 20kg。按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经抽样检测粉料混合均匀后包装入库。
实施例7、轻质聚合硅酸铝水泥的制备方法。改性膨化珍珠岩600kg、偏高岭土(废陶瓷墙地砖)220kg、活化非金属矿尾砂110kg、外加剂NaOH或者KOH 60kg、Li2O 10kg。按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经抽样检测粉料混合均匀后包装入库。
实施例8、尾砂聚合硅酸铝水泥的制备方法。改性非金属矿尾砂450kg、偏高岭土(包括废粘土砖、瓦、废陶瓷墙地砖)300kg、活化非金属矿尾砂200kg、外加剂NaOH或者KOH50kg。按配方准确称重计量、全部装入混料装置内混合。经抽样检测粉料混合均匀后包装入库。