專利名稱：復(fù)合激發(fā)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)非金屬材料。特別是在水泥工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，加入本復(fù)合激發(fā)劑，在不改變水泥生產(chǎn)工藝的情況下，可提高工業(yè)廢渣加入量，生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水泥。
為了充分利用工業(yè)廢渣，減少環(huán)境污染，降低水泥生產(chǎn)成本，許多大專院校及研究部門在工業(yè)廢渣綜合利用方面，進(jìn)行了大量的研究工作。為了降低水泥生產(chǎn)成本，在水泥工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，盡量多加礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣，減少熟料的加入量，此前主要的做法有兩種1、在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)摻加一定量的化工原料作為激發(fā)劑，激發(fā)工業(yè)廢渣的原有活性，增加工業(yè)廢渣的摻入量。由于所用的激發(fā)劑有的成本過(guò)高，有的對(duì)水泥后期強(qiáng)度不利，有的在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中因要求條件苛刻，無(wú)法大量推廣使用。
2、在工業(yè)廢渣的形成過(guò)程中，通過(guò)一定的技術(shù)措施，改變其化學(xué)成分或物理性質(zhì)，如增鈣粉煤灰、超細(xì)粉煤灰等，從而提高工業(yè)廢渣活性。本技術(shù)方法復(fù)雜，難以實(shí)施，而且對(duì)已成型的工業(yè)廢渣無(wú)法提高活性，所以在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，也很難提高工業(yè)廢渣的摻入量。
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合激發(fā)劑，在水泥生產(chǎn)工藝基本不變的情況下，提高工業(yè)廢渣的摻入量，降低水泥生產(chǎn)成本。
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出了一種復(fù)合激發(fā)劑，主要采用低成本的天然礦物作為激發(fā)劑，利用多重激發(fā)原理，充分激發(fā)工業(yè)廢渣活性，增加工業(yè)廢渣的摻入量。在水泥工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，盡量利用原有設(shè)備，只在水泥制造過(guò)程的“后磨”前加預(yù)磨系統(tǒng)或?qū)δC(jī)進(jìn)行高細(xì)磨技術(shù)改造，就可生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水泥。
本發(fā)明是由輕質(zhì)水玻璃、燒石膏、燒石灰及元明粉混合而成，具體比例如下
1#方案主要針對(duì)生產(chǎn)礦渣水泥，將輕質(zhì)水玻璃∶燒石膏∶燒石灰∶元明粉按1∶2∶2.5∶4.5混合攪拌而成。
2#方案主要針對(duì)生產(chǎn)粉煤灰水泥，將輕質(zhì)水玻璃∶燒石膏∶燒石灰∶元明粉按1∶4∶5∶10混合攪拌而成。
燒石灰能和熟料水化析出的Ca(OH)2一起提高溶液堿度，使礦渣和粉煤灰中的玻璃網(wǎng)絡(luò)溶解。同時(shí)，OH-離子濃度增加，由于它比水分子較易進(jìn)入礦渣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空隙，并能較激烈地與活性陽(yáng)離子互相作用，所以促進(jìn)了礦渣的分散和溶解。另一方面，Ca(OH)2與礦渣中的活性SiO2和Al2O3化合生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等，并且由于溶液中Ca2+離子濃度增加，又造成對(duì)上述水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的過(guò)飽和度，促進(jìn)了水化產(chǎn)物的成核和生長(zhǎng)。
(活性)(活性)元明粉為鈣礬石Aft的形成創(chuàng)造了合適的條件。同時(shí)鈉鹽和鈣鹽對(duì)工業(yè)廢渣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞得更徹底、分解得更完全。表現(xiàn)為水化早期單聚體、雙聚體數(shù)量增加。溶出的活性[SiO4]4-、[AlO4]6-等離子團(tuán)繼續(xù)與Ca(OH)2反應(yīng)形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。水化鋁酸鈣再與硫酸根反應(yīng)形成水化硫鋁酸鈣。這些水化產(chǎn)物互相交叉、互相配合，填充、堵塞和切斷毛細(xì)孔，使水泥凝結(jié)加快，早期性能好，孔隙率低。隨著水化反應(yīng)過(guò)程的不斷進(jìn)行，水化反應(yīng)轉(zhuǎn)入由低聚物向高聚物的聚合。并隨水化反應(yīng)過(guò)程的不斷進(jìn)行，單聚體、雙聚體的含量下降，高聚體的含量不斷增加，所以水泥后強(qiáng)增加。
燒石膏可以調(diào)整水泥的凝結(jié)時(shí)間和改善水泥的后期強(qiáng)度，由于其溶解度低，并且1、煅燒石膏失去SO3，因而在水化早期SO42-量不足，鈣礬石Aft量較少，從而對(duì)C3S的緩凝作用減弱，C3A水化較快，水化產(chǎn)物增多，強(qiáng)度提高。
2、C3S水化早期Ca2+濃度低，C3S水化加快，水化硅酸鈣凝膠增多，故水泥強(qiáng)度提高。
3、部分SO42-起硫酸鹽激發(fā)劑的作用，促進(jìn)了礦渣和粉煤灰的水化。
輕質(zhì)水玻璃一方面可以提供活性Na+，另一方面SiO32-可以起誘導(dǎo)成核作用，加速水化硅酸鈣的形成。
總之，在工業(yè)廢渣摻入量的較高的水泥中，Na+是分散、解聚工業(yè)廢渣網(wǎng)絡(luò)離子的主要因素之一，使網(wǎng)絡(luò)離子團(tuán)成為孤立狀具有活性的陰離子。Ca2+既參與了網(wǎng)絡(luò)離子的解聚過(guò)程，又是與活性的陰離子形成水化產(chǎn)物的重要離子之一。另外溶液中必須有足夠的SO42-離子保證水化產(chǎn)物的不斷形成。它與水化鋁酸鈣作用形成水化硫鋁酸鈣，完成所謂“SO4”二次水化反應(yīng)。此二次水化反應(yīng)不斷促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)離子團(tuán)的分解與解聚，有利于工業(yè)廢渣的水化。因此，系統(tǒng)中“Na+、Ca2+、SO42-”三離子的作用互相聯(lián)系，互相依存。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于1、原料來(lái)源廣泛，成本低。
2、不降低水泥后期強(qiáng)度。
3、不改變水泥生產(chǎn)工藝，由于增加了工業(yè)廢渣的加入量，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，增產(chǎn)增效。
4、對(duì)已成型的工業(yè)廢渣照樣可以提高其活性。
5、在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，降低熟料消耗，減少環(huán)境污染。根據(jù)財(cái)稅字44號(hào)等文件規(guī)定，“粉煤灰摻量超過(guò)30％，生產(chǎn)建材產(chǎn)品免征增值稅和免所得稅五年”，從此項(xiàng)政策上企業(yè)可獲得相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步描述實(shí)施例1#方案是將輕質(zhì)水玻璃∶燒石膏∶燒石灰∶元明粉按1∶2∶2.5∶4.5混合攪拌而成，主要針對(duì)生產(chǎn)礦渣水泥。將40～50％的高爐水淬礦渣，摻入20～48％的熟料，一般立窯熟料摻入量為40～48％，旋窯熟料或質(zhì)量好的機(jī)立窯熟料摻入量為20～35％。再摻入4％的無(wú)雜質(zhì)石灰石，4％的二水石膏，最后摻入2～3％復(fù)合激發(fā)劑，一次粉磨而成復(fù)合水泥。
2#方案是將輕質(zhì)水玻璃∶燒石膏∶燒石灰∶元明粉按1∶4∶5∶10混合攪拌而成，主要針對(duì)生產(chǎn)粉煤灰水泥。將30～40％的粉煤灰、10～25％的高爐水淬礦渣，摻入20～48％的熟料，一般立窯熟料摻入量為40～48％，旋窯熟料或質(zhì)量好的機(jī)立窯熟料摻入量為20～35％。再摻入4％的無(wú)雜質(zhì)石灰石，4％的二水石膏，最后摻入5～6％復(fù)合激發(fā)劑，一次粉磨而成復(fù)合水泥。
摻入復(fù)合激發(fā)劑后，不但水泥的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)完全達(dá)到R425或525#國(guó)標(biāo)要求，而且生產(chǎn)工藝不變，仍為二磨一燒。
為了降低成本，一般直接用電廠干收的粉煤原灰，或風(fēng)選后要送貯灰場(chǎng)的顆粒較粗的粉煤渣，但要求其燒失量較低。
由于磨制水泥時(shí)加入了大量的粉煤灰、水渣等工業(yè)廢渣，故對(duì)熟料的FCaO不作限量，一般能達(dá)到水泥出磨安定性就算合格。這對(duì)于小水泥廠來(lái)說(shuō)尤其適用。
應(yīng)用實(shí)施例陜西省某水泥廠采用復(fù)合激發(fā)劑后，水泥年生產(chǎn)量由未使用復(fù)合激發(fā)劑的7萬(wàn)噸提高到13萬(wàn)噸，其中礦渣水泥6萬(wàn)噸，粉煤灰水泥7萬(wàn)噸。各材料價(jià)格如下
①生產(chǎn)525#礦渣水泥或R425礦渣水泥，采用復(fù)合劑激發(fā)1#配方，采用復(fù)合激發(fā)劑前后各材料配比及生產(chǎn)成本如下表
②生產(chǎn)R425粉煤灰水泥，采用復(fù)合劑激發(fā)2#配方，采用復(fù)合激發(fā)劑前后各材料配比及生產(chǎn)成本如下表
在水泥生產(chǎn)過(guò)程中使用復(fù)合激發(fā)劑后，礦渣、粉煤灰、石灰石等混合材摻量由原來(lái)的10％左右提高到50％左右，水泥年產(chǎn)量由原來(lái)的7萬(wàn)噸增加到13萬(wàn)噸，比原來(lái)提高86％左右，熟料用量減少46～48％，噸水泥生產(chǎn)成本下降10～20元，企業(yè)年利潤(rùn)由原來(lái)170萬(wàn)元增加到320萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)機(jī)非金屬材料，它由輕質(zhì)水玻璃、燒石膏、燒石灰及元明粉混合攪拌而成，其特征在于1)作為水泥廠生產(chǎn)礦渣水泥過(guò)程中使用，按照原子百分比為輕質(zhì)水玻璃∶燒石膏∶燒石灰∶元明粉＝1∶2∶2.5∶4.5配料；2)作為水泥廠生產(chǎn)粉煤灰水泥過(guò)程中使用，按照原子百分比為輕質(zhì)水玻璃∶燒石膏∶燒石灰∶元明粉＝1∶4∶5∶10配料。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)非金屬材料，其特征在于其中的元明粉可以提高已成型工業(yè)廢渣的活性。
3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)非金屬材料，其特征在于燒石膏、燒石灰、元明粉可以改善水泥后期強(qiáng)度，使水泥后強(qiáng)增加。
4.如權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)非金屬材料，其特征在于燒石膏、輕質(zhì)水玻璃可以調(diào)整水泥的凝結(jié)時(shí)間，使水泥的凝結(jié)時(shí)間符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)非金屬材料,由輕質(zhì)水玻璃、燒石膏、燒石灰及元明粉混合攪拌而成。本發(fā)明克服了原激發(fā)劑成本過(guò)高和對(duì)水泥后期強(qiáng)度不利等缺點(diǎn),而且對(duì)已成型的工業(yè)廢渣照樣可以提高其活性。在水泥工業(yè)化生產(chǎn)中過(guò)程中,加入本復(fù)合激發(fā)劑,不用改變水泥生產(chǎn)工藝,就可提高工業(yè)廢渣的加入量,生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水泥。這對(duì)充分利用工業(yè)廢渣,減少環(huán)境污染,降低熟料消耗作用巨大,且原料來(lái)源廣泛,成本低。
文檔編號(hào)C04B22/14GK1330051SQ00113848
公開(kāi)日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2000年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月20日
發(fā)明者和興民 申請(qǐng)人:陜西省建筑材料工業(yè)學(xué)校