專利名稱：一種用作水泥混合材的活化玄武巖粉及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑材料，涉及一種用作水泥混合材的活化玄武巖粉及其制備方法。 本發(fā)明所述活化玄武巖粉特別適用作水泥混合材和混凝土摻合料。
背景技術：
目前，用于建材行業(yè)的混合材和摻合料主要為礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣。高爐礦渣、粉煤灰在我國水泥混合材中所占比例最大，兩者相加占我國水泥混合材用量的44. 65%。 近年我國基礎建設的迅速發(fā)展帶動了水泥和混凝土產業(yè)的急劇擴張，導致粉煤灰、礦渣等原本作為廢渣利用的混合材和摻合料變得非常緊俏，其中，高爐礦渣的優(yōu)良使用性能致使其價格不斷上漲，一度甚至超過熟料價格。可見水泥混合材供應已凸顯緊張局面，開發(fā)水泥混合材新品種日漸成為水泥工業(yè)研究的當務之急，特別是在水泥混合材匱乏和偏遠地區(qū)， 對當?shù)刭Y源進行合理開發(fā)及其建材資源化利用，不僅可改善水泥混凝土的某些性能，而且還可降低成本，提升企業(yè)綜合競爭力，帶動當?shù)亟洕蜕鐣l(fā)展。玄武巖是火山爆發(fā)時巖漿噴出地面驟冷而形成的硅酸鹽巖石，它廣泛分布于大陸和洋底。我國玄武巖礦藏儲量豐富，廣泛分布于秦嶺南麓、甘肅祁連山、黑龍江五大連池、 吉林長白山、新疆準噶爾盆地、西藏喜馬拉雅山、青海昆侖山、山西大同以及華南沿海一帶。 現(xiàn)有技術中，我國對玄武巖的開發(fā)利用程度還較低，大宗用作各種建筑石料，僅部分用于鑄石和巖棉，還有少量用作石材和水泥混合料。近年來，利用玄武巖生產連續(xù)玄武巖纖維 (CBF)成為熱點；它是以天然的火山噴出巖作為原料，將其破碎后加入熔窯中，在1450°C 1500°C熔融后，通過鉬銠合金拉絲漏板制成的連續(xù)纖維?？梢钥闯?，玄武巖在應用時，低端產品附加值不高，利用率低，造成了資源和能源的大量浪費；高端產品一次性投資大，能耗高，阻礙了玄武巖的綜合開發(fā)利用。玄武巖屬于硅酸鹽巖石，其中含有玻璃質結構及可溶性的SiA和Al2O3，具有一定的火山灰活性，在理論上可以用作水泥混合材和混凝土的摻合料。由于火山灰材料種類及來源較廣，故其化學組成差別很大，不同品種、產地的火山灰材料在化學品質、礦物組成、顆粒群分布及有害雜質含量等方面均存在較大差異，給其實際應用帶來了極大的困難。峨眉山玄武巖硬度大，粉磨功耗大，易磨性差，粉磨成本高，難以在水泥混凝土行業(yè)大范圍推廣應用。因此，科學合理地開發(fā)利用我國賦存的礦物資源，拓寬建材行業(yè)所需原材料的選取途徑，對促進水泥混凝土工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種性能良好、成本低的用作水泥混合材的活化玄武巖粉及其制備方法。從而提供一種用于水泥混凝土行業(yè)的新型建筑材料。本發(fā)明的內容是一種用作水泥混合材的活化玄武巖粉，其特征是該活化玄武巖粉主要由細度為80 μ m篩余量彡0. 5%、比表面積為380 600m2/kg的玄武巖粉組成。
本發(fā)明的內容中所述玄武巖粉組成中還添加有玄武巖粉質量0. 15% 1%的助磨劑；
所述助磨劑由多元醇70% 80%、三乙醇胺10% 20%、無機鹽硫酸鈉1. 5% 2. 6%、以及有機鹽木質素磺酸鈉7% 10%的原料組分和質量百分比組成；
所述多元醇是丙三醇、丙二醇、乙二醇中的一種或兩種以上的混合物。本發(fā)明的內容中所述玄武巖為峨眉山玄武巖。所述峨眉山玄武巖符合GBT2847-2005《用于水泥中的火山灰質混合材料》標準的要求，即燒失量的質量百分比為2. 41% 3. 18%、三氧化硫的質量百分比含量0. 06% 0. 15%、火山灰性合格、放射性合格。本發(fā)明的另一內容是一種用作水泥混合材的活化玄武巖粉的制備方法，該制備方法為熱活化一機械力活化相結合的方式，其特征是包括將玄武巖(較好的是峨眉山玄武巖)原料用顎式破碎機破碎(較好的是逐級反復破碎)至最大粒徑< 5. 3mm (較好的是最大粒徑< 3. 15mm)后；再經熱處理工藝處理；然后將經過熱處理后的破碎的玄武巖用球磨機粉磨20 65min，即制得成品——活化玄武巖粉；
所述熱處理工藝是將破碎后的玄武巖置于700°C 1050°C溫度下，加熱處理0. 5 濁后，再急冷至環(huán)境溫度。所述急冷至環(huán)境溫度是將加熱處理后的玄武巖的溫度在5min 15min的時間內降低至環(huán)境溫度。所述急冷的方式可以為空冷、水冷、油冷等非隨爐冷的現(xiàn)有技術方式。本發(fā)明的另一內容還可以是一種用作水泥混合材的活化玄武巖粉的制備方法， 該制備方法機械力活化的方式，其特征是包括將玄武巖(較好的是峨眉山玄武巖)原料用顎式破碎機破碎(較好的是逐級反復破碎)至最大粒徑< 5.3mm (較好的是最大粒徑 (3. 15mm)后，用球磨機粉磨50 70min后，再用振動研磨機粉磨20 35min，即制得成品——活化玄武巖粉。本發(fā)明的另一內容還可以是一種用作水泥混合材的活化玄武巖粉的制備方法， 該制備方法為化學活化一機械力活化相結合的方式，其特征是包括將玄武巖(較好的是峨眉山玄武巖)原料用顎式破碎機破碎(較好的是逐級反復破碎)至最大粒徑< 5. 3mm (較好的是最大粒徑<3. 15mm)后，再將破碎后的玄武巖用球磨機粉磨40 70min，在粉磨過程中分2 3次加入助磨劑混合，即制得成品——活化玄武巖粉；
所述助磨劑的加入量為玄武巖質量的0. 15 1% ；
所述助磨劑由多元醇70% 80%、三乙醇胺10% 20%、硫酸鈉1. 5% 2. 6%、以及木質素磺酸鈉7% 10%的原料組分和質量百分比組成；
所述多元醇是丙三醇、丙二醇、乙二醇中的一種或兩種以上的混合物。本發(fā)明的內容及另一內容中，所述峨眉山玄武巖質量百分比化學組成包括SiO2 47. 9% 52. 41%、CaO 8. 6% 10. 5%、Al2O3 11. 2% 13. 8%、Fe2O3 12. 6% 13. 4%、MgO 4. 3% 6. 7%、Na2O 1. 3% 2. 1%、以及 K2O 0. 8% 1. 6%。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有下列特點和有益效果
(1)本發(fā)明主要針對峨眉山玄武巖的化學成分和物理結構特性，通過機械力活化、化學活化一機械力活化或熱活化一機械力活化等方式對其易磨性進行改善，其中采用熱活化一機械力活化方式得到的玄武巖粉，邦德(Bond)粉磨功指數(shù)Wi降幅可達到34. 2% ；在相同的實驗條件下，達到相同比表面積(450 m2 / kg 500 m2 / kg)要求時，采用化學活化一機械力活化相結合方式(實施例3)可比普通粉磨方式(未摻助磨劑)的粉磨時間節(jié)省約lh，粉磨效率大大提高；
(2)本發(fā)明通過科學合理的技術手段，對當?shù)刭x存峨眉山玄武巖礦物資源進行建材資源化利用，找到了一種用于水泥混凝土行業(yè)的新型建筑材料，其產品性能優(yōu)異，可以明顯改善水泥混凝土的力學性能，結果見表1 ；由表1可知，采用本發(fā)明配制得到的助磨劑的C、D 試樣早期和后期強度均明顯高于未摻助磨劑粉磨玄武巖試樣B，對水泥標準稠度用水量和安定性無明顯的影響；這有兩方面原因，首先，摻入助磨劑粉磨得到的玄武巖粉體(C，D)較未摻對比樣(B)，其微細粉含量增加，30%替代水泥后，可以充分發(fā)揮其活性效應，微集料效應和填充效應，改善砂漿的力學性能；其次，摻入的部分改性和激發(fā)組分對水泥的水化過程均產生了有利的影響；
表1 助磨劑對玄武巖粉性能的影響
權利要求
1.一種用作水泥混合材的活化玄武巖粉，其特征是主要由細度為80μπι篩余量 (0. 5%、比表面積為380 600m2/kg的玄武巖粉組成。
2.按權利要求1所述用作水泥混合材的活化玄武巖粉，其特征是所述組成中還添加有玄武巖粉質量0. 15 1%的助磨劑；所述助磨劑由多元醇70% 80%、三乙醇胺10% 20%、無機鹽硫酸鈉1. 5% 2. 6%、以及有機鹽木質素磺酸鈉7% 10%的原料組分和質量百分比組成；所述多元醇是丙三醇、丙二醇、乙二醇中的一種或兩種以上的混合物。
3.按權利要求1或2所述用作水泥混合材的活化玄武巖粉，其特征是所述玄武巖為峨眉山玄武巖。
4.按權利要求3所述用作水泥混合材的活化玄武巖粉，其特征是所述峨眉山玄武巖符合GBT2847-2005《用于水泥中的火山灰質混合材料》標準的要求，即燒失量的質量百分比為2. 41% 3. 18%、三氧化硫的質量百分比含量0. 06% 0. 15%、火山灰性合格、放射性合格。
5.按權利要求1所述用作水泥混合材的活化玄武巖粉的制備方法，其特征是包括將玄武巖原料用顎式破碎機破碎至最大粒徑< 5. 3mm ；再經熱處理工藝處理；然后將經過熱處理后的破碎的玄武巖用球磨機粉磨20 65min，即制得成品——活化玄武巖粉；所述熱處理工藝是將破碎后的玄武巖置于700°C 1050°C溫度下，加熱處理0. 5 濁后，急冷至環(huán)境溫度。
6.按權利要求5所述用作水泥混合材的活化玄武巖粉的制備方法，其特征是所述急冷至環(huán)境溫度是將加熱處理后的玄武巖的溫度在5min 15min的時間內降低至環(huán)境溫度。
7.按權利要求1所述用作水泥混合材的活化玄武巖粉的制備方法，其特征是包括將玄武巖原料用顎式破碎機破碎至最大粒徑< 5. 3mm后，用球磨機粉磨50 70min后，再用振動研磨機粉磨20 35min，即制得成品——活化玄武巖粉。
8.按權利要求2所述用作水泥混合材的活化玄武巖粉的制備方法，其特征是包括將玄武巖原料用顎式破碎機破碎至最大粒徑< 5. 3mm，再將破碎后的玄武巖用球磨機粉磨 40 70min，在粉磨過程中分2 3次加入助磨劑混合，即制得成品——活化玄武巖粉；所述助磨劑的加入量為玄武巖質量的0. 15 1% ；所述助磨劑由多元醇70% 80%、三乙醇胺10% 20%、無機鹽硫酸鈉1. 5% 2. 6%、以及有機鹽木質素磺酸鈉7% 10%的原料組分和質量百分比組成；所述多元醇是丙三醇、丙二醇、乙二醇中的一種或兩種以上的混合物。
9.按權利要求3所述用作水泥混合材的活化玄武巖粉，其特征是所述峨眉山玄武巖質量百分比化學組成包括:Si02 47. 9% 52. 41%,CaO 8. 6% 10. 5%、A1203 11. 2% 13. 8%、 Fe2O3 12. 6% 13. 4%、MgO 4. 3% 6. 7%、Na2O 1. 3% 2. 1%、以及 K2O 0. 8% 1. 6%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用作水泥混合材的活化玄武巖粉，其特征是主要由細度為80μm篩余量≤0.5%、比表面積為380～600m2/kg的玄武巖粉組成，還可以添加有玄武巖粉質量0.15～1%的助磨劑，該助磨劑由多元醇70%～80%、三乙醇胺10%～20%、無機鹽硫酸鈉1.5%～2.6%、以及有機鹽木質素磺酸鈉7%～10%的原料組分和質量百分比組成；本發(fā)明采用機械力活化、化學活化—機械力活化或熱活化—機械力活化等方式，制備活化玄武巖粉；制得的產品用作水泥混合材，可改善水泥性能、調節(jié)水泥的標號、降低水泥生產成本，用于混凝土摻合料，可降低單方混凝土生產成本、改善混凝土的力學性能和耐久性。
文檔編號B02C21/00GK102503191SQ20111031861
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權日2011年10月19日
發(fā)明者劉來寶, 唐凱靖, 王燕, 許曉英, 趙冬梅 申請人:西南科技大學