專利名稱：一種利用造紙白泥、頁巖和煤矸石混燒制成的水泥混合材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種利用造紙白泥、頁巖和煤矸石混燒制成的水泥混合材，屬于硅酸鹽水泥技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水泥的生產(chǎn)消耗了大量的能源及石灰石、粘土等礦產(chǎn)資源，還排放了大量的污染物。同時(shí)，工業(yè)廢渣(粉煤灰、高爐礦渣、煤矸石、造紙白泥等)排放量的逐年增加，不但占用了大量的土地，甚至污染水源、大氣、土壤，給經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活帶來很大危害。大量研究 結(jié)果表明，將工業(yè)廢渣用作水泥混合材，不僅有效利用了工業(yè)廢渣，減少了廢渣引起的環(huán)境污染及土地占用，降低了水泥的生產(chǎn)成本，減少了由于生產(chǎn)水泥造成的環(huán)境污染及能源、資源消耗，同時(shí)還可以改善水泥抗腐蝕性，降低水化熱，優(yōu)化水泥石孔結(jié)構(gòu)，提高水泥石強(qiáng)度
坐寸ο現(xiàn)有的含硅酸鹽水泥熟料的水泥，一般由水泥混合材、硅酸鹽水泥熟料和石膏按一定比例混合粉磨制成，通常利用礦渣或粉煤灰等火山灰質(zhì)混合材作水泥混合材，以調(diào)節(jié)水泥的標(biāo)號和水泥的性能，降低水泥的生產(chǎn)成本和節(jié)約能源。但目前粉煤灰、礦渣等優(yōu)質(zhì)混合材越來越緊缺，價(jià)格逐年攀升，急需尋找新的替代物來緩解水泥混合材材供的緊張局面。白泥是堿法化學(xué)制漿過程中黑液經(jīng)濃縮，燃燒，溶解后形成綠液(主要化學(xué)成分碳酸鈉)，將其與石灰乳液混合使碳酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸c，經(jīng)洗滌及過濾回收氫氧化鈉后，最終得到含水率25°/Γ60%的沉淀物。我國已成為紙張生產(chǎn)大國、消費(fèi)大國、進(jìn)口大國，造紙產(chǎn)量和消費(fèi)量分別占到世界總量的23. 3%和23. 1%，如此大的造紙產(chǎn)量必然造成大量的造紙白泥廢棄物排放，目前，大多數(shù)企業(yè)采用填埋或堆放的方式處理造紙白泥，填埋處理雖然簡便易行、投資少，但需占用大量的土地資源，而且在污泥的填埋過程中由于壓實(shí)、降雨和微生物分解等原因，會(huì)產(chǎn)生高濃度滲濾液和殘留堿的溶解，造成地下水污染。長期堆積的白泥堆場在惡劣天氣等條件下還存在潰塌風(fēng)險(xiǎn)，成為社會(huì)危害的隱患。縱觀近年來國內(nèi)外白泥綜合利用研究與開發(fā)情況，制漿造紙白泥的綜合利用還存在各種技術(shù)障礙或者受制于經(jīng)濟(jì)效益的影響難以推廣，特別是非木制漿造紙白泥的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用幾乎沒有先例。因此，要解決竹漿造紙白泥的綜合利用問題，還須因地制宜、趨利避害、通過創(chuàng)造性地開展新技術(shù)研究以降低生產(chǎn)處理成本，提高副產(chǎn)物的附加值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種由造紙白泥、頁巖和煤矸石在較低溫度下混燒制得的水泥混合材，其火山灰活性與二級粉煤灰相當(dāng)，可部分或全部替代粉煤灰或其他混合材。本發(fā)明的內(nèi)容是利用造紙白泥、頁巖和煤矸石混燒制成的水泥混合材，其特征在于造紙白泥、頁巖粉、煤矸石粉混合均勻后，經(jīng)過陳化、成型、干燥、再經(jīng)過煅燒并保溫、最后急冷至環(huán)境溫度而獲得的塊狀燒結(jié)物；控制原料中的Ca/Si摩爾比為I. 2 2. 2，煤矸石粉料的摻量為混合材總重量的25% 35%。本發(fā)明的內(nèi)容還包括一種利用白泥、頁巖、煤矸石低溫?zé)苹旌喜牡脑系念A(yù)處理方法其特征在于原料白泥不需任何處理，頁巖和煤矸石分別需要經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎成粒徑小于2cm,然后經(jīng)過球磨機(jī)粉磨約30min制成比表面積約300_350m2/kg的粉體。本發(fā)明的內(nèi)容還包括一種利用白泥、頁巖、煤矸石低溫?zé)苹旌喜牡墓に嚪椒ㄆ涮卣髟谟谠习凑找欢ū壤龜嚢杌旌现辆鶆蚝螅惢?2h 24h，然后在成型壓力不高于IOMPa的壓力下成型，成型后的試塊在105°C下干燥4h 6h，然后在950°C 1100°C下煅燒，升溫速率控制在·5°C /min 10°C /min,保溫時(shí)間為30min 90min,最后米用風(fēng)冷的方式急冷至環(huán)境溫度。所述急冷至環(huán)境溫度是將加熱處理后的燒結(jié)物的溫度在5min 15min的時(shí)間內(nèi)降低至環(huán)境溫度。在上述發(fā)明內(nèi)容中所制成的混合材按照GBT2847-2005《用于水泥中的火山灰質(zhì)混合材料》標(biāo)準(zhǔn)檢測得到的28天抗壓強(qiáng)度比與二級粉煤灰基本相當(dāng)，水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度比達(dá)73% 109%，可部分或全部替代粉煤灰或其他混合材。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例I 根據(jù)白泥、頁巖、煤矸石的化學(xué)成分分析以及煤矸石的發(fā)熱量測定結(jié)果，按照Ca/Si摩爾比為I. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質(zhì)量的30%進(jìn)行配料，混合均勻后陳化24h，水分含量11. 5%，然后將混合物在3-5MPa的壓力下成型，干燥6h后再在高溫爐內(nèi)以5°C /min的升溫速率隨爐升溫至1000°C，并保溫30min，然后急冷至環(huán)境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法》要求，將混合材在試驗(yàn)小磨中粉磨約30min,磨細(xì)至80 μ m方孔篩篩余為1_3%，將混合材按照30%的比例摻入到硅酸鹽水泥中，再外摻5%的石膏充分混合均勻制成樣品，將樣品和42. 5硅酸鹽水泥分別按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強(qiáng)度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比，結(jié)果用R28表示，R28為79. 2%。實(shí)施例2 根據(jù)白泥、頁巖、煤矸石的化學(xué)成分分析以及煤矸石的發(fā)熱量測定結(jié)果，按照Ca/Si摩爾比為I. 6作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質(zhì)量的30%進(jìn)行配料，混合均勻后陳化24h，水分含量13. 3%，然后將混合物在3-5MPa的壓力下成型，干燥6h后再在高溫爐內(nèi)以5°C /min的升溫速率隨爐升溫至1000°C，并保溫30min，然后急冷至環(huán)境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法》要求，將混合材在試驗(yàn)小磨中粉磨約30min,磨細(xì)至80 μ m方孔篩篩余為1_3%，將混合材按照30%的比例摻入到硅酸鹽水泥中，再外摻5%的石膏充分混合均勻制成樣品，將樣品和42. 5硅酸鹽水泥分別按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強(qiáng)度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比，結(jié)果用R28表示，R28為89. 6%。實(shí)施例3 根據(jù)白泥、頁巖、煤矸石的化學(xué)成分分析以及煤矸石的發(fā)熱量測定結(jié)果，按照Ca/Si摩爾比為2. O作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質(zhì)量的30%進(jìn)行配料，混合均勻后陳化24h，水分含量14. 4%，然后將混合物在3-5MPa的壓力下成型，干燥6h后再在高溫爐內(nèi)以5°C /min的升溫速率隨爐升溫至1000°C，并保溫30min，然后急冷至環(huán)境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法》要求，將混合材在試驗(yàn)小磨中粉磨約30min,磨細(xì)至80 μ m方孔篩篩余為1_3%，將混合材按照30%的比例摻入到硅酸鹽水泥中，再外摻5%的石膏充分混合均勻制成樣品，將樣品和42. 5硅酸鹽水泥分別按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強(qiáng)度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比，結(jié)果用R28表示，R28為97. 2%。實(shí)施例4 根據(jù)白泥、頁巖、煤矸石的化學(xué)成分分析以及煤矸石的發(fā)熱量測定結(jié)果，按照Ca/Si摩爾比為2. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質(zhì)量的30%進(jìn)行配料，混合均勻后陳化24h，水分含量14. 8%，然 后將混合物在3-5MPa的壓力下成型，干燥6h后再在高溫爐內(nèi)以5°C /min的升溫速率隨爐升溫至1000°C，并保溫30min，然后急冷至環(huán)境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法》要求，將混合材在試驗(yàn)小磨中粉磨約30min,磨細(xì)至80 μ m方孔篩篩余為1_3%，將混合材按照30%的比例摻入到硅酸鹽水泥中，再外摻5%的石膏充分混合均勻制成樣品，將樣品和42. 5硅酸鹽水泥分別按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強(qiáng)度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比，結(jié)果用R28表示，R28為109. 4%。實(shí)施例5 根據(jù)白泥、頁巖、煤矸石的化學(xué)成分分析以及煤矸石的發(fā)熱量測定結(jié)果，按照Ca/Si摩爾比為2. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質(zhì)量的30%進(jìn)行配料，混合均勻后陳化24h，水分含量14. 8%，然后將混合物在3-5MPa的壓力下成型，干燥6h后再在高溫爐內(nèi)以5°C /min的升溫速率隨爐升溫至950°C，并保溫60min，然后急冷至環(huán)境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法》要求，將混合材在試驗(yàn)小磨中粉磨約30min,磨細(xì)至80 μ m方孔篩篩余為1_3%，將混合材按照30%的比例摻入到硅酸鹽水泥中，再外摻5%的石膏充分混合均勻制成樣品，將樣品和42. 5硅酸鹽水泥分別按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強(qiáng)度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比，結(jié)果用R28表示，R28為88. 2%。實(shí)施例6 根據(jù)白泥、頁巖、煤矸石的化學(xué)成分分析以及煤矸石的發(fā)熱量測定結(jié)果，按照Ca/Si摩爾比為2. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質(zhì)量的30%進(jìn)行配料，混合均勻后陳化24h，水分含量14. 8%，然后將混合物在3-5MPa的壓力下成型，干燥6h后再在高溫爐內(nèi)以5°C /min的升溫速率隨爐升溫至1050°C，并保溫60min，然后急冷至環(huán)境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法》要求，將混合材在試驗(yàn)小磨中粉磨約30min,磨細(xì)至80 μ m方孔篩篩余為1_3%，將混合材按照30%的比例摻入到硅酸鹽水泥中，再外摻5%的石膏充分混合均勻制成樣品，將樣品和42. 5硅酸鹽水泥分別按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強(qiáng)度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比，結(jié)果用R28表示，R28為82. 3%。實(shí)施例7 根據(jù)白泥、頁巖、煤矸石的化學(xué)成分分析以及煤矸石的發(fā)熱量測定結(jié)果，按照Ca/Si摩爾比為2. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質(zhì)量的30%進(jìn)行配料，混合均勻后陳化24h，水分含量14. 8，然后將混合物在3-5MPa的壓力下成型，干燥6h后再在高溫爐內(nèi)以5°C /min的升溫速率隨爐升溫至1100°C，并保溫60min，然后急冷至環(huán)境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法》要求，將混合材在試驗(yàn)小磨中粉磨約30min,磨細(xì)至80 μ m方孔篩篩余為1_3%，將混合材按照30%的比例摻入到硅酸鹽水泥中，再外摻5%的石膏充分混合均勻制成樣品，將樣品和42. 5硅酸鹽水泥分別按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強(qiáng)度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比，結(jié)果用R28表示，R28為73. 0%。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用造紙白泥、頁巖和煤矸石混燒制成的水泥混合材，其特征在于造紙白泥、頁巖粉、煤矸石粉混合均勻后，經(jīng)過陳化、成型、干燥、再經(jīng)過煅燒并保溫、最后急冷至環(huán)境溫度而獲得的塊狀燒結(jié)物；控制原料中的Ca/Si摩爾比為I. 2 2. 2，煤矸石粉料的摻量為混合材總重量的25% 35%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用造紙白泥、頁巖和煤矸石混燒制成的水泥混合材，其生產(chǎn)工藝特征在于陳化時(shí)間為12h 24h，成型壓力不高于lOMPa，在105°C下干燥4h 6h，煅燒溫度為950°C 1100°C，升溫速率控制在5°C /min 10°C /min，保溫時(shí)間為30min 90min ;急冷方式采用風(fēng)冷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用造紙白泥、頁巖和煤矸石混燒制成的水泥混合材。該水泥混合材是由廢棄造紙白泥、儲量豐富的頁巖、價(jià)格較低的煤矸石按照一定比例混合，再經(jīng)過陳化、成型、干燥、煅燒、冷卻而獲得的。其火山灰活性與二級粉煤灰相當(dāng)，可部分或全部替代粉煤灰或其他水泥混合材。利用造紙白泥等固體廢棄物混燒制備的水泥混合材，不僅改善水泥性能，節(jié)能減排，變廢為寶，有利于環(huán)境保護(hù)，而且生產(chǎn)成本較低、利潤可觀，還可緩解水泥混合材的日益緊缺局面，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號C04B7/30GK102942315SQ201210505558
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者劉來寶, 張禮華, 周永生, 鄭愛中, 曹加均 申請人:西南科技大學(xué)