以石材廢料為原料的綠色生態水泥及其生產方法
2023-06-15 06:46:06
以石材廢料為原料的綠色生態水泥及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種以石材廢料為原料的綠色生態水泥及其生產方法，其包含了以下重量份數的原料：石材廢料30-40份；矽酸鹽水泥熟料40-50份；複合活化劑0.03-0.05份；早強劑2-4份；水泥熟料是52.5標號以上的矽酸鹽水泥；石材廢料為大理石粉和花崗巖粉的混合物；按重量份數將上述原料烘乾，配料、粉磨和均化從而得到綠色生態水泥。本發明的以石材廢料為原料生產綠色生態水泥的方法通過摻雜石材廢料，減低熟料在水泥的比重，不但降低產品成本，提高了水泥的性能，而且能夠大幅降低了石材加工業造成的石粉汙染。
【專利說明】以石材廢料為原料的綠色生態水泥及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種水泥的生產方法，尤其涉及以石材廢料為原料的綠色生態水泥及 其生產方法。
【背景技術】
[0002] 由於石材廢料對環境汙染的嚴重性，國內外有許多專家對石材加工業中產生的廢 石粉做了綜合利用研究，主要集中在大理石和花崗巖廢漿兩個方面：（1)加工大理石廢漿 的利用，此應用對大理石成分純度要求較高：①大理石粉末代替純鹼用於回收電池鉛，多 年來，有一些專業廠用純鹼做助溶劑回收電池鉛。已經有企業使用鋸切大理石廢料漿中的 大理石粉末來代替純鹼。這樣做的優點是：降低生產成本和將廢渣進入新的生產流程。碳 酸鈣與其它添加劑成分（矽砂、鐵屑、碳、電池的鉛化合物、硫酸鹽和氧化物）混合後能夠 回收電池鉛，同時產生出一種廢物，這種廢物中含有氧化鈣、矽酸鹽、氧化鐵與金屬鐵，以及 2-3%的鉛。以前採用純鹼回收時，有毒廢物送到排汙場地無法利用，現在由於摻入大理石 廢漿後，其中所含石灰並不妨礙廢物與水泥、沙子的凝聚，因而可以得到充分利用。例如用 做洗衣機洗滌筒的穩定壓塊，因為這種廢物中含有50%的鐵，比重大。某工廠每月回收800 噸電池鉛，消耗150噸大理石粉末，同時每天生產出2000噸這種廢物。②大理石廢漿做除 酸劑，全世界都存在著並在研究著酸雨問題。酸雨產生的汙染源很多，但主要是來自煤炭及 其排出物的燃燒。電站燃燒排放的煙就是一個不可忽視的汙染源。目前已製造出用石灰石 幹法或溼法除去二氧化硫的設備。採用幹法脫硫方式將碳酸鈣（大理石廢漿）與二氧化硫 反應產生硫酸鈣即石膏，可用於建築業。這可利用大量大理石廢漿，也清潔了環境。有的專 家打算將很細的碳酸鈣粉末放入被汙染最厲害的世界大湖一 ORTA湖，以除去水中的酸。碳 酸鈣的粉末粒度要小於〇. 1 μ m，至少30%的量要低於0. 02mm。而大理石廠的廢漿非常符合 這一要求，因為大理石廢漿中包括大理石粉末在內60%的固體物的粒度要低於0. 01 μ m。③ 農業上的應用。據研究，一公頃土地需要100噸大理石粉末才能將微酸值土壤的PH值變成 接近中性值。土壤中酸性過高，有益於鎂、硼與植物的親和，但會引起鋁、銅、鋅中毒現象。 (2)鋸切花崗巖廢漿的利用，從化學觀點來看，一般都認為花崗石廢漿沒有汙染性，唯一的 問題是大量廢漿所帶來的堆積如何處理。花崗石鋸切廢漿成分一般是：矽平均為60%左右， 鋁平均為10%左右，還有鐵、鎂、鉻、錳等成分。氧化鈣佔4 一 5%，而汙染元素（鋁、鋅、鉻） 的數量是有限的。拋光花崗石也會產生廢漿，這種廢漿一般只佔加工花崗石全部廢漿的8% 左右。對花崗巖廢粉的利用主要為：①利用花崗巖碎石製取塗料，首先按照不同粒徑要求 粉碎，再經篩選成碎石顆粒，經防止風化處理後，加入特殊配方的亞克力樹脂調製而成。這 種花崗巖碎石塗料具有天然石材的質感而且不褪色、塗刷性好、能有效防水、抗酸鹼、附著 力強，色彩多樣，不僅能改善塗料性能，而且塗刷效果逼真，還能使石粉得到增值，但是同樣 對石粉的純度要求較高。②生產燒結磚，通過研究花崗石廢漿的化學成分，發現儘管材料不 同，其與茹土材料有很強的親合性臥。某設備公司是生產磚瓦設備的，這家公司將不同百分 比的廢漿與鑽土混合進行試驗，其結果是產品合格。加進40%的廢漿不會發生問題。用石材 廢漿生產磚，只用過濾後的廢漿即可，而不必乾燥。但在國際社會紛紛提倡環保的環境下， 此類用途的研究應用受到了限制。
[0003] 石材加工業近十年來在國內得到了迅猛發展，並為經濟做出了巨大貢獻，如福建 南安與廣東雲浮，都是國內石材行業核心區域。同時也存在很多問題，其中關於在石材加工 過程中產生的廢棄物汙染問題越來越嚴重，每生產30 m2的板材，產生的石粉、石渣等廢料 大約有It。隨著石材產量的增大，產生的廢料逐年增加，石材加工區的大量廢石料無法得到 充分的利用，石粉、石渣滿山遍野，堆放成山。由於石粉顆粒較細，遇雨天即和雨水混合成石 粉泥，四處橫流，晴天時則隨風四處飄飛，對環境造成了二次汙染，大片耕地及水資源、空氣 等受到嚴重汙染，生態環境遭到嚴重破壞。石粉的轉移堆放，只能換來廠區周邊環境衛生的 好轉，並不能從根本上解決石粉汙染問題。標本兼治，對石材加工業中產生的廢石粉做綜合 利用才是治汙的必然選擇。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種以石材廢料為原料的綠色生態水泥及其生產方法，利用 了石材加工業中產生的石材廢料，減低熟料在水泥的比重，從而大幅降低了石材加工業造 成的石粉汙染。
[0005] 本發明所採用的技術方案是： 以石材廢料為原料的綠色生態水泥，包括以下重量份數的原料：石材廢料30-40份；水 泥熟料40-50份；複合活化劑0. 03-0. 05份；早強劑2-4份； 所述的水泥熟料是52. 5標號以上的矽酸鹽水泥。凡以矽酸鈣為主的矽酸鹽水泥熟料， 5%以下的石灰石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料，統稱為矽酸鹽水 泥。國際上統稱為波特蘭水泥。矽酸鹽水泥分兩種類型，不摻加混合材料的稱為I型矽酸 鹽水泥，代號P · I ;摻加不超過水泥質量5%的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱為II 型矽酸鹽水泥，代號P · II。因其加入石粉較多，故需要較高標號的矽酸鹽水泥。
[0006] 矽酸鹽水泥的細度採用比表面積測定儀檢驗，其比表面積應大於300 m2 /kg，否則 為不合格品。國家標準規定：矽酸鹽水泥的初凝時間不早於45min，否則為不合格品；終凝 時間不遲於390min，否則為不合格品。矽酸鹽水泥的體積安定性經檢驗必須合格，否則為不 合格品。矽酸鹽水泥根據3d和28d的抗壓強度分為三個強度等級即42. 5、52. 5、62. 5,每個 等級有兩個類型即普通型與早強型(用R表示)。
[0007] 矽酸鹽水泥的主要礦物組成是：矽酸三鈣、矽酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。 矽酸三鈣決定著矽酸鹽水泥四個星期內的強度；矽酸二鈣四星期後才發揮強度作用，約一 年左右達到矽酸三鈣四個星期的發揮強度；鋁酸三鈣強度發揮較快，但強度低，其對矽酸鹽 水泥在1至3天或稍長時間內的強度起到一定的作用；鐵鋁酸四鈣的強度發揮也較快，但強 度低，對矽酸鹽水泥的強度貢獻小。
[0008] 所述的石材廢料為大理石粉和花崗巖粉的混合物，大理石粉重量百分數佔60%，花 崗巖粉重量百分數佔40%，大理石成分多於花崗巖成分，其化學組成以Ca0、Si02為主，還有 碳酸鎂和氧化錳。
[0009] 所述的複合活化劑是將矽酸鈉、硫酸鈉、與萘磺酸鈉甲醛縮合物混合，加入催化劑 三異丙醇胺和硫酸鈣配製而成；其中矽酸鈉、硫酸鈉、萘磺酸鈉甲醛縮合物、三異丙醇胺、硫 酸鈣加入的重量比為15:10:5:2:5。由於其摻量低，不影響水泥各種性能規定值，可提高粉 磨效率，水泥強度，還可提高水泥漿體的密實性，滲透性，使砂漿流動性好，粘結性強、不易 收縮、不易產生裂縫。
[0010] 所述的早強劑是按照木質素、糖蜜酒精廢液乾粉、CaO重量比為1:1:1，經配料、均 化和粉磨的工藝過程，製備而成。摻加早強劑後可以縮短水泥的凝結時間，提高了水泥同齡 期的水化程度。
[0011] 其生產方法包括以下步驟： a. 乾燥：石材廢料經皮帶輸送機送至立式烘乾機進行烘乾，烘乾後石材廢料經提升機 送至石材廢料廢料倉儲存，含水量小於2. 8% ; b. 磨粉：將步驟a所得乾燥的石材廢料用水泥磨機研磨，使其通過100目篩的通過率 達到95%以上，把研磨好的石材廢料以及準備好的水泥熟料、複合活化劑和早強劑按重量 份數加入到水泥磨機中，向水泥磨機的內部噴射霧化水，使磨粉過程的溫度控制在90? 120°C，從水泥磨機磨頭處出來的物料即水泥，用提升機輸送入成品均化倉中，通過均化倉 底部產生的空氣均化後經過包裝，得到散裝水泥。
[0012] 本發明的有益效果： 1、 隨著我國經濟的飛速發展，石材加工業得到了迅猛發展，但伴隨之產生的廢棄物汙 染問題也日益嚴重，對生態環境造成了嚴重破壞，本發明的以石材廢料為原料的綠色生態 水泥以石材加工業排出的廢石粉為對象，經過烘乾，再加入水泥熟料、復活活化劑和早強劑 一起研磨生產而成，降低了石材加工業造成的石粉汙染； 2、 本發明以石材廢料為原料的綠色生態水泥的複合活化劑是以矽酸鈉、硫酸鈉、與萘 磺酸鈉甲醛縮合物混合，加入催化劑三異丙醇胺和硫酸鈣配製而成，其中矽酸鈉、硫酸鈉、 萘磺酸鈉甲醛縮合物、三異丙醇胺、硫酸鈣加入的重量比為15:10:5:2:5,從而可以使水泥 產量提高15%?30%，同時具有助磨的效果； 3、 本發明以石材廢料為原料的綠色生態水泥的生產方法可以大幅度降低產品成本，改 善工作環境，並能明顯改善水泥的性能，生產工藝簡單，產品可以長期儲存； 4、 本發明的以石材廢料為原料的綠色生態水泥加入了早強劑，按照木質素、糖蜜酒精 廢液乾粉、CaO重量比為1: 1:1經配料、均化和粉磨的工藝過程製備而成的，能夠加速水泥 水化、達到提高砂漿早期強度的效果。
【具體實施方式】
[0013] 在石材廢料場不同地段，不同層面，選取四組試樣，廢棄石粉化學成分表如表1 所示： 表1
【權利要求】
1. 以石材廢料為原料的綠色生態水泥，其特徵在於：包含以下重量份數的原料：石材 廢料30-40份；水泥熟料40-50份；複合活化劑0. 03-0. 05份；早強劑2-4份； 所述的水泥熟料是52. 5標號以上的娃酸鹽水泥； 所述的石材廢料為大理石粉和花崗巖粉的混合物，大理石粉重量百分數佔60%，花崗巖 粉重量百分數佔40%，大理石成分多於花崗巖成分，其化學組成以Ca0、Si02為主，還有碳酸 鎂和氧化猛。
2. 根據權利要求1所述的以石材廢料為原料生產的綠色生態水泥，其特徵還在於，所 述的複合活化劑是將矽酸鈉、硫酸鈉、與萘磺酸鈉甲醛縮合物混合，加入催化劑三異丙醇胺 和硫酸鈣配製而成；其中矽酸鈉、硫酸鈉、萘磺酸鈉甲醛縮合物、三異丙醇胺、硫酸鈣加入的 重量比為15:10:5:2:5。
3. 根據權利要求1所述的以石材廢料為原料生產的綠色生態水泥，其特徵還在於，所 述的早強劑是按照木質素、糖蜜酒精廢液乾粉、CaO重量比為1:1: 1，經配料、均化和粉磨的 工藝過程，製備而成。
4. 根據權利要求1所述的以石材廢料為原料生產的綠色生態水泥，其特徵在於，生產 方法包括以下步驟： a. 乾燥：石材廢料經皮帶輸送機送至立式烘乾機進行烘乾，烘乾後石材廢料經提升機 送至石材廢料廢料倉儲存，含水量小於2. 8% ; b. 磨粉：將步驟a所得乾燥的石材廢料用水泥磨機研磨，使其通過100目篩的通過率 達到95%以上，把研磨好的石材廢料以及準備好的水泥熟料、複合活化劑和早強劑按重量 份數加入到水泥磨機中，向水泥磨機的內部噴射霧化水，使磨粉過程的溫度控制在90? 120°C，從水泥磨機磨頭處出來的物料即水泥，用提升機輸送入成品均化倉中，通過均化倉 底部產生的空氣均化後經過包裝，得到散裝水泥。
【文檔編號】C04B7/36GK104310813SQ201410505935
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】劉興東, 伍遠蘭, 伍宇華 申請人:忻城縣紅運水泥有限責任公司