一種環保型水泥的製作方法
2023-10-24 23:56:06
技術領域
本發明涉及水泥建材領域，特別涉及一種環保型水泥。
背景技術：
而隨著現代社會的發展，水泥越來越廣泛地用作各行業廢棄物（包括危險廢棄物）的消納和穩定/固化處理。近幾年來，水泥窯協同處理工業廢棄物、城市垃圾甚至危險廢棄物顯示出巨大的經濟和技術優勢，被認為是21世紀水泥和廢棄物處理的發展方向。一般來說，在水泥熟料高溫燒成過程中，有機組分大部分分解揮發，而大部分無機有害組分（主要是重金屬離子和有毒、有害組分，如Pb、Hg、Cd、As和Cr等）則會保留在熟料中，從而使得通用水泥中環境有害組分的含量增加。目前，我國對於通用水泥產品的可溶性六價鉻離子進行限量，但是現有的水泥難免可溶性六價鉻含量過高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種低六價鉻含量的環保型水泥。
一種環保型水泥，由如下重量份數的組分組成：
水泥熟料80~120份；石膏12~25份；粉煤灰39~50份；鋼渣17~30份；可再分散乳膠粉1~3份；六價鉻離子吸附劑0.2~1份。
進一步的，所述吸附劑化學式為C33H15S6O6Al；其中，C33H15S6O6為5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-聯噻吩]-5-羧酸))根，吸附劑為單斜晶系，C2/c空間群，晶胞參數為a=19.535(2) Å，b=15.331(6) Å，c=16.374(1) Å，α=γ=90 º，β=105.161(2) º，V=4903.86(7) Å3。
進一步的，所述水泥熟料為矽酸鹽水泥熟料。
進一步的，所述可再分散乳膠粉為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。本發明採用的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作為分散劑，有助於水泥水化過程中吸附劑更好的分散水泥當中，更好的發揮其吸附功能。
本發明具有如下有益效果：
本發明的環保型水泥符合國家標準GB 31893-2015的技術規範要求，並且使用了含六價鉻含量較高的廢棄物鋼渣，本發明製造成本低、簡單，保護了國家資源和資源再利用。符合國家產業發展政策和變廢為寶的可持續發展戰略。
附圖說明
圖1為本發明的六價鉻離子吸附劑以Al為中心的配位環境圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進行詳細的說明，實施例僅是本發明的優選實施方式，不是對本發明的限定。
本發明所述的六價鉻離子吸附劑的製備方法為：
將0.5mmol5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-聯噻吩]-5-羧酸))（英文為：5',5''',5'''''-(benzene-1,3,5-triyl)tris(([2,2'-bithiophene]-5-carboxylic acid))）和0.5mmol硝酸鋁溶於5mL蒸餾水、10mL乙醇和10mL二甲基乙醯胺的混合溶劑當中，用氨水將其pH調節為8，在室溫下攪拌形成混合液A，然後將所述混合液A轉移到微波反應瓶中密封，將反應瓶放入微波儀中，設定輻射功率650W，反應時間為60分鐘，反應溫度為80℃，反應結束後得到混合液B；隨後將混合液B轉移到聚四氟乙烯高壓反應釜中，將其放在160℃烘箱中反應48小時後降至室溫過濾得到所述六價鉻離子吸附劑。本發明採用微波合成產生小晶核，然後然後再高溫溶劑熱得到本發明所用的吸附劑。
其中，5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-聯噻吩]-5-羧酸))化學結構如下所示：
然後將上述吸附劑進行單晶表徵。
該吸附劑的X射線衍射數據是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射儀上，用MoKα輻射(λ = 0.71073 Å)，以ω掃描方式收集並進行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解結構，然後用差值傅立葉法求出全部非氫原子坐標，並用理論加氫法得到氫原子位置(C−H 1.083 Å)，用最小二乘法對結構進行修正。計算工作在PC機上用SHELXTL程序包完成。
經測試解析可知，該吸附劑的化學式為C33H15S6O6Al；其中，C33H15S6O6為5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-聯噻吩]-5-羧酸))根，所述吸附劑為單斜晶系，C2/c空間群，晶胞參數為a=19.535(2) Å，b=15.331(6) Å，c=16.374(1) Å，α=γ=90 º，β=105.161(2) º，V=4903.86(7) Å3，Z=8。
該金屬離子吸附劑配位示意圖如圖1所示，Al原子採取6配位的模式，其中每個Al原子分別與3個5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-聯噻吩]-5-羧酸))分子上的6個O原子配位、而一個5',5''',5'''''-(苯-1,3,5-三基)三(([2,2'-聯噻吩]-5-羧酸))上三個方向上的羧酸則與3個鋁原子配位。從圖中可知，側面的S可以有效對六價鉻離子進行吸附。
然後將上述吸附劑作為添加劑運用於水泥中。
實施例1
一種環保型水泥，由如下重量份數的組分組成：
矽酸鹽水泥熟料100份；石膏20份；粉煤灰45份；鋼渣25份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2份；六價鉻離子吸附劑0.5份。
實施例2
一種環保型水泥，由如下重量份數的組分組成：
矽酸鹽水泥熟料83份；石膏25份；粉煤灰48份；鋼渣18份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1份；六價鉻離子吸附劑0.2份。
實施例3
一種環保型水泥，由如下重量份數的組分組成：
矽酸鹽水泥熟料115份；石膏15份；粉煤灰40份；鋼渣28份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3份；六價鉻離子吸附劑0.1份。
對比例1
一種環保型水泥，由如下重量份數的組分組成：
矽酸鹽水泥熟料100份；石膏20份；粉煤灰45份；鋼渣25份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2份。
對比例2
一種環保型水泥，由如下重量份數的組分組成：
矽酸鹽水泥熟料100份；石膏20份；粉煤灰45份；鋼渣25份；六價鉻離子吸附劑0.5份。
然後將上述實施例和對比例按照GB 31893-2015《水泥中水溶性鉻（Ⅵ）的限量及測定方法》進行檢測。測試結果如下：
實施例1：1.6mg/kg；實施例2：1.4mg/kg；實施例3：1.4mg/kg；對比例1：24.8mg/kg；對比例2：7.9mg/kg；。
以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制，但凡採用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均應落在本發明的保護範圍之內。