CN110436810B - 一种水泥助磨活性粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种水泥助磨活性粉及其制备方法，涉及水泥领域。该水泥助磨活性粉由原料在600~800℃下反应而成。其主要原料包括炼钢厂布袋灰、芒硝矿渣、磷渣、硫酸渣等工业废渣，经过合理配比，让这些工业废渣变废为宝，不仅产生了实际的经济价值，还具有深远的环保意义。同时，该水泥助磨活性粉可以较高比例地替换水泥中的部分熟料，明显降低水泥的生产成本。此外，该水泥助磨活性粉还可以在基本维持水泥的前提下，提高水泥的和易性，减少水泥的加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及水泥领域，具体而言，涉及一种水泥助磨活性粉及其制备方法。
背景技术
水泥助磨活性粉是用在对水泥熟料时的掺合料，可以起到改善水泥熟料研磨性能，替代部分水泥熟料以降低生产成本等作用。然而现有技术中，虽然水泥的掺合料种类繁多，但是其对于熟料的替代效果均有限，达不到明显减少成本的效果。同时，这些掺合料的加入，甚至有对水泥的和易性、强度性能等造成不良影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥助磨活性粉，其能够高效地替代水泥中的部分熟料，达到减少成本的目的。同时，其能够在不影响水泥强度的前提下，提高水泥的和易性。
本发明的另一目的在于提供一种上述水泥助磨活性粉的制备方法，其操作简单，对设备要求低，能够快速方便的制备上述水泥助磨活性粉。
本发明的实施例是这样实现的：
一种水泥助磨活性粉，其由原料在600~800℃下反应而成；按照重量份数计，原料包括：
滑石矿10~12份，炼钢厂布袋灰13~15份，芒硝矿渣8~10份，铝矾土矿8~12份，磷渣5~8份，硫酸渣8~10份，磷石膏30~280份。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种水泥助磨活性粉，其由原料在600~800℃下反应而成。该水泥助磨活性粉的主要原料包括炼钢厂布袋灰、芒硝矿渣、磷渣、硫酸渣等工业废渣，经过合理配比，让这些工业废渣变废为宝，不仅产生了实际的经济价值，还具有深远的环保意义。同时，该水泥助磨活性粉可以较高比例地替换水泥中的部分熟料，明显降低水泥的生产成本。此外，该水泥助磨活性粉还可以在维持或提高水泥强度的前提下，提高水泥的和易性，减少水泥的加工成本。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种水泥助磨活性粉进行具体说明。
本发明实施例提供了一种水泥助磨活性粉，其由原料在600~800℃下反应而成；按照重量份数计，原料包括：
滑石矿10~12份，炼钢厂布袋灰13~15份，芒硝矿渣8~10份，铝矾土矿8~12份，磷渣5~8份，硫酸渣8~10份，磷石膏30~280份。
在水泥的生产中，成本控制一直是各大厂商所关注的问题。如果能利用一些常见的工业废料来替代水泥的熟料，无疑是一种变废为宝，节约成本的较佳方式。不仅产生了实际的经济价值，还具有深远的环保意义。但是，在上述替代过程中，如何能保证较高的替代比，同时又不能造成水泥强度的明显降低，就成为了亟待解决的问题。
基于此，本申请发明人提供了一种水泥助磨活性粉，其包含了炼钢厂布袋灰、芒硝矿渣、磷渣、硫酸渣等多种工业废料，通过科学的配比，合理的预处理得到。该水泥助磨活性粉在保障水泥强度的前提下，具有较高的替代比，同时对水泥的和易性、比表面积等也有一定的提高。
优选地，本申请发明人经过大量创造性劳动发现，该水泥助磨活性粉在保持其他原料基本不变的情况下，随着磷石膏含量的增加，对于水泥强度的影响逐渐增大。经过其精心筛选，得到如下两种优选配方。
第一种类型的水泥助磨活性粉，按照重量份数计，原料包括：
滑石矿10~12份，炼钢厂布袋灰13~15份，芒硝矿渣8~10份，铝矾土矿8~12份，磷渣5~8份，硫酸渣8~10份，磷石膏35~45份。
优选地，按照重量份数计，原料包括：滑石矿10~11份，炼钢厂布袋灰14~15份，芒硝矿渣8~9份，铝矾土矿8~10份，磷渣6~8份，硫酸渣9~10份，磷石膏37~43份。
该种类型的水泥助磨活性粉，在保证水泥强度不降低的前提下，每1%的用量，可以替代水泥熟料4%~6%，具有较高的替代比。同时，其在水泥中的最大掺入量可以达到3%左右，总计替代水泥熟料达到15%~18%，可以显著地节约水泥熟料的使用，尤其适合用在需要长途运输的情况下，可以降低运输成本和生产成本。
第二种类型的水泥助磨活性粉，按照重量份数计，原料包括：
滑石矿10~12份，炼钢厂布袋灰13~15份，芒硝矿渣8~10份，铝矾土矿8~12份，磷渣5~8份，硫酸渣8~10份，磷石膏240~280份。
优选地，按照重量份数计，原料包括：滑石矿10~11份，炼钢厂布袋灰14~15份，芒硝矿渣8~9份，铝矾土矿8~10份，磷渣6~8份，硫酸渣9~10份，磷石膏260~280份。
该种类型的水泥助磨活性粉，在保证水泥强度不降低的前提下，每1%的用量，最多可以替代水泥熟料2%~2.3%，替代比不及第一种类型的水泥助磨活性粉，相比之下不具备远距离运输的优势，更为适合于近距离的使用。但该种类型的水泥助磨活性粉，其最大的优势在于，对于磷石膏利用率较高（水泥助磨活性粉中磷石膏占比达到80wt%左右）。需要说明的是，我国目前每年排放磷石膏约2000万吨，累计排量近亿吨，是石膏废渣中排量最大的一种，排出的磷石膏渣占用大量土地，形成渣山，严重污染环境。因此，磷石膏是所有原料中产量最大，最为廉价，且最需要回收利用的工业废料。增大磷石膏的利用率，不仅可以降低水泥助磨活性粉中其它原料的消耗，也能在一定程度上降低水泥熟料的消耗，更重要的是其具有显著的环保价值。该种类型的水泥助磨活性粉，其最大掺入量受到磷石膏本身品质的影响较大，例如含水量、含硫量等，在控制水泥含硫量不超标的情况下，各厂可以根据实际使用情况（例如，与该厂原先单纯添加磷石膏的量相当）来权衡掺入量的大小。
其中，炼钢厂布袋灰是在炼钢过程中有布袋除尘器收集的残渣，其主要含有碳、铁、硫等元素。在本发明实施例中，炼钢厂布袋灰的含铁量为20%~40%。
磷渣为生产磷肥过程中产生的废渣，主要含有氧化钙、氧化硅等成分。在本发明实施例中，磷渣中氧化钙的含量为45%~55%，氧化硅的含量为35%~45%，磷含量＜2%。
硫酸渣为黄铁矿生产硫酸过程中产生的废渣，其主要包含氧化铁等金属杂质。在本发明实施例中，硫酸渣的含铁量为40%~50%，硫含量＜2%。
磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，其主要成分为硫酸钙。在本实施例中，磷石膏中硫酸钙的含量＞80%，含磷量＜2%，含水量＜20%。
上述五种成分均为常见的工业残渣，对其进行回收利用，可以达到变废为宝的目的，减少资源的损耗浪费，节约生产成本，提高经济效益。而对于原料成分的进一步限定，有利于规范水泥助磨活性粉的产品质量，使其在使用时性质更为稳定，具有更好的重复性。
本发明实施例还提供了一种上述水泥助磨活性粉的制备方法，其包括：
S1. 将所述原料在600~800℃下反应15~30 min。
S2. 反应结束后，将S1中得到的混合粉末研磨成粒度为20~80目的细粉。
高温反应可以减少原料的含水量，并且让个组分之间充分反应活化。通过上述方法得到的水泥助磨活性粉，在对水泥熟料进行替代后，在一定替代比之下，不仅不会降低水泥强度，还会降低水泥的整体细度，增加水泥的和易性以及比表面积，并将有害物质的含量控制在国家标准的范围内。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种水泥助磨活性粉，按照重量份数计，其原料包括：
滑石矿12份，炼钢厂布袋灰13份，芒硝矿渣10份，铝矾土矿8份，磷渣8份，硫酸渣10份，磷石膏35份。
将上述原料在600℃下反应30 min，并研磨成粒度为20~40目的细分。即可得到所需的水泥助磨活性粉。
实施例2
本实施例提供了一种水泥助磨活性粉，按照重量份数计，其原料包括：
滑石矿10~份，炼钢厂布袋灰15份，芒硝矿渣8份，铝矾土矿12份，磷渣5份，硫酸渣10份，磷石膏45份。
将上述原料在800℃下反应15 min，并研磨成粒度为40~60目的细分。即可得到所需的水泥助磨活性粉。
实施例3
本实施例提供了一种水泥助磨活性粉，按照重量份数计，其原料包括：
滑石矿11份，炼钢厂布袋灰14份，芒硝矿渣9份，铝矾土矿10份，磷渣7份，硫酸渣9份，磷石膏40份。
将上述原料在800℃下反应20 min，并研磨成粒度为40~60目的细分。即可得到所需的水泥助磨活性粉。
实施例4
本实施例提供了一种水泥助磨活性粉，按照重量份数计，其原料包括：
滑石矿10份，炼钢厂布袋灰13份，芒硝矿渣9份，铝矾土矿10份，磷渣6份，硫酸渣10份，磷石膏280份。
将上述原料在600℃下反应25 min，并研磨成粒度为60~80目的细分。即可得到所需的水泥助磨活性粉。
实施例5
本实施例提供了一种水泥助磨活性粉，按照重量份数计，其原料包括：
滑石矿11份，炼钢厂布袋灰14份，芒硝矿渣10份，铝矾土矿11份，磷渣7份，硫酸渣8份，磷石膏260份。
将上述原料在700℃下反应15 min，并研磨成粒度为40~60目的细分。即可得到所需的水泥助磨活性粉。
实施例6
本实施例提供了一种水泥助磨活性粉，按照重量份数计，其原料包括：
滑石矿12份，炼钢厂布袋灰14份，芒硝矿渣9份，铝矾土矿9份，磷渣6份，硫酸渣8份，磷石膏240份。
将上述原料在600℃下反应15 min，并研磨成粒度为60~80目的细分。即可得到所需的水泥助磨活性粉。
试验例1
采用实施例3所提供的水泥助磨活性粉，以1wt%的掺合量掺入到市售某品牌水泥中，并相应减少水泥熟料用量1wt%、2wt%、4wt%、6wt%、8wt%，制作成样品1~7，以未掺入水泥助磨活性粉的水泥作为空白样。在同等条件下，对其强度和比表面变化进行测试，记录结果如表1所示。
表1. 水泥助磨活性粉掺入测试
由表1可以看出，本发明实施例3所提供的水泥助磨活性粉在掺入到水泥中后，在熟料的减少量不超过6wt%（样品1~4）时，其3天强度为22~24Mpa，28天强度为32~35Mpa，无论是3天还是28天，其强度均不低于空白样测得的20Mpa和32Mpa。并且在3天强度上，样品1~4的提高较为显著，说明本申请的水泥助磨活性粉加入后，有利于提高水泥的早期强度。但是，在熟料的减少量超过6wt%，达到8wt%时（样品5），水泥的28天强度却有显著下降。由此可见，本发明实施例3所提供的水泥助磨活性，在不影响水泥强度的前提下，每1wt%的掺入量可以替代最高达6wt%的水泥熟料。
试验例2
采用实施例4所提供的水泥助磨活性粉，以1wt%的掺合量掺入到市售某品牌水泥中，并相应减少水泥熟料用量1wt%、1.5wt%、2wt%、2.3wt%、2.5wt%，制作成样品6~10，以未掺入水泥助磨活性粉的水泥作为空白样。在同等条件下，对其强度变化进行测试，记录结果如表2所示。
表2. 水泥助磨活性粉掺入测试
由表2可以看出，本发明实施例4所提供的水泥助磨活性粉在掺入到水泥中后，在熟料的减少量不超过2.3wt%（样品6~9）时，其3天强度为21~23Mpa，28天强度为32~34Mpa，无论是3天还是28天，其强度均不低于空白样测得的20Mpa和32Mpa。但是，在熟料的减少量超过2.3wt%，达到2.5wt%时（样品10），水泥的3天强度和28天强度却有显著下降。由此可见，本发明实施例4所提供的水泥助磨活性，在不影响水泥强度的前提下，每1wt%的掺入量可以替代最高达6wt%的水泥熟料。
试验例3
采用实施例1~6所提供的水泥助磨活性粉，以1wt%的掺合量掺入到市售某品牌水泥中，并相应减少水泥熟料用量，实施例1~3减少量为6wt%，实施例4~6减少量为2wt%，以未掺入水泥助磨活性粉的水泥作为空白例。在同等条件下，对其强度变化进行测试，记录结果如表3所示。
表3. 水泥助磨活性粉掺入测试
由表2可以看出，采用本发明实施例1~3所提供的水泥助磨活性粉，在以1wt%的掺合量替代6wt%水泥熟料的情况下，与未掺合的空白例相比，强度基本没有变化；采用本发明实施例4~6所提供的提高磷石膏含量后的水泥助磨活性粉，在以1wt%的掺合量替代2wt%水泥熟料的情况下，与未掺合的空白例相比，强度同样基本没有变化；说明本发明实施例所提供的水泥助磨活性粉具有可以有效降低水泥熟料的用量。同时，在加入本发明实施例1~6所提供的水泥助磨活性粉之后，水泥的比表面积由原本的350 m2/kg，提高到370~380 m2/kg，除此之外，经小磨对比实验测定，实施例1~3的水泥助磨活性粉在掺入到水泥后，水泥的整体细度降低了1%~1.2%，实施例4~6的水泥助磨活性粉在掺入到水泥后，水泥的整体细度降低了0.6%~1%。可见，本发明实施例所提供的水泥助磨活性粉对于提高水泥的比表面，降低水泥细度也具有一定的效果。
综上所述，本发明实施例提供了一种水泥助磨活性粉，其由原料在600~800℃下反应而成。该水泥助磨活性粉的主要原料包括炼钢厂布袋灰、芒硝矿渣、磷渣、硫酸渣等工业废渣，经过合理配比，让这些工业废渣变废为宝，不仅产生了实际的经济价值，还具有深远的环保意义。同时，该水泥助磨活性粉可以较高比例地替换水泥中的部分熟料，明显降低水泥的生产成本。此外，该水泥助磨活性粉还可以在基本维持水泥的前提下，提高水泥的和易性，减少水泥的加工成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种水泥助磨活性粉，其特征在于，由原料在600~800℃下反应而成；按照重量份数计，所述原料包括：
滑石矿10~12份，炼钢厂布袋灰13~15份，芒硝矿渣8~10份，铝矾土矿8~12份，磷渣5~8份，硫酸渣8~10份，磷石膏30~280份。
2.根据权利要求1所述的水泥助磨活性粉，其特征在于，按照重量份数计，所述原料包括：
所述滑石矿10~12份，所述炼钢厂布袋灰13~15份，所述芒硝矿渣8~10份，所述铝矾土矿8~12份，所述磷渣5~8份，所述硫酸渣8~10份，所述磷石膏35~45份。
3.根据权利要求1所述的水泥助磨活性粉，其特征在于，按照重量份数计，所述原料包括：
所述滑石矿10~12份，所述炼钢厂布袋灰13~15份，所述芒硝矿渣8~10份，所述铝矾土矿8~12份，所述磷渣5~8份，所述硫酸渣8~10份，所述磷石膏240~280份。
4.根据权利要求1~3任一项所述的水泥助磨活性粉，其特征在于，所述炼钢厂布袋灰的含铁量为20%~40%。
5.根据权利要求4所述的水泥助磨活性粉，其特征在于，所述磷渣为生产磷肥过程中产生的废渣，所述磷渣中氧化钙的含量为45%~55%，氧化硅的含量为35%~45%，磷含量＜2%。
6.根据权利要求5所述的水泥助磨活性粉，其特征在于，所述硫酸渣为生产硫酸过程中产生的废渣，所述硫酸渣的含铁量为40%~50%，硫含量＜2%。
7.根据权利要求6所述的水泥助磨活性粉，其特征在于，所述磷石膏中硫酸钙的含量＞80%，含磷量＜2%，含水量＜20%。
8.一种如权利要求1~7任一项所述的水泥助磨活性粉的制备方法，其特征在于，包括：
将所述原料在600~800℃下反应15~30 min；反应结束后，研磨成粒度为20~80目的细粉。
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