一种低碳通用水泥的制备方法

本发明属于水泥类建筑材料领域，特别涉及一种低碳通用水泥的制备方法。

背景技术：

0、技术背景

1、随着经济的发展，大宗固体废渣的排放量越来越大，它们的存放不仅占用大量土地，还存在严重的地质灾害风险，且对环境土壤、水系和空气形成污染。目前有效利用大宗固体废渣的方法主要是制备建筑材料，包括制备通用水泥。现行通用水泥均由硅酸盐水泥熟料掺加少量石膏和其它混合材料制成。大宗固体废渣多是主要由sio2和al2o3组成的硅铝酸盐，而硅酸盐水泥因其化学组成高钙低硅铝的特点而碳排放居高不下，且硅铝酸盐废渣的利用率不高，况且很多硅铝酸盐废渣中碱金属氧化物和mgo含量超标而不能用来制备硅酸盐水泥。

2、研发低碳环保、硅铝酸盐废渣消纳能力高的通用水泥替代硅酸盐水泥是水泥领域科学家一直努力的方向。碱激发水泥具有早强、抗腐蚀和冻融性好等突出优点，可大量利用固体废渣，低碳节能环保，是最有可能替代硅酸盐水泥的新型水泥之一。传统的碱激发水泥为用强碱激发活性非晶硅铝酸(钙)盐而硬化的双组份水泥，仍存在诸多不足：(1)高岭土资源稀缺，其它主要原料如粉煤灰和高炉矿渣等则因大量用作硅酸盐水泥的掺和料而价格上涨；(2)大量掺入的工业碱激发剂(按na2o计占3～14wt％)亦使其成本居高不下，且易于泛碱而影响耐久性；(3)工业废渣固有的组成多变性使以其为主要原料制备的碱激发水泥性能和制备工艺难以稳定调控和标准化。

3、减少和取消碱激发剂的使用能有效降低碱激发水泥的成本。专利cn110371140a与cn110451827a分别公开了一种常温养护和蒸养碱激发水泥的制备和使用方法，均由少量工业碱与硅铝酸钾钠及钙质原料混合粉磨后于1250～1300℃煅烧并速冷得熟料，将熟料磨细后均匀混入钠水玻璃制得水泥，它们的水泥净浆28天抗压强度分别超过80mpa和110mpa。这两种水泥的碱激发剂用量低于常用的双组份碱激发水泥，但仍做不到完全取消碱激发剂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低碳通用水泥的制备和使用方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案：一种低碳通用水泥的制备方法，包括如下顺序的步骤：

3、(1)选择化学组成必含sio2、al2o3、cao、mgo、na2o或k2o的原料混配得到生料，将干燥的生料研磨成均匀的生料粉；

4、(2)生料粉在不低于1210℃的温度下氧化煅烧至物相稳定后急速冷却得到以玻璃相为主的熟料；

5、(3)将熟料、与氢氧化钠和氢氧化钾的一种或两种混合后磨细得到粉末状水泥，或者将熟料单独磨细得到熟料粉，水泥使用时熟料粉与氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种的水溶液混合。

6、作为优选，所述熟料中sio2+al2o3+fe2o3+cao+mgo+na2o+k2o的质量占比不少于95％。

7、作为优选，所述熟料每100质量份sio2+al2o3+fe2o3+cao+mgo+na2o+k2o的总和中，各组成的质量分别为sio2：31.5～45.0，al2o3：10.0～20.0，fe2o3：0～6.2，cao：22.0～45.0，mgo：1.2～16.0，na2o+k2o：1.0～8.3。

8、作为优选，所述熟料的化学组成质量比满足(cao+mgo)/(sio2+al2o3)＝0.6～1.0。

9、作为优选，所述熟料的化学组成质量比满足sio2/al2o3＝2.0～4.0。

10、作为优选，所述熟料的化学组成质量比满足mgo/cao＝0.04～0.66。

11、作为优选，所述氢氧化钠和氢氧化钾的掺加质量按naoh+0.713koh与熟料粉的质量比为0～3.0％确定。

12、作为优选，步骤(3)所述的水泥和/或熟料粉过80微米方孔筛的筛余质量不大于5％。

13、所述通用水泥的使用方法是，水泥水化成型后需先在水蒸汽中常温养护不少于7天，然后才可浸没在水中养护。

14、本发明有如下有益效果：

15、(1)与硅酸盐水泥相比，本发明所制备的通用水泥熟料中氧化钙镁含量明显降低，可显著降低水泥的碳排放，且节约不可再生的优质石灰石资源。

16、(2)本发明所制备的通用水泥以硅铝酸盐为主要原料，与硅酸盐水泥相比可更大量利用硅铝酸盐废渣为原料，废物利用率高且可持续性好。

17、(3)本发明所制水泥熟料中的碱金属氧化物含量可低至1.0％，且激发用碱很少或不用，从而可望消除水泥制品的泛碱现象，这不仅提高水泥的耐久性，还方便用作装饰水泥。

18、(4)本发明所制水泥的熟料的烧成温度可低至1210℃，远低于硅酸盐水泥1450℃的烧成温度，有更好的节能效果。

技术特征：

1.一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于，包括如下顺序的步骤：

2.如权利要求1所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：所述熟料中sio2+al2o3+fe2o3+cao+mgo+na2o+k2o的质量占比不少于95％。

3.如权利要求1或2所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：所述熟料每100质量份的sio2+al2o3+fe2o3+cao+mgo+na2o+k2o中，各组成的质量分别为sio2：31.5～45.0，al2o3：10.0～20.0，fe2o3：0～6.2，cao：22.0～45.0，mgo：1.2～16.0，na2o+k2o：1.0～8.3。

4.如权利要求3所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：所述熟料的化学组成质量比满足(cao+mgo)/(sio2+al2o3)＝0.6～1.0。

5.如权利要求4中所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：所述熟料的化学组成质量比满足sio2/al2o3＝2.0～4.0。

6.如权利要求5所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：所述熟料的化学组成质量比满足mgo/cao＝0.04～0.66。

7.如权利要求1所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的急速冷却为鼓风冷却或淬水冷却。

8.如权利要求7所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠和氢氧化钾的掺加质量按naoh+0.713koh与熟料粉的质量比为0～3.0％确定。

9.如权利要求1所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的水泥和/或熟料粉过80微米方孔筛的筛余质量不大于5％。

10.如权利要求9所述的一种低碳通用水泥的制备方法，其特征在于：所述通用水泥水化成型后在水蒸汽中常温养护时间不少于7天，然后才可浸没在水中养护。

技术总结本发明公开了一种低碳通用水泥的制备方法，主要技术方法是选择包含硅铝钙镁钾钠氧化物的生料研磨成生料粉在不低于1210℃的温度下氧化煅烧至物相稳定后急冷得到熟料；后者外掺0～3％的苛性碱磨细后得到水泥粉，水泥水化后需常温保湿养护7天以上。该水泥低碳节能，利废环保，预期耐久性好。技术研发人员：彭美勋,张元鹏,赵启明,刘文伟,陈美林受保护的技术使用者：湖南科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5