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
技術領域：
本發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領域。
背景技術：
水泥的生產消耗了大量的能源及石灰石、粘土等礦產資源，還排放了大量的污染物。同時，工業廢渣(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，給經濟建設和人民生活帶來很大危害。大量研究 結果表明，將工業廢渣用作水泥混合材，不僅有效利用了工業廢渣，減少了廢渣引起的環境污染及土地占用，降低了水泥的生產成本，減少了由于生產水泥造成的環境污染及能源、資源消耗，同時還可以改善水泥抗腐蝕性，降低水化熱，優化水泥石孔結構，提高水泥石強度
坐寸ο現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混合材作水泥混合材，以調節水泥的標號和水泥的性能，降低水泥的生產成本和節約能源。但目前粉煤灰、礦渣等優質混合材越來越緊缺，價格逐年攀升，急需尋找新的替代物來緩解水泥混合材材供的緊張局面。白泥是堿法化學制漿過程中黑液經濃縮，燃燒，溶解后形成綠液(主要化學成分碳酸鈉)，將其與石灰乳液混合使碳酸鈉轉變為氫氧化鈉，經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大國、消費大國、進口大國，造紙產量和消費量分別占到世界總量的23. 3%和23. 1%，如此大的造紙產量必然造成大量的造紙白泥廢棄物排放，目前，大多數企業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、降雨和微生物分解等原因，會產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險，成為社會危害的隱患。縱觀近年來國內外白泥綜合利用研究與開發情況，制漿造紙白泥的綜合利用還存在各種技術障礙或者受制于經濟效益的影響難以推廣，特別是非木制漿造紙白泥的產業化推廣應用幾乎沒有先例。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、通過創造性地開展新技術研究以降低生產處理成本，提高副產物的附加值。
發明內容
本發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，可部分或全部替代粉煤灰或其他混合材。本發明的內容是利用造紙白泥、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，經過陳化、成型、干燥、再經過煅燒并保溫、最后急冷至環境溫度而獲得的塊狀燒結物；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%。本發明的內容還包括一種利用白泥、頁巖、煤矸石低溫燒制混合材的原料的預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過顎式破碎機破碎成粒徑小于2cm,然后經過球磨機粉磨約30min制成比表面積約300_350m2/kg的粉體。本發明的內容還包括一種利用白泥、頁巖、煤矸石低溫燒制混合材的工藝方法其特征在于原料按照一定比例攪拌混合至均勻后，陳化12h 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,保溫時間為30min 90min,最后米用風冷的方式急冷至環境溫度。所述急冷至環境溫度是將加熱處理后的燒結物的溫度在5min 15min的時間內降低至環境溫度。在上述發明內容中所制成的混合材按照GBT2847-2005《用于水泥中的火山灰質混合材料》標準檢測得到的28天抗壓強度比與二級粉煤灰基本相當，水泥膠砂28d抗壓強度比達73% 109%，可部分或全部替代粉煤灰或其他混合材。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。實施例I 根據白泥、頁巖、煤矸石的化學成分分析以及煤矸石的發熱量測定結果，按照Ca/Si摩爾比為I. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質量的30%進行配料，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，然后急冷至環境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法》要求，將混合材在試驗小磨中粉磨約30min,磨細至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《水泥膠砂強度試驗方法》進行水泥膠砂28d抗壓強度試驗，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強度進行對比，結果用R28表示，R28為79. 2%。實施例2 根據白泥、頁巖、煤矸石的化學成分分析以及煤矸石的發熱量測定結果，按照Ca/Si摩爾比為I. 6作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質量的30%進行配料，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，然后急冷至環境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法》要求，將混合材在試驗小磨中粉磨約30min,磨細至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《水泥膠砂強度試驗方法》進行水泥膠砂28d抗壓強度試驗，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強度進行對比，結果用R28表示，R28為89. 6%。實施例3 根據白泥、頁巖、煤矸石的化學成分分析以及煤矸石的發熱量測定結果，按照Ca/Si摩爾比為2. O作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質量的30%進行配料，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，然后急冷至環境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法》要求，將混合材在試驗小磨中粉磨約30min,磨細至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《水泥膠砂強度試驗方法》進行水泥膠砂28d抗壓強度試驗，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強度進行對比，結果用R28表示，R28為97. 2%。實施例4 根據白泥、頁巖、煤矸石的化學成分分析以及煤矸石的發熱量測定結果，按照Ca/Si摩爾比為2. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質量的30%進行配料，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，然后急冷至環境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法》要求，將混合材在試驗小磨中粉磨約30min,磨細至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《水泥膠砂強度試驗方法》進行水泥膠砂28d抗壓強度試驗，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強度進行對比，結果用R28表示，R28為109. 4%。實施例5 根據白泥、頁巖、煤矸石的化學成分分析以及煤矸石的發熱量測定結果，按照Ca/Si摩爾比為2. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質量的30%進行配料，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，然后急冷至環境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法》要求，將混合材在試驗小磨中粉磨約30min,磨細至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《水泥膠砂強度試驗方法》進行水泥膠砂28d抗壓強度試驗，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強度進行對比，結果用R28表示，R28為88. 2%。實施例6 根據白泥、頁巖、煤矸石的化學成分分析以及煤矸石的發熱量測定結果，按照Ca/Si摩爾比為2. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質量的30%進行配料，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，然后急冷至環境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法》要求，將混合材在試驗小磨中粉磨約30min,磨細至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《水泥膠砂強度試驗方法》進行水泥膠砂28d抗壓強度試驗，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強度進行對比，結果用R28表示，R28為82. 3%。實施例7 根據白泥、頁巖、煤矸石的化學成分分析以及煤矸石的發熱量測定結果，按照Ca/Si摩爾比為2. 2作為白泥與頁巖的配比，煤矸石按照總質量的30%進行配料，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，然后急冷至環境溫度即制成混合材。按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法》要求，將混合材在試驗小磨中粉磨約30min,磨細至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《水泥膠砂強度試驗方法》進行水泥膠砂28d抗壓強度試驗，水灰比取O. 5，然后用樣品的28d抗壓強度與42. 5硅酸鹽水泥的28d抗壓強度進行對比，結果用R28表示，R28為73. 0%。
應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
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，經過陳化、成型、干燥、再經過煅燒并保溫、最后急冷至環境溫度而獲得的塊狀燒結物；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.根據權利要求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，其生產工藝特征在于陳化時間為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，保溫時間為30min 90min ;急冷方式采用風冷。
全文摘要
本發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、價格較低的煤矸石按照一定比例混合，再經過陳化、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，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，節能減排，變廢為寶，有利于環境保護，而且生產成本較低、利潤可觀，還可緩解水泥混合材的日益緊缺局面，社會效益和經濟效益顯著。
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 優先權日2012年11月30日
發明者劉來寶, 張禮華, 周永生, 鄭愛中, 曹加均 申請人:西南科技大學