一種摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥及其制備方法
【專利摘要】本發明公開一種摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥及其制備方法。本發明的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥的各組分按重量份數計為：20～50份粒化高爐礦渣，20～50份鈦礦渣，10～30份復合激發劑；所述的復合激發劑是由10～25份堿性激發劑、60～80份硫酸鹽激發劑、3～15份鋁酸鹽激發劑組成；所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥通過如下方法制備得到：（1）稱取各組分原料，混合均勻；（2）將混勻后的原料放入400～500℃的條件下煅燒1～2小時，冷卻后，共同粉磨至比表面積≥400m2/kg，得到所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥。本發明制備得到的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥符合GB/T175-2007對普通水泥的物理性能和力學性能的要求。
【專利說明】一種摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑材料領域，具體涉及摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國節能減排和環境保護政策的實施，發展低碳、綠色復合膠凝材料日益成為建筑材料領域的重要發展趨勢。
[0003]鈦礦渣是一種含鈦量高、活性差的酸性礦渣，是以釩鈦礦石為原料，在冶煉生鐵過程中排出的熔渣經水淬冷卻的粒塊狀廢渣，其TiO2含量一般大于10%，活性Al2O3通常在5%以內，TiO2在鈦渣中以鈣鈦礦存在，水化活性很差。鈦礦渣大量的堆放已對生態環境的可持續發展形成了嚴峻的挑戰，對我國國民經濟的持續、穩定、健康發展是一個大的障礙。
[0004]因此，提高鈦礦渣在土木工程材料中的利用率，部分或全部的使用鈦礦渣取代現有常用礦物摻合料粒化高 爐礦渣、粉煤灰、硅灰等，對于復合膠凝材料在土木工程材料中的推廣應用具有重要意義。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種摻鈦礦渣的超硫酸鹽水泥及其制備方法。
[0006]一種摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥，它由粒化高爐礦渣、鈦礦渣和復合激發劑組成，各組分按重量份數計為:粒化高爐礦渣20?50份，鈦礦渣20?50份，復合激發劑10?30份；所述復合激發劑由堿性激發劑、硫酸鹽激發劑和鋁酸鹽激發劑組成；所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥通過如下方法制備得到:(1)配料:按配方計量稱重粒化高爐礦渣，鈦礦渣，及復合激發劑，混合均勻；(2)將混勻后的原料放入400?500°C的條件下煅燒I?2小時，冷卻后，共同粉磨至比表面積> 400m2/kg，得到所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥。
[0007]上述方案中，所述復合激發劑的各組分按重量份數計為:10?25份堿性激發劑，60?80份硫酸鹽激發劑，3?15份鋁酸鹽激發劑。
[0008]上述方案中，所述硫酸鹽激發劑為工業副產石膏，至少一種選自脫硫石膏、磷石膏、或氟石膏。
[0009]上述方案中，所述堿性激發劑至少一種選自水泥熟料、氫氧化鈣、或硅酸鈉。
[0010]上述方案中，所述鋁酸鹽激發劑至少一種選自鋁礬土、高鋁水泥、或鋁酸鈉。
[0011]上述方案中，所述鋁酸鹽激發劑中Al2O3含量在50wt%以上。
[0012]上述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥的制備方法，包括如下步驟:(I)配料:按配方計量稱重原料:20?50份粒化高爐礦渣，20?50份鈦礦渣，及10?30份復合激發劑，混合均勻；
(2)將混勻后的原料放入400?500°C的條件下煅燒I?2小時，冷卻后，共同粉磨至比表面積> 400m2/kg,即得到所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥。
[0013]本發明中，比表面積的測試方法為:根據GB8074-87標準的規定，采用勃氏透氣比表面積儀測量超硫酸鹽水泥的比表面積。
[0014]本發明所述摻鈦礦渣的超硫酸鹽水泥中，鈦礦渣與粒化高爐礦渣中的硅鋁氧化物成分在復合激發劑的作用下，生成大量水化產物，如圖1 (28d水化產物形貌圖)和圖2 (90d水化產物形貌圖)所示:大量針狀及柱狀鈣礬石，彼此間團簇生長；纖維狀及片狀的水化硅酸鈣與鈣礬石互相交織在一起；隨著齡期的增長，水化產物日益增多，水化結構體系更加致
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[0015]本發明所述的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥，是通過將各組分按組分配比混合后，經過400?500°C低溫煅燒I?2小時制備得到，其優越性在于:I)硫酸鹽激發劑中含有較大量的P205、F_等酸性雜質，經過400?500°C低溫煅燒I?2小時后，這些酸性雜質或分解成氣體或部分轉變為惰性的、穩定的難溶性磷酸類化合物，可以有效的減少酸性雜質對超硫酸鹽水泥水化硬化進程的影響，促進早期強度的發展；2)煅燒后，各組分的比表面積增大，結構更加疏松，具有更高的活性和水硬性；3)同時在加熱過程中硫酸鹽激發劑的晶格得到了重新排列而變得不穩定，遇水后的溶解度更大，在水化初期就為水化硫鋁酸鈣的形成較快較多地提供了 Ca2+聯接S042—，促進了早期一次水化產物的形成和強度的提高；4)隨著水化的進行，硫酸鹽激發劑中SO廣不斷溶出，并與堿性激發劑水化產生的水化產物Ca (OH) 2共同對粒化高爐礦渣和鈦礦渣起復合激發作用，形成二次水化產物填充空隙，水化硬化體系孔徑分布更小，累計孔徑更低(如圖1、圖2和圖3所示)，因此采用本發明所述的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥的制備方法，直接影響到超硫酸鹽水泥水化初期生成的數量、結晶形態及其穩定性，有利于超硫酸鹽水泥強度的發展。
[0016]本發明的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥的制備過程中，優選采用比表面積> 400m2/kg,具有更高的力學性能和更低的粉磨能耗。本發明選用工業副產石膏作為硫酸鹽激發劑，可以進一步的提高工業廢渣利用率。
[0017]本發明的有益效果:
[0018](I)本發明以.鈦礦渣為原料，鈦礦渣的來源豐富，原材料成本低；
[0019](2)本發明制備工藝簡單，制備得到的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥符合GB/T175-2007對普通水泥要求的物理性能和良好的力學性能；
[0020](3)本發明的原材料中，鈦礦渣和工業副產石膏屬于工業廢渣，對工業廢渣的再利用，創造經濟價值的同時，又節能環保。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021 ] 圖1為摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥28d水化產物形貌圖。
[0022]圖2為摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥90d水化產物形貌圖。
[0023]圖3為90天齡期水泥漿體孔分布曲線(SSC-1為未經過煅燒的超硫酸鹽水泥，SSC-2為經過煅燒的超硫酸鹽水泥)，其中(a)為兩種水泥系統孔分布微分曲線，(b)為兩種水泥體系累積孔體積分布曲線。
【具體實施方式】
[0024]為了更好地理解本發明，下面結合實施例和附圖進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實例。
[0025]實施例1?6
[0026]實施例1?6中，摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥的各組分配方見表1，表I中，所述鈦礦渣的TiO2含量為13wt%，Al2O3含量為2wt%左右，所述復合激發劑的各組分配方見表3，表3中，所述鋁酸鹽激發劑的Al2O3含量在50wt%以上。
[0027]摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥的制備方法的具體工藝參數見表2，具體操作步驟為為:
(I)配料:按配方計量稱重粒化高爐礦渣、鈦礦渣、及復合激發劑，混合均勻；(2)將混勻后的原料放入400-500°C的條件下煅燒I-2小時，冷卻后，共同粉磨至比表面積≥400m2/kg,即得到所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥。
[0028]表I摻鈦礦渣的超硫酸鹽水泥各組分配比(重量份數)
[0029]
【權利要求】
1.一種摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥，其特征在于它由粒化高爐礦渣、鈦礦渣和復合激發劑組成，各組分按重量份數計為:粒化高爐礦渣20?50份，鈦礦渣20?50份，復合激發劑10?30份；所述復合激發劑由堿性激發劑、硫酸鹽激發劑和鋁酸鹽激發劑組成；所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥通過如下方法制備得到:(I)配料:按配方計量稱重粒化高爐礦渣，鈦礦渣，及復合激發劑，混合均勻；(2)將混勻后的原料放入400?500°C的條件下煅燒I?2小時，冷卻后，共同粉磨至比表面積> 400m2/kg，得到所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥。
2.根據權利要求1中所述的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述復合激發劑的各組分按重量份數計為:堿性激發劑10?25份，硫酸鹽激發劑60?80份、鋁酸鹽激發劑3?15份。
3.根據權利要求1或2所述的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述硫酸鹽激發劑至少一種選自脫硫石膏、磷石膏、或氟石膏。
4.根據權利要求1或2所述的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述堿性激發劑至少一種選自水泥熟料、氫氧化鈣、或硅酸鈉。
5.根據權利要求1或2所述的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述鋁酸鹽激發劑至少一種選自鋁礬土、高鋁水泥、或鋁酸鈉。
6.根據權利要求1或2所述的摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述鋁酸鹽激發劑的Al2O3含量在50wt%以上。
7.權利要求1?2所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:(I)配料:按配方計量稱重20?50份粒化高爐礦渣，20?50份鈦礦渣，及10?30份復合激發劑，混合均勻；(2)將混勻后的原料放入400?500°C的條件下煅燒I?2小時，冷卻后，共同粉磨至比 表面積> 400m2/kg，得到所述摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥。
【文檔編號】C04B7/14GK103435279SQ201310374788
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】余保英, 王軍, 高育欣 申請人:中建商品混凝土有限公司