[发明专利]钢渣超硫酸盐水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥材料，特别是一种钢渣超硫酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

水泥工业一直是公认的高能耗高废气排放大户。一方面，由于煅烧水泥熟料使得即便采用新型干法工艺，其吨水泥熟料耗能依旧高达103-130kg标准煤，而我国煤炭资源日益匮乏。另一方面，水泥行业排放的CO₂约占人为CO₂排放量的20％，其中约1/2的CO₂排放来自能源使用与熟料生产过程中碳酸钙的分解，其对全球变暖的贡献约为10％。目前中国是世界第二大CO₂排放国，约占世界总排放量的13.6％。虽然已采取降低能耗和CO₂排放量的措施，如余热利用、降低水泥组分中熟料含量等，但这些技术也尚待完善，且这些措施还远远不够。

超硫酸盐水泥(SSC，Supersulphated cement)也被称为矿渣硫酸盐水泥(sulphate-activated slag cement)，它的发展和应用使继续降低CO₂排放量和节省能量消耗成为可能。由于其不需要燃烧过程而使得由原材料引起的CO₂排放达到零，能量消耗同样大幅降低。相对于盛行的传统硅酸盐水泥的生产而言，超硫酸盐水泥在生产过程排放的CO₂量仅为10％，能耗可节省80-90％。

目前超硫酸盐水泥的生产配方主要采用的是75～85M.％的矿渣，10～20M.％硫酸盐类(二水石膏或无水石膏)及1～5M.％的碱性成分(如熟料、氢氧化钙等)。但该法主要原材料为矿渣，而我国在生产合金钢的过程中排放了大量的钢渣，该渣具有一定的水化活性，在适量硫酸盐或碱性激活剂的情况下，可实现大掺量的应用。目前国际上已广泛采用矿渣获取超硫酸盐水泥，但用钢渣来生产新型钢渣超硫酸盐水泥尚无相关专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种节能环保和低成本的新型钢渣超硫酸盐水泥，以及该水泥的适于工业化生产的制备方法。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的钢渣超硫酸盐水泥，含有钢渣、矿渣或粉煤灰、硫酸盐激活剂、水泥熟料或氢氧化钙，以及碱性激活剂。其组成比例为：按重量计，钢渣20～80％，矿渣和/或粉煤灰5～65％，硫酸盐激活剂5～25％，水泥熟料或氢氧化钙1～10％，碱性激活剂0.05～3％。

所述钢渣超硫酸盐水泥的组成比例可以为：按重量计，钢渣40％，矿渣39.3％，硫酸盐激活剂15％，水泥熟料或氢氧化钙5％，碱性激活剂0.7％。

所述钢渣超硫酸盐水泥的组成比例可以为：按重量计，钢渣40％，矿渣19.3％，粉煤灰20％，硫酸盐激活剂15％，水泥熟料或氢氧化钙5％，碱性激活剂0.7％。

所述碱性激活剂可以是碳酸钠、偏硅酸钠、磷酸钠中的一种，或多种。

所述硫酸盐激活剂可以是脱硫石膏、磷石膏、天然二水石膏、化工氟石膏、天然硬石膏、α-半水石膏、β-半水石膏中的一种，或多种。

本发明提供的上述钢渣超硫酸盐水泥，其由以下的分开粉磨法制成：各原材料先各自粉磨到一定的细度，其中，钢渣、矿渣和/或粉煤灰为主要基础组分，粉磨后其比表面积至少为400m²/Kg。水泥熟料、硫酸盐激活剂和/或碱性激活剂为配方组成中的激活组分，它们分开粉磨后的比表面积至少为450m²/Kg。各原材料按配方计算称量之后，则采用混磨法或混料法来制备钢渣超硫酸盐水泥。采用混磨法时，各原材料按配方计量后加入水泥磨中，待混合物充分混磨均匀后，获得钢渣超硫酸盐水泥。采用混料法时，各原材料按配方计量后加入强制混料机中，待混合物充分混合均匀后，获得钢渣超硫酸盐水泥。

本发明提供的上述钢渣超硫酸盐水泥，还由以下的直接粉磨法制得：钢渣、矿渣和/或粉煤灰作为主要基础组分，水泥熟料、硫酸盐激活剂和/或碱性激活剂作为配方组成中的激活组分，将它们按配方计量后直接加入水泥磨中，粉磨至比表面积至少为400m²/Kg时，获得钢渣超硫酸盐水泥。

本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：