《用废弃混凝土制备水泥熟料的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用废弃混凝土制备水泥熟料的方法.pdf（15页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102503196 A (43)申请公布日 2012.06.20 CN 102503196 A *CN102503196A* (21)申请号 201110307407.5 (22)申请日 2011.10.12 C04B 7/24(2006.01) (71)申请人 重庆大学 地址 400030 重庆市沙坪坝区沙正街 174 号 (72)发明人 万朝均 李腾 陈旭 邓天明 黄太忠 范菁菁 张廷雷 李利 袁启涛 刘立军 陈衡 (74)专利代理机构 重庆中之信知识产权代理事 务所 50213 代理人 张景根 (54) 发明名称 用废弃混凝土制备水泥熟料的方法 (57) 摘要 。
2、一种用废弃混凝土制备水泥熟料的方法， 收集废弃混凝土， 将其干燥、 破碎， 选取粒径为 5mm 20mm 的混凝土颗粒， 加入铁粉或硫酸渣， 混合并磨细至用 80m 方孔筛筛余为 8 16 的水泥生料粉， 若加入铁粉， 则混凝土的质量百分 含量为 98.5 99.5， 铁粉的质量百分含量为 0.5 1.5； 若加入硫酸渣， 则混凝土的质量百 分含量为 95.0 96.0， 硫酸渣的质量百分含 量为 4.0 5.0 ； 最后经成球、 煅烧及骤冷工 序得水泥熟料。本发明废弃混凝土在水泥生料中 的质量百分含量达 95以上， 水泥熟料与普通水 泥熟料的品质相当， 可作为原材料应用到混凝土 的制备之中，。
3、 为废弃混凝土的资源化找到了一条 很好的利用途径。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 8 页 1/1 页 2 1. 一种用废弃混凝土制备水泥熟料的方法， 其特征在于， 按如下步骤进行 ： (1) 收集废弃混凝土， 按传统工艺将其干燥、 破碎， 选取出粒径为 5mm 20mm 的混凝土 颗粒 ； (2) 将得到的混凝土颗粒配料、 混匀， 加入烘干后的铁粉或硫酸渣， 混合并磨细至用 80m 方孔筛筛余为 8 16的粉体后得到水泥生料粉， 若加入的是铁粉， 则。
4、水泥生料粉 中混凝土的质量百分含量为 98.5 99.5， 铁粉的质量百分含量为 0.5 1.5； 若加 入的是硫酸渣， 则水泥生料粉中混凝土的质量百分含量为 95.0 96.0， 硫酸渣的质量 百分含量为 4.0 5.0 ； (3) 将上述生料粉按传统工艺经成球、 煅烧及骤冷工序后得到水泥熟料。 2.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法， 其特征在于， 步骤(2)中水 泥生料粉的质量百分含量配比为 ： 废弃混凝土 98.80， 铁粉 1.20。 3.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法， 其特征在于， 步骤(2)中水 泥生料粉的质量百分含量配比为 ： 废弃混凝土 98。
5、.77， 铁粉 1.23。 4.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法， 其特征在于， 步骤(2)中水 泥生料粉的质量百分含量配比为 ： 废弃混凝土 99.04， 铁粉 0.96。 5.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法， 其特征在于， 步骤(2)中水 泥生料粉的质量百分含量配比为 ： 废弃混凝土 95.76， 硫酸渣 4.24。 6.根据权利要求1所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法， 其特征在于， 步骤(2)中水 泥生料粉的质量百分含量配比为 ： 废弃混凝土 95.68， 硫酸渣 4.32。 权 利 要 求 书 CN 102503196 A 2 1/5 页 3 用废弃。
6、混凝土制备水泥熟料的方法 技术领域 0001 本发明涉及水泥熟料的制备方法， 尤其是利用废弃混凝土制备水泥熟料的方法。 背景技术 0002 随着国家经济和建筑业的发展， 每年因拆除旧建筑产生的废弃混凝土数量巨大， 如果对这些废弃混凝土只简单地填埋， 无疑造成对环境的严重污染和对能源的巨大浪费。 如何处理这些废弃混凝土已经引起了建筑行业和环保部门的高度重视。 废弃混凝土是一种 硬化了的混凝土， 主要由硬化水泥浆 ( 水泥石 )、 砂石集料等组成， 其中砂石集料占 70 80， 对废弃混凝土的回收利用技术就是围绕其整体或某一分离组份而展开的， 到目前为 止， 废弃混凝土再利用的研究主要有以下三种技。
7、术形式 ： 0003 1. 制成再生集料制备再生混凝土， 即将废弃混凝土经破碎、 筛分获得再生粗集料、 再生细集料及粉料分别加以利用。如果废弃混凝土为卵石混凝土， 则获得的再生粗集料性 能较好 ； 与卵石混凝土相比， 碎石混凝土破碎分离出的粒径在粗集料范围的粗颗粒含有大 量的硬化水泥浆， 吸水率高、 吸水快， 压碎指标大， 弹性模量低， 作为再生粗集料来使用时， 只能用于强度要求低或比较次要的部位， 如铺垫路基或基础回填等。 而无论是卵石混凝土， 还是碎石混凝土， 其破碎分离出的粒径在细集料范围的细颗粒因含有大量的硬化水泥浆， 吸水率很高， 难以作为再生细集料来使用。 0004 2. 分离出废。
8、弃混凝土中的水泥石， 制备再生胶凝材料， 即将废弃混凝土经破碎、 筛 分后获得再生粗集料、 再生细集料及粉料， 将粉料进行热处理得到再生胶凝材料。 这里得到 的再生粗集料与再生细集料与技术形式 1 相类似， 分离出的粉料主要为含水化硅酸钙的水 泥石， 加热失水后得到类似于水泥熟料矿物的硅酸钙， 因而具有水硬活性， 可在次要工程中 作水泥或部分取代水泥使用， 相当于从废弃混凝土中 “分离” 出水泥。该方法能够回收到的 再生胶凝材料的数量占整个废弃混凝土的量的比例很小， 并未从根本上解决技术形式 1 面 临的技术难题。 0005 3. 用废弃混凝土作为煅烧水泥熟料的原材料， 即将废弃混凝土经烘干、。
9、 破碎后与 石灰石、 粘土 ( 或页岩、 砂岩 ) 及铁粉 ( 或硫酸渣 ) 一起作为煅烧水泥熟料的原材料加以利 用。这一技术形式是基于上述技术形式 1 与技术形式 2 均存在技术难题而出现的， 目前尚 很少见报道。在 国外建材科技 2005 年第 26 卷第 2 期万惠文等著的 “利用废弃混凝土生 产绿色水泥的研究” 文章中， 介绍了利用 40、 60、 80的废弃混凝土替代石灰石制备水 泥熟料的技术， 其得到的水泥熟料在水灰比为 0.32 时强度可达到 47.4MPa， 但因废弃混凝 土中含有的河砂， 导致既难磨又难烧， 从而导致 f-CaO 含量增加， 熟料的质量下降。在重庆 大学学报 。
10、( 自然科学版 )2008 年第 31 卷第 9 期万朝均等著的 “废弃混凝土代替天然石灰石 煅烧水泥熟料实验” 文章中， 虽然解决了煅烧和水泥熟料质量问题， 废弃混凝土的利用率约 为 65， 但原料中仍还需要用到石灰石和粘土 ( 或页岩、 砂岩 )。石灰石和粘土 ( 或页岩、 砂岩 ) 均是不可再生的天然资源， 粘土还是耕地赖以存在的物质基础。我国 2010 年水泥产 量 18.68 亿吨， 熟料产量 11.52 亿吨， 按每吨熟料消耗粘土 0.20 0.21 吨， 石灰石 1.25 说 明 书 CN 102503196 A 3 2/5 页 4 1.27 吨计算， 每年消耗的石灰石大约 14。
11、.5 亿吨， 粘土大约 2.36 亿吨， 虽然绝大多数水泥厂 已经使用页岩、 砂岩等代替了粘土， 但页岩、 砂岩仍是不可再生的天然资源而面临日益枯竭 的问题。同时， 全国水泥产量还以每年近 1 亿吨的增长速度持续攀升， 因此， 石灰石、 页岩、 砂岩资源枯竭之势日益显现， 与耕地争粘土的矛盾日益尖锐， 开发完全替代天然石灰石和 粘土(或页岩、 砂岩)制备水泥熟料的技术与方法对确保水泥工业的可持续发展势在必行， 意义重大。 发明内容 0006 本发明要解决的问题是提供一种用废弃混凝土制备水泥熟料的方法， 实现了用废 弃混凝土完全替代天然石灰石和粘土 ( 或页岩、 砂岩 )， 从而进一步提高废弃混。
12、凝土的利用 率， 对节约使用天然石灰石和粘土 ( 或页岩、 砂岩 ) 等不可再生自然资源具有重要意义。 0007 为此， 本发明所述用废弃混凝土制备水泥熟料的方法如下 ： 0008 (1) 收集废弃混凝土， 按传统工艺将其干燥、 破碎， 选取出粒径为 5mm 20mm 的混 凝土颗粒 ； 0009 (2) 将得到的混凝土颗粒配料、 混匀， 加入烘干后的铁粉或硫酸渣， 混合并磨细至 用80m方孔筛筛余为816的粉体后得到水泥生料粉， 若加入的是铁粉， 则水泥生料 粉中混凝土的质量百分含量为 98.5 99.5， 铁粉的质量百分含量为 0.5 1.5； 若 加入的是硫酸渣， 则水泥生料粉中混凝土的。
13、质量百分含量为 95.0 96.0， 硫酸渣的质 量百分含量为 4.0 5.0 ； 0010 (3) 将上述生料粉按传统工艺经成球、 煅烧及骤冷工序后得到水泥熟料。 0011 本发明将废弃混凝土经烘干、 破碎、 筛分后分离出一定粒径范围的混凝土颗粒， 用 作烧制水泥熟料的主要钙质原料， 避开了将其作为再生集料来使用时存在的吸水率高、 吸 水快、 压碎指标大、 弹性模量低的缺点， 而且分离出的混凝土颗粒占整个废弃混凝土的质量 百分含量高， 使废弃混凝土的利用率得以大大提高。由于在破碎后将粒径为 5mm 以下的细 颗粒分离出去了， 避免了废弃混凝土中含有的河砂致使既难磨又难烧的问题， 磨细和煅烧 。
14、工艺更容易实现， 使最终获得的水泥熟料质量稳定、 可靠。同时， 通过对分离出的混凝土颗 粒进行简单复配， 其中硅元素的含量能满足水泥熟料对硅质原料的成分要求， 也就是说， 分 离出的混凝土颗粒经复配后， 就能同时用作烧制水泥熟料的钙质原料和硅质原料， 由此， 水 泥生料粉的原料中， 除废弃混凝土外， 只有铁粉或者硫酸渣等铁质原料， 不再含有天然石灰 石和粘土 ( 或页岩、 砂岩 )， 这说明用废弃混凝土完全替代天然石灰石和粘土 ( 或页岩、 砂 岩 ) 制备水泥熟料已完全可行， 这对提高废弃混凝土利用效率， 避免使用不可再生的天然 石灰石和粘土 ( 或页岩、 砂岩 ) 等自然资源具有重要意义。。
15、 0012 经实验证明， 本发明中废弃混凝土在水泥生料中的质量百分含量达到了 95以 上， 所得水泥熟料与普通水泥熟料的品质相当， 用其制备的水泥的强度达到 32.5 级、 42.5 级或 52.5 级， 可作为原材料应用到混凝土的制备之中， 从而为废弃混凝土的资源化找到了 一条很好的利用途径。 附图说明 0013 图 1-1、 图 1-2、 图 1-3、 图 1-4、 图 1-5、 图 1-6、 图 1-7 分别是实施例中参比熟料及 说 明 书 CN 102503196 A 4 3/5 页 5 制备出的水泥熟料 S1-S6 的 XRD 图谱。 0014 图 2 是实施例中所得熟料与拉法基熟料。
16、的 f-CaO 含量对比图。 0015 图 3 是实施例中所得水泥 3d 抗压强度与拉法基熟料水泥、 市售水泥对比图。 0016 图 4 是实施例中所得水泥 28d 抗压强度与拉法基熟料水泥、 市售水泥对比图。 具体实施方式 0017 下面通过试验例对本发明进行详细说明和验证。 0018 分别从不同的建筑物拆除现场随机选取 7 个典型废弃混凝土样品， 编号为 F1-F7。 用颚式破碎机破碎至粒径在 20mm 以下， 筛分出粒径为 5mm 20mm 的颗粒， 经球磨机粉磨至 预定细度后进行化学成分全分析， 结果如表 1 所示。 0019 表 1 废弃混凝土化学成分分析结果 0020 0021 废。
17、弃混凝土破碎、 筛分出粒径大于 5mm 的颗粒后， 主要成分为石灰石集料， 其表面 粘结的砂浆在破碎过程中由于循环应力的作用大部分从集料表面剥离并被筛分出去。 由表 1 化学成分分析结果看出 ： 废弃混凝土的主要成分为 CaO， 不同来源的废弃混凝土中 CaO 含 量相近， 且接近天然石灰石中 CaO 的含量。废弃混凝土中 SiO2含量均高于天然石灰石， 这 是由于废弃混凝土表面粘结的少量砂浆带入了河砂。但硅作为烧制水泥熟料的必需元素， 控制废弃混凝土中 SiO2含量在一定范围内， 并通过配料使各率值达到设计要求， 就不会对 熟料性能造成明显影响。 0022 制备水泥的其他原料有 ： 铁粉、 。
18、硫酸渣、 天然二水石膏， 以上各原料为重庆拉法基 水泥厂提供， 化学成分见表 2。 0023 参比熟料为重庆拉法基水泥厂生产， 用于配制 42.5 普通硅酸盐水泥的熟料， 设计 率值为 ： KH 0.910.02， IM 1.40.1， SM 2.60.1。 0024 参比水泥为重庆拉法基水泥厂生产的 42.5 普通硅酸盐水泥。 0025 表 2 铁粉、 硫酸渣、 天然二水石膏的化学成分 说 明 书 CN 102503196 A 5 4/5 页 6 0026 0027 1. 生料配制 0028 将废弃混凝土破碎、 筛分后， 粉磨至 80m 方孔筛筛余量为 8 16， 按参比熟 料率值为目标率值。
19、配制水泥生料， 编号 R1-R6。配料结果见表 3。 0029 表 3 生料配料结果 0030 0031 注 ： 每组生料中所用废弃混凝土样品均为随机选取 0032 从表 3 可以看出， 通过多个废弃混凝土样品的混合配料， 各生料样品率值基本稳 定， 且基本都在目标率值允许误差之内。这说明用废弃混凝土完全代替天然石灰石和粘土 (或页岩、 砂岩)制备水泥熟料是可行的。 各生料的配制均不使用天然石灰石和粘土(或页 岩、 砂岩 )， 其率值即可满足要求， 这是由于废弃混凝土表面粘结的少量砂浆中引入了部分 河砂， 充当了硅质原料。 各生料中废弃混凝土含量都在95以上， 这对提高废弃混凝土利用 效率， 。
20、减少使用天然石灰石、 粘土 ( 或页岩、 砂岩 ) 等自然资源具有重要意义。 0033 2. 熟料煅烧 0034 将高温电炉升温到 800左右后， 放入装有成球后水泥生料的坩埚， 继续升温并控 制升温速度为 4 5 /min。升温至 1450后保温 30min 取出， 在空气中快速冷却。 0035 3. 水泥配制 0036 在煅烧好的水泥熟料中掺入质量分数为3(内掺)的天然二水石膏， 经球磨机磨 至比表面积 300m2/kg， 制得硅酸盐水泥。 0037 图 1 为参比熟料及生料 R1-R6 煅烧出的水泥熟料 S1-S6 的 XRD 图谱。从图 1 可以 看出 ： 废弃混凝土完全替代天然石灰石。
21、和粘土 ( 或页岩、 砂岩 ) 煅烧的水泥熟料 C3S、 C2S、 C3A、 C4AF 特征峰清晰， 并且与参比熟料无明显差异。 说 明 书 CN 102503196 A 6 5/5 页 7 0038 利用 GB/T 176-2008 规定的乙二醇法对所制备熟料的 f-CaO 含量进行测定， 并与 参比熟料进行对比分析， 结果如图 2 所示。从图 2 可以看出， 各组 f-CaO 含量均低于参比熟 料， 说明各组熟料的 C3S 形成正常， 不存在 “难烧” 的问题。 0039 将熟料 S1-S6 及参比熟料按 “3. 水泥配制”所述方法配制水泥， 对应编号为 SN1-SN6、 LFJ。将此 7。
22、 个水泥样品及参比水泥 L42.5 进行强度对比试验， 分别按水灰比 0.5 搅拌成水泥净浆， 成型为直径 27mm、 高 27mm 的圆柱体试件后浸泡在 201饱和石灰水中 养护后， 测试 3d 和 28d 强度， 结果如图 3、 图 4 所示。由图 3 可知， 除 SN3、 SN4 外， 其余各组 3d 抗压强度与市售拉法基 42.5 普通硅酸盐水泥 L42.5 相当。由图 4 可知， SN1-SN6 与由拉 法基熟料配制的水泥 LFJ 以及市售拉法基 42.5 普通硅酸盐水泥 L42.5 的 28d 抗压强度相 当。这说明利用废弃混凝土作为主要原料制备的水泥， 其 3d 强度相对偏低， 。
23、但 28d 强度发 展良好。废弃混凝土替代率的大小与所烧成的水泥性能之间没有必然联系， 生料率值的控 制是影响水泥强度的主要因素。 0040 根据上述强度测试结果， 选取有代表性的 SN1 样品按照 GB/T17671-1999 标准对 其进行胶砂强度测试， 并将测试结果与国家标准 GB175-2007 中规定的 42.5、 42.5R、 52.5、 52.5R 级普通硅酸盐水泥的强度标准值进行对比， 以标定 SN1 水泥样品的强度等级， 结果如 表 4 所示。 0041 表 4SN1 水泥样品胶砂强度试验结果及对比 0042 0043 从表 4 可以看出， SN1 水泥样品 3d 和 28d。
24、 强度均达到了 42.5 级硅酸盐水泥的强 度要求， 28d 强度甚至达到了 52.5 级硅酸盐水泥的强度标准。所以判定该水泥样品的强度 等级为 42.5 级。 说 明 书 CN 102503196 A 7 1/8 页 8 图 1-1 说 明 书 附 图 CN 102503196 A 8 2/8 页 9 图 1-2 说 明 书 附 图 CN 102503196 A 9 3/8 页 10 图 1-3 说 明 书 附 图 CN 102503196 A 10 4/8 页 11 图 1-4 说 明 书 附 图 CN 102503196 A 11 5/8 页 12 图 1-5 说 明 书 附 图 CN 102503196 A 12 6/8 页 13 图 1-6 说 明 书 附 图 CN 102503196 A 13 7/8 页 14 图 1-7 图 2 说 明 书 附 图 CN 102503196 A 14 8/8 页 15 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102503196 A 15 。