一种低碳胶凝材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于胶凝材料技术领域，尤其涉及一种低碳胶凝材料及其制备方法和应用。


背景技术：

3.作为基础原材料工业，水泥工业对于全球经济发展具有重要作用，但同时产生了巨大的二氧化碳排放量。据研究显示，每生产一吨水泥相当于排放819公斤二氧化碳。因此开发应用低碳材料已经变得刻不容缓。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种低碳胶凝材料及其制备方法和应用，本发明提供的低碳胶凝材料可替代水泥使用，且碳排放为负值，更加环保。
5.本发明提供了一种低碳胶凝材料，包括如下重量份的原料：石灰石60-90份、珍珠岩5-20份、水铝石0.1-1份和凹凸棒5-30份。
6.优选的，按重量百分比计，所述石灰石中氧化钙的含量大于30％。
7.优选的，所述石灰石、珍珠岩和水铝石的粒度小于100mm。
8.优选的，按重量百分比计，所述低碳胶凝材料中氧化钙的含量为45％～65％，二氧化硅的含量为10％～30％，氧化铝的含量为1％～20％，氧化铁的含量为3％～10％，微量元素的含量为0.1％～3％。
9.优选的，所述低碳胶凝材料固化28d的胶砂强度大于17mpa；固化60d的胶砂强度大于20mpa。
10.本发明提供了一种上述任意一项所述的低碳胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：
11.1)将石灰石、珍珠岩、水铝石和凹凸棒进行混合，得到混合物；
12.2)将得到的混合物进行有氧煅烧，得到煅烧物；
13.3)将得到的煅烧物加水进行消解分化、干燥研磨，得到低碳胶凝材料。板块进行养护、修整，得到低碳胶凝材料。
14.优选的，所述步骤2)中，有氧煅烧的温度为900～1100℃，时间为6～12h。
15.优选的，所述步骤3)中，消解分化时的温度为100～300℃。
16.优选的，所述步骤3)中，研磨后达到的目数为400-1200目。
17.本发明提供了一种上述方案所述的低碳胶凝材料作为水泥在建筑中的应用。
18.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
19.本发明提供的低碳胶凝材料主要原料为石灰石，通过加入珍珠岩、水铝石、凹凸棒土调节氧化钙和氧化硅的比值，控制氧化铝的含量，可使得到的胶凝材料胶结强度与水泥相当，可替代水泥，应用在土木、交通等基础设施领域。且整个胶凝材料在制备过程中的碳排放量小于固化过程中碳吸收量，整体为负值，可达到降碳目的，更加环保。
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明提供了一种低碳胶凝材料，包括如下重量份的原料：石灰石60-90份、珍珠岩5-20份、水铝石0.1-1份和凹凸棒5-30份。
22.本发明提供的低碳胶凝材料包括原料石灰石，按重量份计，包括60-90份，优选为70-80份。在本发明中，按重量百分比计，所述石灰石中氧化钙的含量优选大于30％，更优选为35％～50％。在本发明中，采用氧化钙含量优大于30％的石灰石，即可采用贫矿作为原料来制备低碳胶凝材料，不需要提纯，降低成本。在本发明中，所述石灰石的粒度优选小于100mm，更优选为50mm。
23.本发明提供的低碳胶凝材料包括原料珍珠岩，按重量份计，包括5-20份，优选为10-15份。在本发明中，所述珍珠岩作为原料，主要作为氧化硅、氧化铁来源之一，且原料价格低廉。在本发明中，所述珍珠岩的粒度优选小于100mm，更优选为50mm。
24.本发明提供的低碳胶凝材料包括原料水铝石，按重量份计，包括0.1-1份，优选为0.5-0.8份，在本发明中，所述水铝石，作为氧化铝主要来源。在本发明中，所述水铝石的粒度优选小于100mm，更优选为50mm。
25.本发明提供的低碳胶凝材料包括原料凹凸棒，按重量份计，包括5-30份，优选为1-20份。在本发明中，所述凹凸棒作为氧化镁主要来源，原料价格低廉。
26.本发明对上述所述石灰石、珍珠岩、水铝石和凹凸棒的来源没有特殊限定，采用本领域常规市售产品即可。
27.在本发明中所述低碳胶凝材料是指与传统水泥类胶凝材料相比，其在整个生产过程中，排碳量较低。
28.在本发明中，本发明提供的低碳胶凝材料主要原料为石灰石，通过加入珍珠岩、水铝石、凹凸棒土调节氧化钙和氧化硅的比值，控制氧化铝的含量，可使得到的胶凝材料胶结强度与水泥相当，可替代水泥，应用在土木、交通等基础设施领域。采用氧化钙含量大于30％且不高于50％的贫矿石灰石作为原料，在原料这一步即降低了排碳，再采用原料易得的珍珠岩、水铝石、凹凸棒分别作为铁源、铝源和镁源，与传统水泥类胶凝材料生产相比，生产1吨低碳胶凝材料排碳至少约为500kg，而生产1吨水泥则至少排碳800kg。
29.本发明提供了一种上述任意一项所述的低碳胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：
30.1)将石灰石、珍珠岩、水铝石和凹凸棒进行混合，得到混合物；
31.2)将得到的混合物进行有氧煅烧，得到煅烧物；
32.3)将得到的煅烧物加水进行消解分化、干燥研磨，得到低碳胶凝材料。板块进行养护、修整，得到低碳胶凝材料。
33.本发明将石灰石、珍珠岩、水铝石和凹凸棒进行混合，得到混合物。在本发明中，所述混合的方式优选为搅拌，所述搅拌的时间优选为10-30min。
34.得到混合物后，本发明将得到的混合物进行有氧煅烧，得到煅烧物。在本发明中，
所述有氧煅烧的温度优选为900～1100℃，更优选为950～1050℃；所述有氧煅烧的时间优选为6～12h，更优选为8-10h。
35.得到煅烧物后，本发明将得到的煅烧物加水进行消解分化、干燥研磨，得到低碳胶凝材料。板块进行养护、修整，得到低碳胶凝材料。在本发明中，所述加水的量优选为25-40份。在本发明中，所述消解分化时的温度优选为100～300℃，更优选为150-250℃。在本发明中，所述干燥优选在常温下进行。所述研磨后达到的目数优选为400-1200目。
36.在本发明中，制备得到的低碳胶凝材料，按重量百分比计，所述低碳胶凝材料中氧化钙的含量为45％～65％，二氧化硅的含量为10％～30％，氧化铝的含量为1％～20％，氧化铁的含量为3％～10％，微量元素的含量为0.1％～3％。
37.本发明提供了一种上述方案所述的低碳胶凝材料作为水泥在建筑中的应用。
38.为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
39.实施例1
40.原料组分为：石灰石(氧化钙含量30％)60份、珍珠岩20份、水铝石0.1份、凹凸棒25份
41.制备方法为：
42.将石灰石、珍珠岩、水铝石破碎至粒径小于80mm，然后加入凹凸棒混合20min，在容器中1000℃有氧煅烧6h，降温至120℃时，加入25份水使煅烧物水蒸气雾化消解粉化，然后在常温下干燥研磨1h，得到目数600目的胶凝材料。
43.实施例2
44.原料组分为：石灰石(氧化钙含量40％)70份、珍珠岩10份、水铝石0.2份、凹凸棒20份
45.制备方法为：
46.将石灰石、珍珠岩、水铝石破碎至粒径小于60mm，然后加入凹凸棒混合15min，在容器中900℃有氧煅烧6h，降温至150℃时，加入30份水使煅烧物水蒸气雾化消解粉化，然后在常温下干燥研磨2h，得到目数1000目的胶凝材料。
47.实施例3
48.原料组分为：石灰石(氧化钙含量50％)80份、珍珠岩5份、水铝石0.5份、凹凸棒15份
49.制备方法为：
50.将石灰石、珍珠岩、水铝石破碎至粒径小于60mm，然后加入凹凸棒混合20min，在容器中950℃有氧煅烧6h，降温至150℃时，加入35份水使煅烧物水蒸气雾化消解粉化，然后在常温下干燥研磨1h，得到目数800目的胶凝材料。
51.实施例4
52.原料组分为：石灰石(氧化钙含量60％)90份、珍珠岩5份、水铝石1份、凹凸棒5份
53.制备方法为：
54.将石灰石、珍珠岩、水铝石破碎至粒径小于50mm，然后加入凹凸棒混合15min，在容器中950℃有氧煅烧6h，降温至130℃时，加入40份水使煅烧物水蒸气雾化消解粉化，然后在常温下干燥研磨4h，得到目数1200目的胶凝材料。
55.对比例1
56.除珍珠岩的用量为2份外，其他与实施例1完全相同。
57.对比例2
58.除石灰石的用量为30份外，其他与实施例1完全相同。
59.性能测试
60.对实施例1～4及对比例1～2制备得到的胶凝材料的性能进行测定，具体结果如表1所示：
61.表1胶凝材料的性能参数
[0062][0063]
由表1可以看出，本发明制备得到胶凝材料胶砂强度好，可代替水泥使用，且更加环保。
[0064]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种低碳胶凝材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：石灰石60-90份、珍珠岩5-20份、水铝石0.1-1份和凹凸棒5-30份。2.根据权利要求1所述的低碳胶凝材料，其特征在于，按重量百分比计，所述石灰石中氧化钙的含量大于30％。3.权利要求1所述的低碳胶凝材料，其特征在于，所述石灰石、珍珠岩和水铝石的粒度小于100mm。4.根据权利要求1所述的低碳胶凝材料，其特征在于，按重量百分比计，所述低碳胶凝材料中氧化钙的含量为45％～65％，二氧化硅的含量为10％～30％，氧化铝的含量为1％～20％，氧化铁的含量为3％～10％，微量元素的含量为0.1％～3％。5.根据权利要求1所述的低碳胶凝材料，其特征在于，所述低碳胶凝材料固化28d的胶砂强度大于17mpa；固化60d的胶砂强度大于20mpa。6.权利要求1～5任意一项所述的低碳胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将石灰石、珍珠岩、水铝石和凹凸棒进行混合，得到混合物；2)将得到的混合物进行有氧煅烧，得到煅烧物；3)将得到的煅烧物加水进行消解分化、干燥研磨，得到低碳胶凝材料。板块进行养护、修整，得到低碳胶凝材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，有氧煅烧的温度为900～1100℃，时间为6～12h。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，消解分化时的温度为100～300℃，研磨后达到的目数为400-1200目。9.权利要求1～5任意一项所述的低碳胶凝材料作为水泥在建筑中的应用。

技术总结
本发明提供了一种低碳胶凝材料及其制备方法和应用，属于胶凝材料技术领域。所述低碳胶凝材料，包括如下重量份的原料：石灰石60-90份、珍珠岩5-20份、水铝石0.1-1份和凹凸棒5-30份。本发明提供的低碳胶凝材料可替代水泥使用，且碳排放为负值，更加环保。更加环保。


技术研发人员：冯守中 高巍 冒卫星 屈双双 戴斌 童祥贵 陈晓云 冯天浩
受保护的技术使用者：安徽中益新材料科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/8/23