一种还原六价铬的水泥混合材、水泥及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种还原六价铬的水泥混合材、水泥及制备方法，水泥混合材按质量份计，包括硅锰渣：90

【技术实现步骤摘要】
一种还原六价铬的水泥混合材、水泥及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种还原六价铬的水泥混合材、水泥及制备方法，属于水泥生产


技术介绍

[0002]上世纪，欧洲国家出现水泥和建筑业工人因用手接触水泥或其拌合物而患严重皮肤病问题，瑞士学者发现该问题与水泥中水溶性六价铬溶出密切相关。随之，欧洲国家纷纷立法规定水泥中水溶性六价铬限量，2006年欧洲颁布实施的EN196
‑
10:2006中规定水泥产品中水溶性六价铬限量为2mg/kg。近年来，水泥生产和使用中对人体健康和环境影响受到我国水泥届广泛关注，2015年发布的GB 31893规定水泥中水溶性六价铬限量为不大于10mg/kg(强制性规定)。一般认为，水泥中铬主要来自生产原料、粉磨介质和耐火材料。其中粉磨介质和耐火材料已基本实现无铬化，生产原料成为水泥中铬的主要来源。另外，水泥熟料煅烧是在氧化气氛下进行的，过程中低价态铬转化为高价态六价铬，因此控制原料中总铬含量即可降低水溶性六价铬含量。尽管如此，近年来，水泥生产用优质石灰石、铁质材料和煤炭资源短缺，铬含量较高的石灰石、铁质材料和替代燃料使用愈发广泛，这也造成我国水泥中水溶性六价铬居高不下，而相关水溶性六价铬含量限定也远高于欧洲标准。领域从业者基于国内水泥原料限制，普遍采用在水泥制成阶段添加还原剂方式降低水泥中水溶性六价铬含量。
[0003]当前，工程实用化的六价铬还原剂主要是硫酸亚铁，但其作为水泥中六价铬还原剂使用有如下问题：(1)粉磨前掺入方式，硫酸亚铁稳定性较差，水泥粉磨时，高温和高碱性环境将导致硫酸亚铁氧化，还原功能散失；(2)粉磨后掺入方式，硫酸亚铁吸水性较强，粉磨后掺入与水泥颗粒混合不均匀，容易吸水结块，造成水泥质量不合格；(3)硫酸亚铁不稳定，容易氧化，因此掺有硫酸亚铁还原剂的水泥早期水溶性六价铬含量低，但储存过后，水溶性六价铬含量将大幅升高；(4)硫酸亚铁还原剂成本较高，吨水泥成本将增加2元以上。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种还原六价铬的水泥混合材、水泥及制备方法，本专利技术的水泥混合材兼具高水化活性和水溶性六价铬还原功能，成本低，还原稳定的好。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种还原六价铬的水泥混合材，按质量份计，包括硅锰渣：90
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95份，Ca(OH)2：4
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9份，玻璃体解构助剂0.8
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1份，硫酸亚铁：0
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0.2份；其中硅锰渣中含有MnO，玻璃体解构助剂为芒硝和/或硅酸钠。
[0007]在本专利技术中，硅锰渣是硅锰合金冶炼过程中产生的熔渣经急冷后形成的颗粒状废渣，硅锰合金是在还原气氛下冶炼，因此残留在熔渣中的Mn多数为低价态。已有研究指出，低价态的Mn具有还原性，如MnSO4也可以将六价铬还原为稳定的三价铬，并且低价态Mn还原
剂保存稳定性更好、不易氧化。由此可以推断，硅锰渣具有作为水泥中水溶性六价铬还原剂的潜质。
[0008]另外，硅锰渣有一定活性，作为水泥混合材使用用量大、能够提高水泥性能。但是，硅锰渣中低价态的Mn多存在于钙硅铝玻璃体中，溶出速率较慢，不经处理，不能发挥其还原性；而且钙硅铝玻璃体水化速度相对较慢，将影响水泥力学性能。
[0009]本专利技术通过向硅锰渣中添加Ca(OH)2和玻璃体解构助剂，使得硅锰渣自身玻璃体溶解、解构释放出低价态Mn，加快其水化反应并加速低价态Mn溶出，可直接作为水泥生产用活性混合材料和水溶性六价铬还原剂，进而提高水泥性能和降低生产成本。其中，玻璃体解构助剂能够使硅锰渣自身玻璃体快速解构，Ca(OH)2能够使硅锰渣自身玻璃体缓慢溶解、解构，玻璃体解构助剂和Ca(OH)2搭配使用能够保证硅锰渣释放低价态Mn的效果，进而保证六价铬还原性能；而添加少量的硫酸亚铁能够保证水泥混合材制成水泥初期时的六价铬还原能力。
[0010]作为优选，所述硅锰渣去除硅锰合金，其中MnO占干基质量的6％～8％。
[0011]在上述方案中，硅锰渣去除硅锰合金能够避免硅锰合金对水泥性能的影响，同时一定质量的MnO能够保证六价铬还原效果。
[0012]作为优选，所述硅锰渣为冶炼硅锰合金时产生的熔融渣经水淬急冷形成的废弃物。
[0013]在上述方案中，水淬渣中玻璃体含量大，活性高，能够作为水泥原料。
[0014]作为优选，所述Ca(OH)2选择电石渣，电石渣干燥状态时，Ca(OH)2含量≥90％。
[0015]在上述方案中，选择电石渣作为Ca(OH)2来源，电石渣的Ca(OH)2含量高，并且是廉价易得的固体废物，减少废物处理，更环保。
[0016]作为优选，所述玻璃体解构助剂为芒硝和硅酸钠。
[0017]作为优选，所述芒硝和硅酸钠的质量比为(1
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2)：1。
[0018]在上述方案中，玻璃体解构助剂采用芒硝和硅酸钠的混合物的解构效果强于单独采用芒硝或硅酸钠，其中芒硝和硅酸钠的质量比为(1
‑
2)：1，效果最好。
[0019]作为优选，所述硫酸亚铁与玻璃体解构助剂的总质量份为1份。
[0020]在上述方案中，玻璃体解构助剂的添加量随硫酸亚铁添加量的增加而减少，在玻璃体解构助剂添加量较少时，添加部分硫酸亚铁保证水泥初期的六价铬还原能力；在玻璃体解构助剂添加量较多时，则不需要添加硫酸亚铁。
[0021]作为优选，所述水泥混合材的含水率≤10％。
[0022]本专利技术还公开了一种上述还原六价铬的水泥混合材的制备方法，包括以下步骤：
[0023]步骤a：采用跳汰机分选硅锰渣中残留的硅锰合金，得到除合金硅锰渣；
[0024]步骤b：以质量份计，将90
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95份的硅锰渣，4
‑
9份的Ca(OH)2，0.8
‑
1.0份的玻璃体解构助剂，0
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0.2份的硫酸亚铁混合均匀；
[0025]步骤c：混合物料在原料堆棚陈化并自然风干至含水率≤10％，得到水泥混合材。
[0026]在本专利技术中，水泥混合材在陈化和自然风干阶段，Ca(OH)2、玻璃体解构助剂协同作用下，硅锰渣中钙硅铝玻璃体溶解、结构解体，低价态Mn从硅锰渣玻璃体中溶出，进而具备了六价铬还原能力，克服了单独掺用硅锰渣时，低价态Mn溶出过慢、无法发挥还原性的问题。
[0027]本专利技术还公开了一种水泥，包含上述的水泥混合材。
[0028]作为优选，水泥中包括12
‑
20％的水泥混合材。
[0029]在上述方案中，水泥混合材与水泥熟料、石膏等共同粉磨制备水泥时，在不另行掺入水溶性六价铬还原剂条件下，水泥中水溶性六价铬含量≤2mg/kg。
[0030]本专利技术的一种还原六价铬的水泥混合材，其28天活性指数≥95％。
[0031]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种还原六价铬的水泥混合材，其特征在于：按质量份计，包括硅锰渣：90
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95份，Ca(OH)2：4
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9份，玻璃体解构助剂0.8
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1份，硫酸亚铁：0
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0.2份；其中硅锰渣中含有MnO，玻璃体解构助剂为芒硝和/或硅酸钠。2.如权利要求1所述的还原六价铬的水泥混合材，其特征在于：所述硅锰渣去除硅锰合金，其中MnO占干基质量的6％～8％。3.如权利要求1所述的还原六价铬的水泥混合材，其特征在于：所述硅锰渣为冶炼硅锰合金时产生的熔融渣经水淬急冷形成的废弃物。4.如权利要求1所述的还原六价铬的水泥混合材，其特征在于：所述Ca(OH)2选择电石渣，电石渣干燥状态时，Ca(OH)2含量≥90％。5.如权利要求1所述的还原六价铬的水泥混合材，其特征在于：所述玻璃体解构助剂为芒硝和硅酸钠。6.如权利要求4所述的还原六价铬的水泥混合材，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈惠明，李军，刘德强，牛云辉，胡鸿，蒋俊，顾国平，卢忠远，容福芝，李诗颖，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：