專利名稱：用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥熟料的制備方法，尤其是利用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法。
背景技術(shù)：
隨著國家經(jīng)濟(jì)和建筑業(yè)的發(fā)展，每年因拆除舊建筑產(chǎn)生的廢棄混凝土數(shù)量巨大， 如果對這些廢棄混凝土只簡單地填埋，無疑造成對環(huán)境的嚴(yán)重污染和對能源的巨大浪費(fèi)。 如何處理這些廢棄混凝土已經(jīng)引起了建筑行業(yè)和環(huán)保部門的高度重視。廢棄混凝土是一種硬化了的混凝土，主要由硬化水泥漿(水泥石)、砂石集料等組成，其中砂石集料占70% 80%，對廢棄混凝土的回收利用技術(shù)就是圍繞其整體或某一分離組份而展開的，到目前為止，廢棄混凝土再利用的研究主要有以下三種技術(shù)形式1.制成再生集料制備再生混凝土，即將廢棄混凝土經(jīng)破碎、篩分獲得再生粗集料、 再生細(xì)集料及粉料分別加以利用。如果廢棄混凝土為卵石混凝土，則獲得的再生粗集料性能較好；與卵石混凝土相比，碎石混凝土破碎分離出的粒徑在粗集料范圍的粗顆粒含有大量的硬化水泥漿，吸水率高、吸水快，壓碎指標(biāo)大，彈性模量低，作為再生粗集料來使用時， 只能用于強(qiáng)度要求低或比較次要的部位，如鋪墊路基或基礎(chǔ)回填等。而無論是卵石混凝土， 還是碎石混凝土，其破碎分離出的粒徑在細(xì)集料范圍的細(xì)顆粒因含有大量的硬化水泥漿， 吸水率很高，難以作為再生細(xì)集料來使用。2.分離出廢棄混凝土中的水泥石，制備再生膠凝材料，即將廢棄混凝土經(jīng)破碎、篩分后獲得再生粗集料、再生細(xì)集料及粉料，將粉料進(jìn)行熱處理得到再生膠凝材料。這里得到的再生粗集料與再生細(xì)集料與技術(shù)形式1相類似，分離出的粉料主要為含水化硅酸鈣的水泥石，加熱失水后得到類似于水泥熟料礦物的硅酸鈣，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，相當(dāng)于從廢棄混凝土中“分離”出水泥。該方法能夠回收到的再生膠凝材料的數(shù)量占整個廢棄混凝土的量的比例很小，并未從根本上解決技術(shù)形式1面臨的技術(shù)難題。3.用廢棄混凝土作為煅燒水泥熟料的原材料，即將廢棄混凝土經(jīng)烘干、破碎后與石灰石、粘土(或頁巖、砂巖)及鐵粉(或硫酸渣)一起作為煅燒水泥熟料的原材料加以利用。這一技術(shù)形式是基于上述技術(shù)形式1與技術(shù)形式2均存在技術(shù)難題而出現(xiàn)的，目前尚很少見報道。在《國外建材科技》2005年第沈卷第2期萬惠文等著的“利用廢棄混凝土生產(chǎn)綠色水泥的研究”文章中，介紹了利用40^^60^^80%的廢棄混凝土替代石灰石制備水泥熟料的技術(shù)，其得到的水泥熟料在水灰比為0. 32時強(qiáng)度可達(dá)到47. 4MPa，但因廢棄混凝土中含有的河砂，導(dǎo)致既難磨又難燒，從而導(dǎo)致f-CaO含量增加，熟料的質(zhì)量下降。在重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2008年第31卷第9期萬朝均等著的“廢棄混凝土代替天然石灰石煅燒水泥熟料實(shí)驗”文章中，雖然解決了煅燒和水泥熟料質(zhì)量問題，廢棄混凝土的利用率約為65%，但原料中仍還需要用到石灰石和粘土(或頁巖、砂巖)。石灰石和粘土(或頁巖、 砂巖)均是不可再生的天然資源，粘土還是耕地賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)。我國2010年水泥產(chǎn)量18. 68億噸，熟料產(chǎn)量11. 52億噸，按每噸熟料消耗粘土 0. 20 0. 21噸，石灰石1. 25 1. 27噸計算，每年消耗的石灰石大約14. 5億噸，粘土大約2. 36億噸，雖然絕大多數(shù)水泥廠已經(jīng)使用頁巖、砂巖等代替了粘土，但頁巖、砂巖仍是不可再生的天然資源而面臨日益枯竭的問題。同時，全國水泥產(chǎn)量還以每年近1億噸的增長速度持續(xù)攀升，因此，石灰石、頁巖、 砂巖資源枯竭之勢日益顯現(xiàn)，與耕地爭粘土的矛盾日益尖銳，開發(fā)完全替代天然石灰石和粘土(或頁巖、砂巖)制備水泥熟料的技術(shù)與方法對確保水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展勢在必行， 意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法，實(shí)現(xiàn)了用廢棄混凝土完全替代天然石灰石和粘土(或頁巖、砂巖)，從而進(jìn)一步提高廢棄混凝土的利用率，對節(jié)約使用天然石灰石和粘土(或頁巖、砂巖)等不可再生自然資源具有重要意義。為此，本發(fā)明所述用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法如下(1)收集廢棄混凝土，按傳統(tǒng)工藝將其干燥、破碎，選取出粒徑為5mm 20mm的混凝土顆粒；(2)將得到的混凝土顆粒配料、混勻，加入烘干后的鐵粉或硫酸渣，混合并磨細(xì)至用80 μ m方孔篩篩余為8% 16%的粉體后得到水泥生料粉，若加入的是鐵粉，則水泥生料粉中混凝土的質(zhì)量百分含量為98. 5% 99. 5%，鐵粉的質(zhì)量百分含量為0. 5% 1. 5%;若加入的是硫酸渣，則水泥生料粉中混凝土的質(zhì)量百分含量為95. 0% 96. 0%，硫酸渣的質(zhì)量百分含量為4.0% 5.0% ；(3)將上述生料粉按傳統(tǒng)工藝經(jīng)成球、煅燒及驟冷工序后得到水泥熟料。本發(fā)明將廢棄混凝土經(jīng)烘干、破碎、篩分后分離出一定粒徑范圍的混凝土顆粒，用作燒制水泥熟料的主要鈣質(zhì)原料，避開了將其作為再生集料來使用時存在的吸水率高、吸水快、壓碎指標(biāo)大、彈性模量低的缺點(diǎn)，而且分離出的混凝土顆粒占整個廢棄混凝土的質(zhì)量百分含量高，使廢棄混凝土的利用率得以大大提高。由于在破碎后將粒徑為5mm以下的細(xì)顆粒分離出去了，避免了廢棄混凝土中含有的河砂致使既難磨又難燒的問題，磨細(xì)和煅燒工藝更容易實(shí)現(xiàn)，使最終獲得的水泥熟料質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。同時，通過對分離出的混凝土顆粒進(jìn)行簡單復(fù)配，其中硅元素的含量能滿足水泥熟料對硅質(zhì)原料的成分要求，也就是說，分離出的混凝土顆粒經(jīng)復(fù)配后，就能同時用作燒制水泥熟料的鈣質(zhì)原料和硅質(zhì)原料，由此，水泥生料粉的原料中，除廢棄混凝土外，只有鐵粉或者硫酸渣等鐵質(zhì)原料，不再含有天然石灰石和粘土(或頁巖、砂巖)，這說明用廢棄混凝土完全替代天然石灰石和粘土(或頁巖、砂巖)制備水泥熟料已完全可行，這對提高廢棄混凝土利用效率，避免使用不可再生的天然石灰石和粘土(或頁巖、砂巖)等自然資源具有重要意義。經(jīng)實(shí)驗證明，本發(fā)明中廢棄混凝土在水泥生料中的質(zhì)量百分含量達(dá)到了 95%以上，所得水泥熟料與普通水泥熟料的品質(zhì)相當(dāng)，用其制備的水泥的強(qiáng)度達(dá)到32. 5級、42. 5 級或52. 5級，可作為原材料應(yīng)用到混凝土的制備之中，從而為廢棄混凝土的資源化找到了一條很好的利用途徑。


圖1-1、圖1-2、圖1-3、圖1-4、圖1_5、圖1_6、圖1_7分別是實(shí)施例中參比熟料及
4制備出的水泥熟料S1-S6的XRD圖譜。圖2是實(shí)施例中所得熟料與拉法基熟料的f-CaO含量對比圖。圖3是實(shí)施例中所得水泥3d抗壓強(qiáng)度與拉法基熟料水泥、市售水泥對比圖。圖4是實(shí)施例中所得水泥28d抗壓強(qiáng)度與拉法基熟料水泥、市售水泥對比圖。
具體實(shí)施例方式下面通過試驗例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明和驗證。分別從不同的建筑物拆除現(xiàn)場隨機(jī)選取7個典型廢棄混凝土樣品，編號為F1-F7。 用顎式破碎機(jī)破碎至粒徑在20mm以下，篩分出粒徑為5mm 20mm的顆粒，經(jīng)球磨機(jī)粉磨至預(yù)定細(xì)度后進(jìn)行化學(xué)成分全分析，結(jié)果如表1所示。表1廢棄混凝土化學(xué)成分分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行(1)收集廢棄混凝土，按傳統(tǒng)工藝將其干燥、破碎，選取出粒徑為5mm 20mm的混凝土顆粒；(2)將得到的混凝土顆粒配料、混勻，加入烘干后的鐵粉或硫酸渣，混合并磨細(xì)至用 SOym方孔篩篩余為8% 16%的粉體后得到水泥生料粉，若加入的是鐵粉，則水泥生料粉中混凝土的質(zhì)量百分含量為98. 5% 99. 5%，鐵粉的質(zhì)量百分含量為0. 5% 1. 5%;若加入的是硫酸渣，則水泥生料粉中混凝土的質(zhì)量百分含量為95. 0% 96.0(%，硫酸渣的質(zhì)量百分含量為4. 0^-5.0% ；(3)將上述生料粉按傳統(tǒng)工藝經(jīng)成球、煅燒及驟冷工序后得到水泥熟料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法，其特征在于，步驟( 中水泥生料粉的質(zhì)量百分含量配比為廢棄混凝土 98. 80%,鐵粉1. 20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法，其特征在于，步驟( 中水泥生料粉的質(zhì)量百分含量配比為廢棄混凝土 98. 77%,鐵粉1. 23%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法，其特征在于，步驟( 中水泥生料粉的質(zhì)量百分含量配比為廢棄混凝土 99. 04%,鐵粉0. 96%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法，其特征在于，步驟( 中水泥生料粉的質(zhì)量百分含量配比為廢棄混凝土 95. 76%，硫酸渣4.對％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法，其特征在于，步驟( 中水泥生料粉的質(zhì)量百分含量配比為廢棄混凝土 95. 68%,硫酸渣4.32%。
全文摘要
一種用廢棄混凝土制備水泥熟料的方法，收集廢棄混凝土，將其干燥、破碎，選取粒徑為5mm～20mm的混凝土顆粒，加入鐵粉或硫酸渣，混合并磨細(xì)至用80μm方孔篩篩余為8％～16％的水泥生料粉，若加入鐵粉，則混凝土的質(zhì)量百分含量為98.5％～99.5％，鐵粉的質(zhì)量百分含量為0.5％～1.5％；若加入硫酸渣，則混凝土的質(zhì)量百分含量為95.0％～96.0％，硫酸渣的質(zhì)量百分含量為4.0％～5.0％；最后經(jīng)成球、煅燒及驟冷工序得水泥熟料。本發(fā)明廢棄混凝土在水泥生料中的質(zhì)量百分含量達(dá)95％以上，水泥熟料與普通水泥熟料的品質(zhì)相當(dāng)，可作為原材料應(yīng)用到混凝土的制備之中，為廢棄混凝土的資源化找到了一條很好的利用途徑。
文檔編號C04B7/24GK102503196SQ20111030740
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者萬朝均, 劉立軍, 張廷雷, 李利, 李騰, 范菁菁, 袁啟濤, 鄧天明, 陳旭, 陳衡, 黃太忠 申請人:重慶大學(xué)