[发明专利]一种还原六价铬的水泥混合材、水泥及制备方法

说明书

本发明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：90‑95份，Ca(OH)₂：4‑9份，玻璃体解构助剂0.8‑1份，硫酸亚铁：0‑0.2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。采用本发明的一种还原六价铬的水泥混合材、水泥及制备方法，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。

技术领域

本发明涉及一种还原六价铬的水泥混合材、水泥及制备方法，属于水泥生产技术领域。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明的发明目的在于：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，本发明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。

本发明采用的技术方案如下：

一种还原六价铬的水泥混合材，按质量份计，包括硅锰渣：90-95份，Ca(OH)₂：4-9份，玻璃体解构助剂0.8-1份，硫酸亚铁：0-0.2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。

在本发明中，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。

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。