[发明专利]基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于柠檬酸钠‑苛性碱协同激发的矿渣水泥，包括质量比为2:1的粒化高炉矿渣和碱激发剂溶液，所述碱激发剂溶液由2～3mol/L的苛性碱溶液和0.1～0.4mol/L的柠檬酸钠溶液组成。本发明还公开了一种基于柠檬酸钠‑苛性碱协同激发的矿渣水泥的制备方法。本发明采用柠檬酸钠和苛性碱作为激发剂，通过改变二者比例，可以调节矿渣水泥的凝结时间和初始强度。本发明采用柠檬酸钠和苛性碱作为激发剂制备的矿渣水泥，力学性能优异，早期强度发展较为迅速，由于协同作用，后期强度更高。本发明的制备方法可以降低实际使用时配制材料的复杂性。

技术领域

本发明涉及矿渣水泥技术领域。更具体地说，本发明涉及一种基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥及制备方法。

背景技术

传统硅酸盐水泥熟料的生产过程需要消耗大量的能源和矿石资源，并排放出大量的二氧化碳等有害气体；据估算，全球7％的二氧化碳排放量以及5％的能源消耗量与水泥的生产过程相关。为了减少普通硅酸盐水泥在生产所造成的环境问题和能源问题，人们开始致力于减少水泥熟料的使用量。例如，大量使用矿物掺和料取代水泥熟料，研发无熟料类新型胶凝材料等。由此，碱激发胶凝材料因为其优异的性能和显著的环保优势吸引了大量学者的研究，并逐渐发展成为绿色胶凝材料新方向。

碱激发矿渣胶凝材料是以工业废渣(如粒化高炉矿渣、粉煤灰等)为主要材料，可以在不使用水泥熟料情况下；利用碱-硅溶液(碱源)与原料中具有潜在活性的物质反应，形成的具有一定结构的硬化体。碱激发矿渣胶凝材料具有固化时间快、耐腐蚀、耐高温和高早强等特点；与传统硅酸盐水泥相比，其生产过程中的碳排放足迹和能源消耗量显著减少，被认为是一种新型的绿色胶凝材料。

高炉矿渣是高炉炼铁生产过程中的副产品，其主要的化学组成为无定型的硅铝质矿物，具有较高的反应活性。而碱激发矿渣胶凝材料受到激发剂性质的直接影响，使用氢氧化钠、硅酸钠等常规激发剂一般能获得较高的力学强度，但是存在凝结时间时间太短、浆体工作性能差、收缩大易开裂等问题，不利于正常的施工，从而限制了其在工程实践中的大规模应用。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥，本发明还提供一种基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥的制备方法，所制备出的新型矿渣水泥具有优异的力学性能和较好的工作性能，可显著改善碱激发矿渣水泥凝结时间过快和流动度不佳等缺点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥，包括质量比为2:1的粒化高炉矿渣和碱激发剂溶液，所述碱激发剂溶液由2～3mol/L的苛性碱溶液和0.1～0.5mol/L的柠檬酸钠溶液组成。

具体的是，所述苛性碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种。

具体的是，所述粒化高炉矿渣的主要化学成分为34～36％的SiO₂、14～15％的Al₂O₃、35～37％的CaO、8～10％的MgO。

优选的是，所述粒化高炉矿渣的粒径为1～13um。

优选的是，所述粒化高炉矿渣的中值粒径D50为3～5um。

优选的是，所述粒化高炉矿渣的比表面积为800～1000m²/kg。

本发明提供一种基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥的制备方法，包括以下步骤：

称取高炉矿渣磨细粉，得粒化高炉矿渣；

称取苛性碱和柠檬酸钠，配置含2～3mol/L的苛性碱溶液和0.1～0.4mol/L的柠檬酸钠溶液的碱激发剂溶液；

将粒化高炉矿渣倒入碱激发剂溶液中，搅拌，得矿渣水泥。