一种无机水泥材料及其制备方法

一种无机水泥材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无机材料，具体是一种无机水泥材料。

背景技术

近年来，随着我国基础建设的迅猛发展，水泥的用量继续攀升，但是水泥工业是一 个能耗、高资源消耗并且环境污染严重的行业，水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，水泥 加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶 结在一起，用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水 的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。 在当前“可持续发展”和“节能减排”政策的背景下，水泥行业的发展面临着巨大的挑战和冲 击，寻求新的原料代替现有原料制造水泥是一种切实可行的途径，市场前景广阔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无机水泥材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅3-8份、云母粉2-10份、硫酸钙 5-12份、硅酸钠22-35份、煤矸石30-46份、海泡石10-17份、无机纤维棉2-5份、硅藻土4-8份 和氧化铝微粉3-5份。

作为本发明进一步的方案：无机纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经 过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之比为3-5:2-6:1。

作为本发明进一步的方案：硅酸钠采用硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾和硅酸铝的一种或 多种的混合物，煤矸石采用市场上出售的二级煤矸石。

所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡15-30分钟，将浸泡后的产物采用去离子 水洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；

步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机 并且加入混合物总重量3-5倍的水，混料机将水和混合物以100-150rpm的转速进行搅拌，搅 拌过程中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以300-450rpm的转速继续搅拌 30-50分钟，得到混合溶液；

步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为45-80摄氏度，完全干燥完 毕即可得到成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛并且原料价格低廉， 制备工艺简单，生产成本低，适用于工业化的大规模生产；本发明的各组分之间起协同作 用，既解决了煤矸石排放大量堆放的问题，变废为宝，合理利用资源，又提供了一种抗压强 度和抗折强度性能优于现有水泥的产品，使用效果好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅3份、云母粉2份、硫酸钙5份、 硅酸钠22份、煤矸石30份、海泡石10份、无机纤维棉2份、硅藻土4份和氧化铝微粉3份。无机 纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之比 为3:4:1。

所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡15分钟，将浸泡后的产物采用去离子水 洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；

步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机 并且加入混合物总重量3倍的水，混料机将水和混合物以100rpm的转速进行搅拌，搅拌过程 中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以300rpm的转速继续搅拌30分钟，得 到混合溶液；

步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为45摄氏度，完全干燥完毕 即可得到成品。

实施例2

一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅5份、云母粉4份、硫酸钙7份、 硅酸钠26份、煤矸石34份、海泡石12份、无机纤维棉4份、硅藻土6份和氧化铝微粉4份。硅酸 钠采用硅酸钠和硅酸铝的混合物，煤矸石采用市场上出售的二级煤矸石。

所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡20分钟，将浸泡后的产物采用去离子水 洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；

步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机 并且加入混合物总重量5倍的水，混料机将水和混合物以120rpm的转速进行搅拌，搅拌过程 中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以360rpm的转速继续搅拌35分钟，得 到混合溶液；

步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为56摄氏度，完全干燥完毕 即可得到成品。

实施例3

一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅7份、云母粉7份、硫酸钙10份、 硅酸钠29份、煤矸石41份、海泡石14份、无机纤维棉3份、硅藻土6份和氧化铝微粉5份。无机 纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之比 为5:3:1。硅酸钠采用硅酸钙，煤矸石采用市场上出售的二级煤矸石。

所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡26分钟，将浸泡后的产物采用去离子水 洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；

步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机 并且加入混合物总重量3倍的水，混料机将水和混合物以140rpm的转速进行搅拌，搅拌过程 中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以440rpm的转速继续搅拌46分钟，得 到混合溶液；

步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为73摄氏度，完全干燥完毕 即可得到成品。

实施例4

一种无机水泥材料，由以下原料按照重量份组成：氧化硅8份、云母粉10份、硫酸钙12 份、硅酸钠35份、煤矸石46份、海泡石17份、无机纤维棉5份、硅藻土8份和氧化铝微粉5份。无 机纤维棉为矿渣、硅石和焦炭经过高温熔融并且经过离心得到，矿渣、硅石和焦炭的重量之 比为3:5:1。硅酸钠采用硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾和硅酸铝的混合物，煤矸石采用市场上出售 的二级煤矸石。

所述无机水泥材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将硅藻土放置在2mol/L的盐酸中浸泡30分钟，将浸泡后的产物采用去离子水 洗至中性，再将硅藻土采用微波处理，得到改性硅藻土；

步骤二，将改性硅藻土、煤矸石、云母粉、海泡石、硫酸钙、硅酸钠和氧化硅放在混料机 并且加入混合物总重量3倍的水，混料机将水和混合物以150rpm的转速进行搅拌，搅拌过程 中加入无机纤维棉和氧化铝微粉，加料结束后混料机以380rpm的转速继续搅拌50分钟，得 到混合溶液；

步骤三，将混合溶液放在干燥炉中并且保持干燥炉的温度为80摄氏度，完全干燥完毕 即可得到成品。

对比例

除不含有无机纤维棉，对比例1的组分和制备方法均与实施例1相同。

选取实施例1-4的产品、对比例1的产品和现有产品测试各自三天的抗压和抗折强 度，具体数据见表1。

表1

从表1可以看出，实施例1-4产品3天的抗压和抗折强度远远优于对比例1的产品和现有 的水泥产品，完全可以替代现有的水泥产品。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。