建材工業(yè)是Zeolite的主要應(yīng)用領(lǐng)域,世界上約有五分之二的沸石用于水泥工業(yè),沸石作為水泥摻料可以改善性能、提高標(biāo)號(hào)、降低成本。

內(nèi)蒙古的天然沸石作為水泥工業(yè)的添加劑,在內(nèi)蒙古地區(qū)的用量較大。沸石巖對(duì)于水泥和鋼渣水泥都是一種優(yōu)良的水硬性活性摻和料,可以全面代替礦渣。所以,因地制宜采用沸石巖作為水泥填料是今后水泥工業(yè)增加產(chǎn)量、改進(jìn)質(zhì)量、降低成本的一個(gè)有效途徑,也是解決大量建筑材料來(lái)源的重要途徑。

沸石作硅酸鹽水泥的活性混合材料

1912年,美國(guó)在修建洛杉磯鍍槽時(shí),就開始利用富含斜發(fā)沸石、菱沸石的凝灰?guī)r制造火山灰質(zhì)水泥,當(dāng)時(shí)是以25%的蒂哈查比凝灰?guī)r代替水泥熟料配制波特蘭水泥,但是到了50年代才知道該凝灰?guī)r中含有80%斜發(fā)沸石。俄羅斯的諾沃羅西斯克水泥廠,自1913年以來(lái)一直采用克里木卡拉的凝灰?guī)r作為水泥的活性混合材料,到了1973年才知道該凝灰?guī)r是絲光沸石。德國(guó)和南斯拉夫、保加利亞等國(guó)家也都有采用以沸石凝灰?guī)r作為水泥混合材料和輕骨料原料的實(shí)例。我國(guó)所生產(chǎn)的硅酸鹽水泥,以往活性混合材料主要是高爐礦渣,但由于來(lái)源比較有限,供不應(yīng)求,尤其是目前占我國(guó)水泥產(chǎn)量不可忽視的小立窯水泥,因原料燃料質(zhì)量差,工藝不易掌握,熟料燃燒不均,故游離鈣偏高、安全性差、標(biāo)號(hào)低。

1977年,中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所在山東濰縣沸石應(yīng)用座談會(huì)上作了沸石代替高爐渣可用于水泥活性混合材料的報(bào)告。這次會(huì)議后,1978年以來(lái),浙江以及福建等地一些水泥廠相繼采用縉云天然沸石作為水泥混合材料,摻入25%~40%沸石代替礦渣生產(chǎn)的水泥或在水泥中摻入15%的沸石代替熟料。目前,沸石硅酸鹽水泥標(biāo)號(hào)都穩(wěn)定在325號(hào)以上,部分水泥標(biāo)號(hào)可達(dá)425號(hào),從根本上改變了水泥的安全
性。

同時(shí),沸石水泥后期強(qiáng)度高,強(qiáng)度增長(zhǎng)率大,水化熱低,使水泥合格率達(dá)到100%。從這以后,黑龍江、山東、河北、北京等有關(guān)單位相繼開展了此項(xiàng)工作,取得了良好結(jié)果。

①沸石巖代替高爐渣,可大幅度提高水泥強(qiáng)度。

②沸石巖的活性高于高爐渣,其中石灰吸收值為170~260mg/(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)>60mg/g),對(duì)游離石灰偏高的熟料,在摻加量為30%~40%時(shí),可使水泥安全性合格,標(biāo)號(hào)提高至不低于400號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(硬煉);且質(zhì)量穩(wěn)定,成本降低,為解決高爐礦渣開創(chuàng)了新路子。

③我國(guó)沸石產(chǎn)地很多,儲(chǔ)量豐富,易于開采。因地制宜采用沸石巖作為水泥的活性混合材料是今后水泥工業(yè)增加產(chǎn)量、改進(jìn)質(zhì)量、降低成本等方面的一個(gè)有效途徑。目前東北、華北、西北和華東有數(shù)百個(gè)中、小型水泥廠采用沸石巖作活性混合材料,并已經(jīng)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益。

沸石彩色水泥
沸石彩色水泥是以天然沸石巖為主要原料,摻入適當(dāng)比例的石灰、石膏、顏料和少量的改性外加劑混合磨細(xì)而成的一種膠凝材料。沸石彩色水泥的生產(chǎn)工藝流程可以分為4個(gè)部分:原材料準(zhǔn)備、配料、制磨和包裝。

沸石在形成過(guò)程中常常熔有著色離子而呈現(xiàn)不同的顏色,因此一般不能作為白水泥活性混合材料用。有報(bào)道在礦山考察中發(fā)現(xiàn)山西省某地沸石礦出產(chǎn)一種顏色較白略帶微黃色的沸石,經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、生產(chǎn)試用后證明,這種白色沸石作混合材料生產(chǎn)的水泥,其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到GB2015—91要求且對(duì)白水泥有很好的改性作用。

沸石在建筑膠黏劑中的應(yīng)用

近幾年我國(guó)建筑裝飾業(yè)迅猛發(fā)展,因此膠黏劑需求大增。傳統(tǒng)的貼面材料,廣泛釆用水泥加107膠粘接,但因107膠不耐水,抗凍性也差,因此容易造成貼面材料脫落。同時(shí)施工操作也不便利,特別是其游離甲醛含量高對(duì)人體十分有害,因而些省市建設(shè)主要部門已明令禁用。

于是市場(chǎng)上又出現(xiàn)了一種以粉狀聚合物水泥砂漿作為貼面材料的膠黏劑,技術(shù)性能確實(shí)比水泥加107膠好,然而其關(guān)鍵材料(高分子聚合物)貨緊價(jià)昂,其中部分材料需要進(jìn)口,這樣售價(jià)便居高不下,難以為廣大用戶接受;

同時(shí)部分未溶解的髙聚物給硬化后砂漿留下較大缺陷,影響?zhàn)そY(jié)性能;另外大量早強(qiáng)劑的摻入又使砂漿收縮率大増,從而影響其耐久性。

為此河北建筑工程學(xué)院利用儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉的天然沸石部分取代貨緊價(jià)昂的高分子聚合物,其結(jié)果不僅降低材料成本,而且由于沸石具有獨(dú)特的離子交換性能以及它對(duì)水泥有顯著的增黏、増強(qiáng)功能,所以從根本上解決了后期強(qiáng)度倒縮和水泥水化的收縮問題,并且基本上克服了鹽霜返白現(xiàn)象。

該項(xiàng)研究成果已于1997年通過(guò)河北省科委組織的專家鑒定。目前已成功地開發(fā)出內(nèi)墻和外墻膠黏劑、防裂劑、防水劑等多種產(chǎn)品,形成系列并先后在張家口、北京、天津、石家莊等地的辦公樓、多層住宅、高層住宅、水池等工程中應(yīng)用,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,同時(shí)也為天然沸石的開發(fā)利用闖出一條新路。