一種赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種赤泥?礦渣地質(zhì)聚合物及其制備方法，該赤泥?礦渣地質(zhì)聚合物是以赤泥和礦渣為主要原料經(jīng)復(fù)合堿激發(fā)劑激發(fā)而成。該發(fā)明專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對赤泥、礦渣兩種工業(yè)固體廢棄物尤其是赤泥的高效利用，并且該發(fā)明專利技術(shù)具有可進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)，工藝過程簡單，成本低，無二次污染，所得制品性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn)。

A of red mud slag geopolymer and its preparation method

The invention discloses a red mud slag geopolymer and its preparation method, the red mud slag geopolymer is in red mud and slag as the main raw material and alkali activated compound. The invention realizes the red mud, slag two kinds of industrial solid wastes especially efficient utilization of red mud, and the invention can be used in continuous production, simple process, low cost, no two pollution, the advantages of the excellent performance of products etc..

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物及其制備方法
本專利技術(shù)涉及地質(zhì)聚合物領(lǐng)域，具體涉及一種赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物及其制備方法。
技術(shù)介紹
赤泥是氧化鋁冶煉過程中附帶產(chǎn)生的一種強(qiáng)堿性固體廢棄物，目前全球赤泥堆存量接近30億噸，而其綜合利用率卻僅為15％左右。我國由于開發(fā)技術(shù)水平等因素的限制，對赤泥的綜合利用效率還遠(yuǎn)不及此。大部分的赤泥只能利用大面積的堆場露天堆放，風(fēng)干的赤泥產(chǎn)生的揚(yáng)塵是造成當(dāng)下局部霧霾天氣的罪魁禍?zhǔn)字?，同時(shí)赤泥中的強(qiáng)堿性組分也對地下水系統(tǒng)、土壤及地表植被等造成了嚴(yán)重污染和破壞。赤泥中含有大量具有潛在活性的硅鋁組分，這使得赤泥具有制備地質(zhì)聚合物的潛質(zhì)，同時(shí)以赤泥為原料制備地質(zhì)聚合物可使赤泥中的堿轉(zhuǎn)化為制備地質(zhì)聚合物的有利物質(zhì)。目前雖然在對赤泥制備地質(zhì)聚合物上已有研究，但還存在缺陷，例如國內(nèi)最新研究報(bào)道中有提及以赤泥作為原料制備地質(zhì)聚合物，其手段是先對赤泥進(jìn)行煅燒，然后再通過堿激發(fā)實(shí)現(xiàn)赤泥的二次聚合，然而煅燒過程使得生產(chǎn)成本大大提高而使其推廣應(yīng)用受到限制；還有就是在制備地質(zhì)聚合物時(shí)將赤泥作為少量摻料使用，例如有研究以高性能偏高嶺土、粉煤灰等作為基體，將赤泥摻量控制在20%以內(nèi)，這對赤泥的消納利用極為有限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的是在最大限度利用赤泥的前提下，提供一種以赤泥和礦渣為主要原料制成的具有理想抗壓強(qiáng)度（7d抗壓強(qiáng)度>20MPa，28d抗壓強(qiáng)度>38MPa）的地質(zhì)聚合物。本專利技術(shù)的另一目的是提供一種赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物的制備方法，該方法操作工藝簡單，成本低廉，可實(shí)現(xiàn)對赤泥的高效消納利用。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物，其是由赤泥和礦渣組成的復(fù)合粉體經(jīng)復(fù)合堿激發(fā)劑激發(fā)而成，復(fù)合粉體與復(fù)合堿激發(fā)劑的質(zhì)量比為1：0.6-0.85；其中復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比組成為：赤泥50%-70%和礦渣30%-50%，復(fù)合堿激發(fā)劑由水玻璃、氫氧化鈉及水調(diào)配而得，其模數(shù)為1.0-2.0，固含量為18%-42%。進(jìn)一步優(yōu)選，復(fù)合堿激發(fā)劑的模數(shù)為1.2-1.6，固含量為30%-38%。所述赤泥的質(zhì)量要求為：含水率≤3%，氧化鈣含量≤15%，二氧化硅含量≤20%，氧化鋁含量≤25%，粉磨后細(xì)度為75um篩篩余小于15%。所述礦渣為高爐礦渣微粉，其質(zhì)量要求為：氧化鈣含量≤45%，二氧化硅含量≤35%，氧化鋁含量≤12%，勃氏比表面積400-450m2/Kg。所述水玻璃的質(zhì)量要求為：波美度（°Bé）為50.4，氧化鈉含量≥12.8%，二氧化硅含量≥29.2%。赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物的制備方法，包括以下步驟：1）復(fù)合粉體配制：選取赤泥、礦渣，然后將赤泥和礦渣按比例混合得到復(fù)合粉體，陳化備用；2）復(fù)合堿激發(fā)劑配制：利用氫氧化鈉溶液調(diào)整水玻璃的模數(shù)為1.0-2.0、固含量為18%-42%，備用；調(diào)整水玻璃的模數(shù)和固含量時(shí)，先根據(jù)所購水玻璃的初始模數(shù)、固含量和目標(biāo)模數(shù)、固含量來計(jì)算所需氫氧化鈉和水的量，然后將氫氧化鈉溶于水中，待氫氧化鈉溶液冷卻后加入所購水玻璃中制成復(fù)合堿激發(fā)劑；3）按照水泥凈漿制備工藝，將復(fù)合粉體與復(fù)合堿激發(fā)劑按1：0.6-0.85的質(zhì)量比混合攪拌均勻，注入40mm*40mm*40mm的模具；4）將步驟3）所得制品覆膜自然養(yǎng)護(hù)24h后拆模，所得試塊在自然條件下灑水養(yǎng)護(hù)至一定齡期即得到赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物。本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：1、本專利技術(shù)是以赤泥和礦渣兩種工業(yè)固體廢棄物作為制備地質(zhì)聚合物的原料，所用原料廉價(jià)易得，制備工藝簡單，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。2、本專利技術(shù)是以赤泥作為主要原料，其摻量為50%-70%，打破了先前赤泥低摻量利用的局限，實(shí)現(xiàn)了對赤泥大摻量的消納利用，為解決因赤泥堆放而帶來的環(huán)境污染、土地占用等問題提供了有效途徑，具有極大的社會效益。3、本專利技術(shù)在復(fù)合堿激發(fā)劑的調(diào)配過程中對赤泥中的堿加以利用，制備出了力學(xué)性能良好的赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物，其比傳統(tǒng)的水泥基膠凝材料有更好的耐久性。4、本專利技術(shù)制備時(shí)在堿性環(huán)境中，礦渣微粉中的Ca-O斷裂釋放出的Ca2+與液相中的Si(OH)4單體和Al(OH)4-單體反應(yīng)，使得所制備的地質(zhì)聚合物礦物相中含有大量的水鈣沸石相，水鈣沸石有分子篩之稱，且該相宏觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為疏松多孔的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此所制地質(zhì)聚合物若用于重金屬固化領(lǐng)域，可真正實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”，既為赤泥的大摻量消納利用指明了出路，也給重金屬固化提供了簡單易行且成本低廉的方法，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境治理上的“雙贏”。具體實(shí)施方式為了更好地理解本專利技術(shù)，下面結(jié)合實(shí)施例對本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
做進(jìn)一步的說明，但本專利技術(shù)的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例，實(shí)施例不應(yīng)視作對本專利技術(shù)的限定。實(shí)施例1：1）原料選?。篴.選取河南長城鋁業(yè)公司某赤泥堆場塊狀赤泥，對其進(jìn)行干燥粉磨處理，得到赤泥粉體，其含水率≤3%，氧化鈣含量≤15%，二氧化硅含量≤20%，氧化鋁含量≤25%，細(xì)度為75um篩篩余小于15%；b.礦渣為市售高爐礦渣，氧化鈣含量≤45%，二氧化硅含量≤35%，氧化鋁含量≤12%，勃氏比表面積430m2/Kg；2）復(fù)合粉體制備：按質(zhì)量取干燥粉磨后的赤泥粉體和礦渣微粉，赤泥粉體和礦渣微粉質(zhì)量百分比分別為50%和50%，將兩者干混得到復(fù)合粉體，陳化24h備用；3）復(fù)合堿激發(fā)劑配制：根據(jù)目標(biāo)模數(shù)、固含量計(jì)算所需氫氧化鈉和水的用量，將所需氫氧化鈉顆粒緩慢加入水中并不斷攪拌得到氫氧化鈉溶液，將氫氧化鈉溶液冷卻至室溫后補(bǔ)充因水蒸發(fā)而減少的水量；將氫氧化鈉溶液和液體水玻璃（質(zhì)量要求為：波美度（°Bé）為50.4，氧化鈉含量≥12.8%，二氧化硅含量≥29.2%）均勻混合，制得模數(shù)為1.6和固含量為30%的復(fù)合堿激發(fā)劑，備用；4）成型及養(yǎng)護(hù)：按照水泥凈漿制備工藝，將復(fù)合粉體和復(fù)合堿激發(fā)劑按1:0.85的質(zhì)量比加入攪拌機(jī)充分混合攪拌得到漿體，將漿體注入40mm*40mm*40mm的模具，覆膜養(yǎng)護(hù)24h拆模；將試塊在自然條件下灑水養(yǎng)護(hù)至一定齡期即得赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物。所得試塊養(yǎng)護(hù)至7d和28d的抗壓強(qiáng)度（按照水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)，下同）分別為39.64MPa和65.06MPa。實(shí)施例2：1）原料選取：所述同實(shí)施例1中步驟1）；2）復(fù)合粉體制備：按質(zhì)量取干燥粉磨后的赤泥粉體和礦渣微粉，赤泥粉體和礦渣微粉質(zhì)量百分比分別為60%和40%，將兩者干混得到復(fù)合粉體，陳化24h備用；3）復(fù)合堿激發(fā)劑配制：根據(jù)目標(biāo)模數(shù)、固含量計(jì)算所需氫氧化鈉和水的用量，將所需氫氧化鈉顆粒緩慢加入水中并不斷攪拌得到氫氧化鈉溶液，將氫氧化鈉溶液冷卻至室溫后補(bǔ)充因水蒸發(fā)而減少的水量；將氫氧化鈉溶液和液體水玻璃（質(zhì)量要求為：波美度（°Bé）為50.4，氧化鈉含量≥12.8%，二氧化硅含量≥29.2%）均勻混合，制得模數(shù)為1.4和固含量為30%的復(fù)合堿激發(fā)劑，備用；4）成型及養(yǎng)護(hù)：按照水泥凈漿制備工藝，將復(fù)合粉體和復(fù)合堿激發(fā)劑按1:0.75的質(zhì)量比加入攪拌機(jī)充分混合攪拌得到漿體，將漿體注入40mm*40mm*40mm的模具，覆膜養(yǎng)護(hù)24h拆模；將試塊在自然條件下灑水養(yǎng)護(hù)至一定齡期即得赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物。所得試塊養(yǎng)護(hù)至7d和28d的抗壓強(qiáng)度分別28.16MPa和52.24MPa。實(shí)施例3：1）原料選?。核鐾瑢?shí)施例1中步驟1）；2）復(fù)合粉體制備：所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種赤泥?礦渣地質(zhì)聚合物，其特征在于：其是由赤泥和礦渣組成的復(fù)合粉體經(jīng)復(fù)合堿激發(fā)劑激發(fā)而成，復(fù)合粉體與復(fù)合堿激發(fā)劑的質(zhì)量比為1：0.6?0.85；其中復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比組成為：赤泥50%?70%和礦渣30%?50%，復(fù)合堿激發(fā)劑由水玻璃、氫氧化鈉及水調(diào)配而得，其模數(shù)為1.0?2.0，固含量為18%?42%。

【技術(shù)特征摘要】
2017.02.07 CN 20171006648771.一種赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物，其特征在于：其是由赤泥和礦渣組成的復(fù)合粉體經(jīng)復(fù)合堿激發(fā)劑激發(fā)而成，復(fù)合粉體與復(fù)合堿激發(fā)劑的質(zhì)量比為1：0.6-0.85；其中復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比組成為：赤泥50%-70%和礦渣30%-50%，復(fù)合堿激發(fā)劑由水玻璃、氫氧化鈉及水調(diào)配而得，其模數(shù)為1.0-2.0，固含量為18%-42%。2.如權(quán)利要求1所述的赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物，其特征在于所述赤泥的質(zhì)量要求為：含水率≤3%，氧化鈣含量≤15%，二氧化硅含量≤20%，氧化鋁含量≤25%，粉磨后細(xì)度為75um篩篩余小于15%。3.如權(quán)利要求1所述的赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物，其特征在于所述礦渣為高爐礦渣微粉，其質(zhì)量要求為：氧化鈣含量≤45%，二氧化硅含量≤35%，氧化鋁含量≤12%，勃氏比表面積400-450m2/Kg。4.如權(quán)利要求1所述的赤泥-礦渣地質(zhì)聚合物，其特征在于所述水玻璃的質(zhì)量要求為：波美度為50.4，氧化鈉含量≥12.8%，二氧化硅含量≥29.2%。5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述赤泥-礦...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅忠濤，康少杰，張美香，劉壘，劉正輝，王亞洲，
申請(專利權(quán))人：鄭州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：河南,41