一种改性低膨胀工业废渣基碱激发材料的制备方法

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一种改性低膨胀工业废渣基碱激发材料的制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种改性低膨胀工业废渣基碱激发材料的制备方法，属于碱激发材料制备技术领域。\n背景技术\n[0002] 碱激发胶凝材料是近年来新发展的一种新型无机非金属胶凝材料，它的抗压抗折强度、抗酸碱侵蚀性、抗冻融性、抗碳化等性能均优于普通硅酸盐水泥的性能。\n[0003] 碱激发材料作为一种以无机四面体形成空间三维网状键接结构的新型胶凝材料，多以高炉矿渣、偏高岭土、废玻璃等天然硅铝酸盐矿物或工业固体废物为主要原料，工艺简单、节能环保，已成为国内外研究热点，具有广阔的发展空间。长期以来，粉煤灰作为燃煤电厂的主要污染源，严重影响了燃煤电厂周围居民的日常生活；同时，它对周边的自然环境也有一定的影响。但粉煤灰却是一种具有较高资源价值的物质，它可广泛地应用于农业、建筑、化工等一系列的行业中，像其它矿产资源一样，它具有巨大的经济价值。粉煤灰基碱激发材料是利用粉煤灰（FA），主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3及少量未燃烧碳和天然硅铝原料的相似性，掺加碱性激发组分，在一定条件下制备而成。与传统的使用高岭土或偏高岭土等为主要原料制备碱激发材料需要高温煅烧不同，FA为电力工业高温燃烧残留物，无须预热处理，为其大规模工程应用提供了有力保障，产生显著的经济与社会环保效益。由于FA中CaO含量高，其活性大，CaO遇水形成强碱Ca(OH)2，极易导致体积安定性不良，出现严重开裂和粉化现象，抗压强度降低。\n发明内容\n[0004] 本发明所要解决的技术问题：针对目前粉煤灰基碱激发材料体积安定性差，易出现严重开裂和粉化现象，且抗压强度降低的弊端，提供了一种硅钙渣球磨过筛后，与电石渣等混合抽滤，滤饼洗涤干燥后，加入砂岩等混合煅烧。得改性熟料水泥备用，再取高炉矿渣等球磨，与制得碱激发剂混合后，加入备用的改性熟料水泥等混合模压，养护脱模后再常温下养护，制得改性低膨胀工业废渣基碱激发材料的方法。本发明制备步骤简单，所得材料体积稳定性好，无开裂和粉化现象发生，抗压强度高。\n[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：\n（1）称取80～100g硅钙渣，加入球磨机中球磨，过200目筛，将过筛后的硅钙渣粉加入\n240～400mL去离子水中，以300～400r/min搅拌20～30min，随后升温至90～95℃，加入4.8～8.0g电石渣，保温1～2h，抽滤，用90～95℃去离子水洗涤滤饼3～5次，并将滤饼置于105～110℃干燥箱中干燥至恒重，得脱碱硅钙渣；\n（2）按重量份数计，分别称取58～60份石灰石，2.5～3.0份砂岩，2.3～2.5份铁尾矿，30～32份上述脱碱硅钙渣和8～10份去离子水，加入振动混料机中混合均匀，随后将所得湿生料置于105～110℃干燥箱中干燥至恒重，转入煅烧炉中，在900～950℃下预热20～30min，再升温至1300～1350℃煅烧30～40min，冷却至室温，得改性熟料水泥，备用；\n（3）称取50～60g固含量为30%水玻璃，用质量分数为20%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.2～1.5，得碱激发剂，按重量份数计，分别称取52～54份高炉矿渣，35～36份粉煤灰，8～10份轻烧镁粉，加入球磨机中球磨30～40min，将混合粉料转入振动混料机中，同时向其中加入与高炉矿渣质量相同的碱激发剂，混合5～8min，得预活化碱激发浆料；\n（4）按重量份数计，分别称量20~30份上述预活化碱激发浆料中、30～40份步骤（2）备用的改性熟料水泥和20～25份去离子水，混合均匀后，加入模具中压实，养护15～18h，脱模，在常温下自然养护25～28天，得改性低膨胀工业废渣基碱激发材料。\n[0006] 本发明制得的改性低膨胀工业废渣基碱激发材料抗折强度达10.8～13.2MPa，抗压强度达88.6～95.4MPa，抗弯强度达225～245MPa，抗拉强度15～27MPa，抗剪强度14～\n16MPa。\n[0007] 本发明与其他方法相比，有益技术效果是：\n（1）本发明制备步骤简单，所得材料体积稳定性好；\n（2）无开裂和粉化现象发生，抗压强度高。\n具体实施方式\n[0008] 首先称取80～100g硅钙渣，加入球磨机中球磨，过200目筛，将过筛后的硅钙渣粉加入240～400mL去离子水中，以300～400r/min搅拌20～30min，随后升温至90～95℃，加入\n4.8～8.0g电石渣，保温1～2h，抽滤，用90～95℃去离子水洗涤滤饼3～5次，并将滤饼置于\n105～110℃干燥箱中干燥至恒重，得脱碱硅钙渣；按重量份数计，分别称取58～60份石灰石，2.5～3.0份砂岩，2.3～2.5份铁尾矿，30～32份上述脱碱硅钙渣和8～10份去离子水，加入振动混料机中混合均匀，随后将所得湿生料置于105～110℃干燥箱中干燥至恒重，转入煅烧炉中，在900～950℃下预热20～30min，再升温至1300～1350℃煅烧30～40min，冷却至室温，得改性熟料水泥，备用；然后称取50～60g固含量为30%水玻璃，用质量分数为20%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.2～1.5，得碱激发剂，按重量份数计，分别称取52～54份高炉矿渣，35～36份粉煤灰，8～10份轻烧镁粉，加入球磨机中球磨30～40min，将混合粉料转入振动混料机中，同时向其中加入与高炉矿渣质量相同的碱激发剂，混合5～8min，得预活化碱激发浆料；按重量份数计，分别称量20~30份上述预活化碱激发浆料中、30～40份改性熟料水泥和20～25份去离子水，混合均匀后，加入模具中压实，养护15～18h，脱模，在常温下自然养护25～28天，得改性低膨胀工业废渣基碱激发材料。\n[0009] 实例1\n首先称取80g硅钙渣，加入球磨机中球磨，过200目筛，将过筛后的硅钙渣粉加入240mL去离子水中，以300r/min搅拌20min，随后升温至90℃，加入4.8g电石渣，保温1h，抽滤，用90℃去离子水洗涤滤饼3次，并将滤饼置于105℃干燥箱中干燥至恒重，得脱碱硅钙渣；按重量份数计，分别称取58份石灰石，2.5份砂岩，2.3份铁尾矿，30份上述脱碱硅钙渣和8份去离子水，加入振动混料机中混合均匀，随后将所得湿生料置于105℃干燥箱中干燥至恒重，转入煅烧炉中，在900℃下预热20min，再升温至1300℃煅烧30min，冷却至室温，得改性熟料水泥，备用；然后称取50g固含量为30%水玻璃，用质量分数为20%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.2，得碱激发剂，按重量份数计，分别称取52份高炉矿渣，35份粉煤灰，8份轻烧镁粉，加入球磨机中球磨30min，将混合粉料转入振动混料机中，同时向其中加入与高炉矿渣质量相同的碱激发剂，混合5min，得预活化碱激发浆料；最后按重量份数计，分别称量20~30份预活化碱激发浆料、30份备用的改性熟料水泥和20份去离子水，混合均匀后，加入模具中压实，养护15h，脱模，在常温下自然养护25天，得改性低膨胀工业废渣基碱激发材料。\n[0010] 本发明制备步骤简单，所得材料体积稳定性好；无开裂和粉化现象发生，抗压强度高；制得的改性低膨胀工业废渣基碱激发材料抗折强度达10.8MPa，抗压强度达88.6MPa，抗弯强度达225MPa，抗拉强度15MPa，抗剪强度14MPa。\n[0011] 实例2\n首先称取90g硅钙渣，加入球磨机中球磨，过200目筛，将过筛后的硅钙渣粉加入320mL去离子水中，以350r/min搅拌25min，随后升温至93℃，加入6.2g电石渣，保温2h，抽滤，用93℃去离子水洗涤滤饼4次，并将滤饼置于108℃干燥箱中干燥至恒重，得脱碱硅钙渣；按重量份数计，分别称取59份石灰石，2.8份砂岩，2.4份铁尾矿，31份上述脱碱硅钙渣和9份去离子水，加入振动混料机中混合均匀，随后将所得湿生料置于108℃干燥箱中干燥至恒重，转入煅烧炉中，在925℃下预热25min，再升温至1325℃煅烧35min，冷却至室温，得改性熟料水泥，备用；然后称取55g固含量为30%水玻璃，用质量分数为20%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.3，得碱激发剂，按重量份数计，分别称取53份高炉矿渣，36份粉煤灰，9份轻烧镁粉，加入球磨机中球磨35min，将混合粉料转入振动混料机中，同时向其中加入与高炉矿渣质量相同的碱激发剂，混合7min，得预活化碱激发浆料；最后按重量份数计，分别称量25份预活化碱激发浆料、35份备用的改性熟料水泥和23份去离子水，混合均匀后，加入模具中压实，养护17h，脱模，在常温下自然养护27天，得改性低膨胀工业废渣基碱激发材料。\n[0012] 本发明制备步骤简单，所得材料体积稳定性好；无开裂和粉化现象发生，抗压强度高；制得的改性低膨胀工业废渣基碱激发材料抗折强度达12.0MPa，抗压强度达92.0MPa，抗弯强度达235MPa，抗拉强度22MPa，抗剪强度15MPa。\n[0013] 实例3\n首先称取100g硅钙渣，加入球磨机中球磨，过200目筛，将过筛后的硅钙渣粉加入400mL去离子水中，以400r/min搅拌30min，随后升温至95℃，加入8.0g电石渣，保温2h，抽滤，用95℃去离子水洗涤滤饼5次，并将滤饼置于110℃干燥箱中干燥至恒重，得脱碱硅钙渣；按重量份数计，分别称取60份石灰石，3.0份砂岩，2.5份铁尾矿，32份上述脱碱硅钙渣和10份去离子水，加入振动混料机中混合均匀，随后将所得湿生料置于110℃干燥箱中干燥至恒重，转入煅烧炉中，在950℃下预热30min，再升温至1350℃煅烧40min，冷却至室温，得改性熟料水泥，备用；然后称取60g固含量为30%水玻璃，用质量分数为20%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.5，得碱激发剂，按重量份数计，分别称取54份高炉矿渣，36份粉煤灰，10份轻烧镁粉，加入球磨机中球磨40min，将混合粉料转入振动混料机中，同时向其中加入与高炉矿渣质量相同的碱激发剂，混合8min，得预活化碱激发浆料；最后按重量份数计，分别称量20~30份预活化碱激发浆料、40份备用的改性熟料水泥和25份去离子水，混合均匀后，加入模具中压实，养护18h，脱模，在常温下自然养护28天，得改性低膨胀工业废渣基碱激发材料。\n[0014] 本发明制备步骤简单，所得材料体积稳定性好；无开裂和粉化现象发生，抗压强度高；制得的改性低膨胀工业废渣基碱激发材料抗折强度达13.2MPa，抗压强度达95.4MPa，抗弯强度达245MPa，抗拉强度27MPa，抗剪强度16MPa。