利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法，称取铝型材厂废渣、高岭土、石灰石质材料或石灰石，混合均匀得原料；原料研磨得浆料，且原料：球：水的质量比为1:1.4～1.6:0.7～0.9，研磨时间为0.5～2小时；将浆料过滤脱水，之后烘干、破碎并过筛，得粉料；粉料与粘结剂混合并压制成型，把成型坯料烘干；把干胚置于窑炉中并在空气气氛下煅烧后保温，煅烧温度为1310‑1370℃，保温时间为0.5‑2小时，接着冷却至室温，即得无水硫铝酸钙膨胀剂。本发明专利技术能够在确保获得高纯度无水硫铝酸钙的前提下，最大限度地利用铝型材厂废渣，实现其高附加值循环利用，并显著降低无水硫铝酸钙膨胀剂的生产成本。

Method for preparing anhydrous calcium sulphoaluminate expansion agent by utilizing waste residue of aluminium profile mill

The invention provides a preparation method of using waste slag of aluminum factory synthesis of anhydrous calcium sulphoaluminate expansive agent, weighed aluminum slag, kaolin, lime or limestone stone material, mixing the raw materials; raw material grinding pulp, and raw materials: Ball: water quality ratio is 1.4 ~ 1.6:0.7 ~ 0.9 1:, the grinding time is 0.5 ~ 2 hours; the slurry dewatering, after drying, crushing and sieving powder material; powder mixed with binder and molding, molding the blank drying; the embryo in kiln and calcined in air after heat preservation, calcination temperature of 1310 1370 C the holding time is 0.5 for 2 hours and then cooled to room temperature to obtain anhydrous calcium sulphoaluminate expansive agent. The premise of the invention can obtain high purity anhydrous calcium sulphoaluminate to ensure, to maximize the use of waste aluminum slag, realize its high value-added recycling, and significantly reduce the calcium sulphoaluminate expansion agent production cost.

【技术实现步骤摘要】
利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法
本专利技术属于水泥混凝土材料领域，具体涉及一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法。
技术介绍
混凝土在浇筑硬化过程中，由于化学减缩、冷缩、干缩等原因会引起体积收缩，其收缩值大约为自身体积的0.04％～0.06％，现象有混凝土开裂破坏、混凝土抗渗性不良造成渗漏破坏、开裂导致的钢筋锈蚀、体积不稳定等。这些收缩开裂破坏损害了混凝土的体积稳定性从而影响其结构功能，降低了混凝土耐久性能因而缩短了其服役寿命。在混凝土中掺入膨胀剂可以制备补偿收缩混凝土，又称膨胀混凝土。目前，膨胀混凝土因其优异的防裂抗裂性能特点已经被应用于路桥工程、地下防护工程以及钢管混凝土脱空处理、结构修复等领域。混凝土膨胀剂的性能及掺量是影响膨胀混凝土性能的重要因素，良好的膨胀剂是提高膨胀混凝土补偿收缩性能的首要条件。从1936年Lossier专利技术膨胀水泥至今，各个国家的研究者在混凝土补偿收缩方面做了大量的研究。日本最先开始研究开发混凝土膨胀剂，其以美国Klein专利技术的K型膨胀水泥为基础，经过创新与改进，研制出硫铝酸钙膨胀剂，将其作为一种外加剂加入到混凝土中。在同一时期，美国、俄罗斯、英国和澳大利亚等国家也相继开展了有关混凝土膨胀剂的研究。我国对混凝土膨胀剂的研究始于上世纪70年代，经过30多年的研究发展，混凝土膨胀剂的运用技术也得到日益完善。混凝土膨胀剂按化学成分可分为五类:硫铝酸钙类、氧化镁类、石灰类、氧化铁类、复合类。在混凝土中水泥水化阶段无水硫铝酸钙在碱介质与硫酸盐激发下形成水化硫铝酸钙，俗称钙矾石，因此此类混凝土膨胀剂又被称为钙矾石类。其中，无水硫铝酸钙(3CaO·3Al2O3·CaSO4，C4A3S)一般以石灰石、矾土和石膏作为主要原料，配制成适当成分的生料，在1250～1350℃条件下煅烧而成。虽然无水硫铝酸钙膨胀剂的性能非常优良，但是如果要更多地应用于结构工程，原料的可持续性是无水硫铝酸钙膨胀剂获得更广泛应用和可持续发展的关键问题；然而，我国高品位铝矾土资源已日趋紧缺，且价格不断攀升，因此，出于对生产成本和环境保护的考虑，特别是减少对天然资源的依赖，能否利用固体废弃物作为原料成为从业人员所关注的问题。长期以来，从业人员利用无水硫铝酸钙的工艺和产品特点，致力于以固体废弃物替代天然原料的研究，并取得了巨大成绩。采用的固体废弃物替代原料包括赤泥(工业氧化铝生产中排放的高碱性泥浆)、脱硫灰渣(热电厂采用循环流化床工艺对废气进行脱硫处理时所得固体废弃物)、高铝粉煤灰、电解锰渣、钙铝渣、柠檬酸渣、脱硫石膏、磷渣、磷石膏等。采用固体废弃物制备无水硫铝酸钙膨胀剂，不仅降低了水泥工业的能源和资源消耗，同时解决了固体废弃物对环境的污染，不失为一条资源再利用的有效途径。铝型材厂废渣是工业生产出的铝型材表面去污、碱洗、酸洗和阳极氧化等过程产生大量的废渣；这种废渣主要成分是γ-AlOOH，其成分和性质十分复杂，主要由胶状的氢氧化铝组成，微量成分有钾、钠、钙、重金属及硫酸盐等。这种废渣数量很大，目前，我国大部分铝型材厂排放的工业废渣仍只是进行简单的堆放处置，不仅占用大量的土地，且可能对环境造成潜在的污染威胁，因而如何安全有效地处置利用这种废渣已引起了从业人员的关注。从业人员采用铝型材厂废渣作为主要原料，用于生产氢氧化铝、氯化铝、活性氧化铝、莫来石、堇青石、镁铝尖晶石、钛酸铝等材料，具有一定的环境效益和经济效益；但是，当采用高温固相反应法制备上述材料时，废渣中的硫酸盐会以SO2的形式逸出到空气中，造成二次污染。因此，如何有效地回收利用废渣，同时又能控制硫污染，是铝型材厂废渣综合治理中需要解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法，能够在确保获得高纯度无水硫铝酸钙的前提下，最大限度地利用铝型材厂废渣，实现工业固体废弃物的高附加值循环利用，并显著降低无水硫铝酸钙膨胀剂的生产成本。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法，该制备方法的具体操作步骤如下:(1)、按如下重量份配比称取各组分：铝型材厂废渣51-70份、高岭土3-1.5份、石灰石质材料或石灰石28.5-46份，并将称取好的各组分混合均匀即得原料，备用；(2)、将所得原料投入研磨机中，并加入水与陶瓷类的球，接着启动研磨机进行研磨，且原料：球：水的质量比为1:1.4～1.6:0.7～0.9，研磨时间为0.5～2小时；研磨结束后得浆料；(3)、将研磨所得的浆料进行过滤脱水，之后于100℃条件下烘干12小时，然后破碎并过100目筛，得粉料；(4)、将所得粉料与粘结剂混合，且粉料与粘结剂的质量比为100：2～5，在20MPa压力下压制成型，得成型胚料；把成型坯料置于100℃条件下烘干12小时则得干胚；且所述粘结剂为聚乙烯醇粘结剂、糊精粉粘结剂或羧甲基纤维素粘结剂；(5)、将所得干胚置于窑炉中并在空气气氛下煅烧后保温，煅烧温度为1310-1370℃，升温速率4～6℃/min，保温时间为0.5-2小时，接着冷却至室温，即得无水硫铝酸钙膨胀剂。进一步所述石灰石质材料为碳酸钙、氧化钙、白垩土中的任一种。进一步地，所述聚乙烯醇粘结剂为质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；所述糊精粉粘结剂为质量浓度为15％的糊精粉水溶液；所述羧甲基纤维素粘结剂为质量浓度2％的羧甲基纤维素水溶液。进一步地，所述球为刚玉球或玛瑙球。本专利技术利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法的有益效果在于：利用铝型材厂废渣作为主要原料用以制备无水硫铝酸钙膨胀剂，在确保获得高纯度无水硫铝酸钙的同时，不仅实现了铝型材厂废渣的资源再生和高附加值利用，有效地利用了铝型材厂废渣，避免了因治理铝型材厂废渣而导致的硫污染；而且能够显著降低无水硫铝酸钙膨胀剂的制备成本；另外，铝型材厂废渣作为主要原料能够降低合成无水硫铝酸钙膨胀剂的烧成温度，起到节能环保的作用；此外，本专利技术制备方法的原料组成简单，制备工艺简单易操作，具有很强的推广与应用前景。【附图说明】下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的描述。图1本专利技术实施例1制备所得产品的X射线衍射图谱。图2本专利技术实施例1制备所得产品在扫描电子显微镜下的图像。【具体实施方式】本专利技术一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法，其具体操作步骤如下:(1)、按如下重量份配比称取各组分：铝型材厂废渣51-70份、高岭土3-1.5份、石灰石质材料或石灰石28.5-46份，并将称取好的各组分混合均匀即得原料，备用；(2)、将所得原料投入研磨机中，并加入水与陶瓷类的球，接着启动研磨机进行研磨，且原料：球：水的质量比为1:1.4～1.6:0.7～0.9，研磨时间为0.5～2小时；研磨结束后得浆料；(3)、将研磨所得的浆料进行过滤脱水，之后于100℃条件下烘干12小时，然后破碎并过100目筛，得粉料；(4)、将所得粉料与粘结剂混合，且粉料与粘结剂的质量比为100：2～5，在20MPa压力下压制成型，得成型胚料；把成型坯料置于100℃条件下烘干12小时则得干胚；且所述粘结剂为聚乙烯醇粘结剂、糊精粉粘结剂或羧甲基纤维素粘结剂；(5)、将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法，其特征在于：该制备方法的具体操作步骤如下:(1)、按如下重量份配比称取各组分：铝型材厂废渣51‑70份、高岭土3‑1.5份、石灰石质材料或石灰石28.5‑46份，并将称取好的各组分混合均匀即得原料，备用；(2)、将所得原料投入研磨机中，并加入水与陶瓷类的球，接着启动研磨机进行研磨，且原料：球：水的质量比为1:1.4～1.6:0.7～0.9，研磨时间为0.5～2小时；研磨结束后得浆料；(3)、将研磨所得的浆料进行过滤脱水，之后于100℃条件下烘干12小时，然后破碎并过100目筛，得粉料；(4)、将所得粉料与粘结剂混合，且粉料与粘结剂的质量比为100：2～5，在20MPa压力下压制成型，得成型胚料；把成型坯料置于100℃条件下烘干12小时则得干胚；且所述粘结剂为聚乙烯醇粘结剂、糊精粉粘结剂或羧甲基纤维素粘结剂；(5)、将所得干胚置于窑炉中并在空气气氛下煅烧后保温，煅烧温度为1310‑1370℃，升温速率4～6℃/min，保温时间为0.5‑2小时，接着冷却至室温，即得无水硫铝酸钙膨胀剂。

【技术特征摘要】
1.一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法，其特征在于：该制备方法的具体操作步骤如下:(1)、按如下重量份配比称取各组分：铝型材厂废渣51-70份、高岭土3-1.5份、石灰石质材料或石灰石28.5-46份，并将称取好的各组分混合均匀即得原料，备用；(2)、将所得原料投入研磨机中，并加入水与陶瓷类的球，接着启动研磨机进行研磨，且原料：球：水的质量比为1:1.4～1.6:0.7～0.9，研磨时间为0.5～2小时；研磨结束后得浆料；(3)、将研磨所得的浆料进行过滤脱水，之后于100℃条件下烘干12小时，然后破碎并过100目筛，得粉料；(4)、将所得粉料与粘结剂混合，且粉料与粘结剂的质量比为100：2～5，在20MPa压力下压制成型，得成型胚料；把成型坯料置于100℃条件下烘干12小时则得干胚；且所述粘结剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：花能斌，廖振龙，陈文哲，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35