一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂及其制备方法。其技术方案是：先按镁离子∶硅离子的摩尔浓度比为（0.6~2.0）∶1，向盐湖卤水中加入硅酸盐溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；再将所述混合溶液在25~90℃条件下静置10~91小时，洗涤，抽滤，分别得到固体产物和滤液；然后将所述固体产物在45~120℃条件下干燥，磨细，制得基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂。所述滤液经蒸发析晶，即得氯化钾、氯化钠和碳酸锂中的一种或两种的副产品。本发明专利技术具有工艺简单、产率高、安全环保和周期短的特点；所制备的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂纯度高、热稳定性能优良和使用效果好，能广泛用于镁质耐火浇注料、混凝土环保建筑材料等领域。

Magnesium silicate hydrate binder based on brine of Saline Lake and its preparation method

The invention relates to a magnesium silicate hydrate binder based on Saline Lake brine and a preparation method thereof. The technical scheme is: first, the molar concentration ratio of the magnesium ion: silicon ion is (0.6~2.0): 1, the silicate solution is added to the brine of Saline Lake, the mixed solution is stirred and the mixed solution is mixed, and then the mixed solution is stationary for 10~91 hours at 25~90 C, and the solid products and filtrate are washed and filtered, and then the mixed solution will be obtained. The solid products were dried and ground at 45~120 C, and the magnesium silicate hydrate binder based on the brine of Saline Lake was prepared. The filtrate is evaporated and crystallized, and one or two byproducts of potassium chloride, sodium chloride and lithium carbonate are obtained. The invention has the characteristics of simple process, high yield, safe and environmental protection and short cycle. The prepared magnesium silicon hydrate binder based on the brine of Saline Lake is of high purity, good thermal stability and good use effect, and can be widely used in the fields of magnesia refractory castables and concrete environmental protection building materials.

【技术实现步骤摘要】
一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂及其制备方法
本专利技术属于镁硅水合物结合剂
具体涉及一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂及其制备方法。
技术介绍
我国青海盐湖蕴含丰富的钾、钠、镁、锂等资源。开发盐湖的钾盐资源后，有10倍于钾盐的氯化镁重新排入盐湖中，并未大规模开发利用，反而使盐湖出现“镁害”问题。目前盐湖氯化镁资源利用的途径主要为制取金属镁和氧化镁。其中，金属镁的制备过程会产生大量氯气，易造成环境污染、设备腐蚀等问题。盐湖卤水制备氧化镁需要煅烧工艺，消耗能源，其次制得的氧化镁产品需要再次提纯。因此，发展优质、高效和高值化的盐湖镁资源产业对于促进盐湖可持续发展具有重要意义。镁硅水合物（简称镁硅水）作为一种凝胶化合物已在核污染物封装材料、新型环保建筑材料、耐火材料和吸附剂（吸附染料，重金属离子）等领域得到广泛研究与应用，是一种极具发展前景和环境友好型材料。目前镁硅水的合成方法主要包括水热法，溶解-析出法以及化学合成法。水热法在高温高压下可提高反应速率，但不仅需要设备耐高温、耐高压和耐腐蚀，且需要对温度和压强进行严格控制，技术难度大并存在一定的安全隐患。以氧化镁-氧化硅浆体发生溶解-析出反应制备镁硅水结合相，尽管克服了高温高压的操作问题，但在常温常压反应条件下，原料的溶解速率有限，镁硅水的生成十分缓慢。化学合成法是以两种盐溶液发生反应生成沉淀的原理制备镁硅水合物，在常温条件下即可制得高纯度的镁硅水合物，但此种方法在过滤环节会产生大量滤液，目前尚未得到合理的处理。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单、产率高、安全环保和周期短的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂的制备方法；用该方法制备的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂纯度高、热稳定性能优良和使用效果好，能广泛用于镁质耐火浇注料、混凝土环保建筑材料等领域。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：先按镁离子∶硅离子的摩尔浓度比为（0.6~2.0）∶1，向盐湖卤水中加入硅酸盐溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；再将所述混合溶液在25~90℃条件下静置10~91小时，洗涤，抽滤，分别得到固体产物和滤液；然后将所述固体产物在45~120℃条件下干燥，磨细，制得基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂。所述滤液经蒸发析晶即得副产品，所述副产品为氯化钾、氯化钠和碳酸锂中的一种或两种。所述盐湖卤水中镁离子的浓度为0.37~1.5mol/L。所述硅酸盐溶液为硅酸钾溶液、硅酸钠溶液、硅酸锂溶液中的一种。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：本专利技术向盐湖卤水中加入硅酸盐溶液，混合，静置，洗涤，抽滤，抽滤后所得固体产物干燥，即得基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂。本专利技术工艺流程简单和周期短，制备过程安全环保，无废气、废水和废渣排放；本专利技术将盐湖卤水中含有的大量氯化镁资源开发利用，制备过程中先提取镁资源，实现了镁资源的有效利用，同时为后续从滤液中再制备副产品提供有利条件，实现了资源的高效综合利用。本专利技术所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂纯度高和热稳定性能优良，同时具有凝胶结合特性，可分别用于镁质耐火浇注料、混凝土和环保建筑材料等领域。所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂加入到耐火浇注料中，能显著提高浇注料的结合强度，改善抗爆裂性能和抗渣性能。所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂应用于混凝土中，相比于传统的波特兰水泥结合剂，能显著降低生产能耗，减少生产过程中粉尘和废气排放量，是一种环保材料；同时镁硅水合物结合的混凝土材料强度提高，耐久性优良。本专利技术制备的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂：产率为73~92%；纯度为82~95%；镁离子利用率87~96%。将所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂用于镁质浇注料中，早期强度提高了17~35%，抗爆裂性和抗渣性优良；将所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂用于混凝土中，标准养护28天的耐压强度提高了21~42%，耐久性优良。因此，本专利技术具有工艺简单、产率高、安全环保和周期短的特点；所制备的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂纯度高、热稳定性能优良和使用效果好，能广泛用于镁质耐火浇注料、混凝土环保建筑材料等领域。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。本具体实施方式中：所述盐湖卤水中镁离子的浓度为0.37~1.5mol/L。实施例中不再赘述。实施例1一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂及其制备方法。本实施例所述制备方法是：先按镁离子∶硅离子的摩尔浓度比为（1.1~1.5）∶1，向盐湖卤水中加入硅酸盐溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；再将所述混合溶液在25~50℃条件下静置64~91小时，洗涤，抽滤，分别得到固体产物和滤液；然后将所述固体产物在45~70℃条件下干燥，磨细，制得基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂。所述滤液经蒸发析晶，即得氯化钾副产品。所述硅酸盐溶液为硅酸钾溶液。本实施例制备的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂：产率为79~89%；纯度为90~95%；镁离子利用率89~93%。将所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂用于镁质浇注料中，早期强度提高了29~35%，抗爆裂性和抗渣性优良；将所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂用于混凝土中，标准养护28天的耐压强度提高了21~30%，耐久性优良。实施例2一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂及其制备方法。本实施例所述制备方法是：先按镁离子∶硅离子的摩尔浓度比为（0.6~1.1）∶1，向盐湖卤水中加入硅酸盐溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；再将所述混合溶液在45~70℃条件下静置37~64小时，洗涤，抽滤，分别得到固体产物和滤液；然后将所述固体产物在70~95℃条件下干燥，磨细，制得基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂。所述滤液经蒸发析晶，即得氯化钠副产品。所述硅酸盐溶液为硅酸钠溶液。本实施例制备的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂：产率为86~92%；纯度为86~92%；镁离子利用率91~96%。将所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂用于镁质浇注料中，早期强度提高了23~31%，抗爆裂性和抗渣性优良；将所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂用于混凝土中，标准养护28天的耐压强度提高了28~37%，耐久性优良。实施例3一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂及其制备方法。本实施例所述制备方法是：先按镁离子∶硅离子的摩尔浓度比为（1.5~2.0）∶1，向盐湖卤水中加入硅酸盐溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；再将所述混合溶液在65~90℃条件下静置10~37小时，洗涤，抽滤，分别得到固体产物和滤液；然后将所述固体产物在95~120℃条件下干燥，磨细，制得基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂。所述滤液经蒸发析晶，即得氯化钾和碳酸锂两种副产品。所述硅酸盐溶液为硅酸锂溶液。本实施例制备的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂：产率为73~82%；纯度为82~89%；镁离子利用率87~91%。将所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂用于镁质浇注料中，早期强度提高了17~25%，抗爆裂性和抗渣性优良；将所制得的基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂用于混凝土中，标准养护28天的耐压强度提高了35~42%，耐久性优良。本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：本具体实施方式向盐湖卤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂的制备方法，其特征在于先按镁离子∶硅离子的摩尔浓度比为（0.6~2.0）∶1，向盐湖卤水中加入硅酸盐溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；再将所述混合溶液在25~90℃条件下静置10~91小时，洗涤，抽滤，分别得到固体产物和滤液；然后将所述固体产物在45~120℃条件下干燥，磨细，制得基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂；所述滤液经蒸发析晶即得副产品，所述副产品为氯化钾、氯化钠和碳酸锂中的一种或两种。

【技术特征摘要】
1.一种基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂的制备方法，其特征在于先按镁离子∶硅离子的摩尔浓度比为（0.6~2.0）∶1，向盐湖卤水中加入硅酸盐溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；再将所述混合溶液在25~90℃条件下静置10~91小时，洗涤，抽滤，分别得到固体产物和滤液；然后将所述固体产物在45~120℃条件下干燥，磨细，制得基于盐湖卤水的镁硅水合物结合剂；所述滤液经蒸发析晶即得副产品，所述副产品为氯化钾、氯化钠和碳酸锂中的一种或两种。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚伟，张雨，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42