一种固硫灰地质聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种固硫灰地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：A)将固硫灰粉体进行蒸汽处理；B)将步骤A)得到的固硫灰粉体与碱金属氢氧化物、碱金属盐类混合，得到粉体混合物；C)将所述粉体混合物与水混合后加入碱性激发剂，成型后养护，得到固硫灰地质聚合物。本申请还提供了一种固硫灰地质聚合物。在制备固硫灰地质聚合物的过程中，本申请通过固硫灰改性且改变投料方式，延长了地质聚合物的凝结时间，同时提高了地质聚合物的抗压强度。

A Geopolymer of Sulfur Fixation Ash and Its Preparation Method

The invention provides a preparation method of sulfur-fixing ash geological polymer, which includes the following steps: A) steam treatment of sulfur-fixing ash powder; B) mixing sulfur-fixing ash powder obtained in step A with alkali metal hydroxides and alkali metal salts to obtain powder mixture; C) mixing the powder mixture with water and adding alkaline activator, curing after shaping, to obtain sulfur-fixing ash geological aggregation. Compound. The application also provides a sulfur-fixing ash geological polymer. In the process of preparing sulfur-fixing ash geopolymer, the application extends the setting time of the geopolymer and improves the compressive strength of the geopolymer by modifying the sulfur-fixing ash and changing the feeding mode.

【技术实现步骤摘要】
一种固硫灰地质聚合物及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料制造
，尤其涉及一种固硫灰地质聚合物及其制备方法。
技术介绍
固硫灰是煤在循环流化床锅炉里燃烧后产生的副产物，循环流化床锅炉燃烧温度较四角切圆锅炉燃烧温度低(约900℃)，同时在燃烧过程中需添加石灰石作为固硫剂，若燃烧运行控制不好，往往造成固硫灰的游离氧化钙高、烧失量高及含有未反应的CaCO3，此外还含有炉内脱硫的反应产物CaSO4，与普通粉煤灰的圆球状微观结构不同，固硫灰颗粒表面结构疏松且呈不规则状，常见微观结构见图1。常见的固硫灰矿物组成有非晶相及游离氧化钙、未反应的CaCO3、CaSO4、石英等结晶相，XRD图谱见图2。地质聚合物(gepolymer)是一种非晶质至半晶质三维硅铝酸盐聚合材料，材料内部的硅铝原子通过桥氧原子连接形成稳固的化学键(Si-O-Al)金属阳离子(Na+、K+、Ca2+)填充在网格空隙中，具有类沸石的结构和组成。地质聚合物主要通过碱性激发剂和硅铝质原料发生反应，其中常用的碱性激发剂选自碱金属氢氧化物、碱金属水玻璃及两者混合物，常用的硅铝质原料选自偏高岭土、火山浮石、粉煤灰、矿物废渣、烧粘土等。研究表明，地质聚合物体系中加入富含钙的物质能缩短凝结时间，这与反应初期体系中产生大量额外的多相凝结核有关，多相凝结核主要是因为Ca(OH)2沉淀与其周围的硅酸盐凝胶粘接在一起。含钙物质的形式不同对上述反应影响也不同，例如以硅酸钙盐和硅铝酸钙盐形式存在的钙物质、游离氧化钙、氢氧化钙、硫酸钙、碳酸钙等，相比之下，游离氧化钙和氢氧化钙使凝结时间缩短更多，游离氧化钙与体系中水反应生成Ca(OH)2，消耗掉体系中的水使粉煤灰活性硅铝溶解受限，溶液中硅铝单体减少，形成地质聚合物胶体减少，导致地质聚合物抗压强度降低，而Ca(OH)2含量多了，只有少部分转化成使抗压强度增长的CSH胶凝相，因而含量多了也使抗压强度降低；以硅酸钙盐和硅铝酸钙盐形式存在的钙物质能参与反应形成水合硅酸钙(C-S-H)和水合铝酸钙(C-A-H)凝胶相，这些胶凝相能提高材料的抗压强度，但在体系碱度比较高时(10M以上)，会形成沉淀而不发生其他反应或作为二级产物出现。因此，延长地质聚合物凝结时间且保证较高抗压强度具有重要意义，且难度较大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种固硫灰地质聚合物的制备方法，本申请提供的固硫灰地质聚合物能延长地质聚合物的凝固时间，且具有较高的抗压强度。有鉴于此，本申请提供了一种固硫灰地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：A)将固硫灰粉体进行蒸汽处理；B)将步骤A)得到的固硫灰粉体与碱金属氢氧化物、碱金属盐类混合，得到粉体混合物；C)将所述粉体混合物与水混合后加入碱性激发剂，成型后养护，得到固硫灰地质聚合物。优选的，所述碱性激发剂由碱金属氢氧化物和碱金属水玻璃配制而成。优选的，所述固硫灰的含量为100重量份，所述碱性氢氧化物的含量为2～10重量份，所述碱金属盐类的含量为0～3重量份，所述水的含量为8～30重量份；所述碱性激发剂中，所述碱金属氢氧化物的含量为2～10重量份，所述碱金属水玻璃的含量为48～80重量份。优选的，所述碱性激发剂的模数为0.88～2.2。优选的，所述固硫灰的细度为45μm以下且筛余不大于12％。优选的，所述碱金属水玻璃的模数为2.2～3.4，波美度为40或50。优选的，所述碱金属盐类选自碱金属硫酸盐、碱金属磷酸盐和碱金属碳酸盐中的一种或多种。优选的，所述碱性激发剂在使用前放置24～48h。本申请还提供了一种固硫灰地质聚合物，由粉体材料和液体材料制备得到；所述粉体材料包括固硫灰、碱金属氢氧化物和碱金属盐类，所述液体材料包括水和碱性激发剂。优选的，所述固硫灰的含量为100重量份，所述碱性氢氧化物的含量为2～10重量份，所述碱金属盐类的含量为0～3重量份，所述水的含量为8～30重量份；所述碱性激发剂由2～10重量份的碱金属氢氧化物和48～80重量份的碱金属水玻璃配制而成。本申请提供了一种固硫灰地质聚合物的制备方法，其首先蒸汽处理固硫灰粉体以转化固硫灰中的游离氧化钙为氢氧化钙，再将蒸汽处理后的固硫灰和碱金属氢氧化物、碱金属盐类混合研磨，引入的碱金属氢氧化物促进固硫灰内硅铝的解聚，促进硅铝物质溶出，引入的碱金属盐类和氢氧化钙反应，生成钙盐和碱金属氢氧化物，再次促进硅铝物质溶出；先加水再加碱性激发剂的混合方式起到先促进硅铝物质的溶解再开聚合的作用，从而延长凝固时间，而硅铝物质的析出，有利于提高固硫灰地质聚合物的抗压强度。附图说明图1为本专利技术现有技术中固硫灰的SEM微观照片；图2为本专利技术现有技术中固硫灰的XRD谱图；图3为本专利技术实施例制备固硫灰地质聚合物的流程示意图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。鉴于现有技术中固硫灰地质聚合物的制备凝结时间短以及抗压强度不能兼顾的技术问题，由此本申请的目的在于降低固硫灰里对强度不利的游离氧化钙、氢氧化钙等钙物质含量，促进固硫灰中活性硅铝溶解，解决了固硫灰在制备地质聚合物时速凝不利于浇注成型的问题，同时提升地质聚合物的抗压强度。由此，本申请提供了一种固硫灰地质聚合物的制备方法，该制备方法有利于硅铝物质的溶出，同时可延缓固硫灰地质聚合物的凝结时间。本专利技术实施例公开了一种固硫灰地质聚合物的制备方法，如图3所示，具体包括以下步骤：A)将固硫灰粉体进行蒸汽处理；B)将步骤A)得到的固硫灰粉体与碱金属氢氧化物、碱金属盐类混合，得到粉体混合物；C)将所述粉体混合物与水混合后加入碱性激发剂，成型后养护，得到固硫灰地质聚合物。在制备固硫灰地质聚合物的过程中，本申请首先将固硫灰粉体进行改性，即首先将固硫灰粉体进行蒸汽处理，以使固硫灰中的游离氧化钙转化为氢氧化钙。所述固硫灰粉体为本领域技术人员熟知的固硫灰，其来源本申请没有特别的限制，在本申请中，所述固硫灰粉体的细度为45μm以下且筛余量不大于12％。所述蒸汽处理的具体操作方式本申请没有特别的限制，为本领域技术人员熟知的方式；所述蒸汽处理的时间为20～40min，在蒸气处理完成后则将固硫灰置于干燥箱里冷却。按照本专利技术，固硫灰蒸汽处理之后则将其与碱金属氢氧化物和碱金属盐类混合，以完成固硫灰的改性；在此过程中，碱金属氢氧化物可促进固硫灰中硅铝的解聚，促进硅铝物质溶出，碱金属盐类与上述生成的氢氧化钙反应，生成钙盐和碱金属氢氧化物，再次促进硅铝物质的溶出。上述碱金属氢氧化物中的碱金属可选自Na或K，所述碱金属盐类为市售产品，可选自碱金属硫酸盐、碱金属磷酸盐和碱金属碳酸盐中的一种或多种，在具体实施例中，所述碱金属盐类选自碱金属硫酸盐，更具体的，所述碱金属盐类选自硫酸钠。在上述混合之后，将得到的混合物置于105℃烘箱里放置4h以上，即得到粉体混合物。本申请然后将上述得到的粉体混合物与水混合后，搅拌60s后再放入碱性激发剂，搅拌2min，浇注成型后养护，即得到固硫灰地质聚合物。在此过程中，先添加水有利于促进固硫灰中硅铝物质尽可能多的溶出，再加入碱性激发剂以延缓凝结时间。在上述过程中，所述碱性激发剂的模数为0.88～2.2，在具体实施例中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固硫灰地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：A)将固硫灰粉体进行蒸汽处理；B)将步骤A)得到的固硫灰粉体与碱金属氢氧化物、碱金属盐类混合，得到粉体混合物；C)将所述粉体混合物与水混合后加入碱性激发剂，成型后养护，得到固硫灰地质聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种固硫灰地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：A)将固硫灰粉体进行蒸汽处理；B)将步骤A)得到的固硫灰粉体与碱金属氢氧化物、碱金属盐类混合，得到粉体混合物；C)将所述粉体混合物与水混合后加入碱性激发剂，成型后养护，得到固硫灰地质聚合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性激发剂由碱金属氢氧化物和碱金属水玻璃配制而成。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述固硫灰的含量为100重量份，所述碱性氢氧化物的含量为2～10重量份，所述碱金属盐类的含量为0～3重量份，所述水的含量为8～30重量份；所述碱性激发剂中，所述碱金属氢氧化物的含量为2～10重量份，所述碱金属水玻璃的含量为48～80重量份。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性激发剂的模数为0.88～2.2。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述固硫灰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晋锋，范文磊，李艳，雷耀武，刚良，卢梅，
申请(专利权)人：华电国际电力股份有限公司朔州热电分公司，华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14