一种多元固废地聚物基免烧砖的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多元固废地聚物基免烧砖的制备方法。使用粉煤灰、粉磨后的赤泥、偏高岭土及黄金尾矿中的2~3种干料混合得混合料，再将制备好的改性碱溶液与混合料一同倒入搅拌机里充分搅拌均匀，即制得地聚物胶凝浆料；然后将地聚物浆料注模、振动、刮平，静置；之后再放入试验箱内养护8~12小时脱模；最后，再放入试验箱内继续养护4~6小时，即得所制多元固废地聚物基免烧砖成品。本发明专利技术制备工艺简单，制备周期短，成本低廉，产品性能稳定，且所有用到赤泥的制品不泛碱，还可以解决大量粉煤灰、赤泥、黄金尾矿的堆积问题。

A preparation method of multi-component solid waste geopolymer based unburned brick

【技术实现步骤摘要】
一种多元固废地聚物基免烧砖的制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种多元固废地聚物基免烧砖的制备方法。
技术介绍
建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式和消费模式是我国的重要发展战略目标。节能减排是贯彻落实科学发展观，建设可持续发展的重要措施，而节能减排的重点之一就是要大力发展循环经济，加快生态化改造，构建跨产业生态链，控制和减少污染物，促进工业矿业固体废弃物的减量化与资源化利用，有效提高资源利用率，实现经济、社会和环境三位一体的协调发展。随着我国科技水平的发展以及工业化进程的飞速增长，我们在创造社会财富的同时，也产生了大量的工业废料，以及有毒有害的高危固体废弃物，这些固体废弃物不断地破坏环境，威胁着人类的生存空间。近年来，中国的金矿开采量呈上升趋势，尾矿产生量越来越大，然而中国尾矿综合回收的利用率相对较低，由于没有采取有效的资源回收利用措施，绝大部分的尾矿都以简单的堆存形式存放，占用大量的农用和林用土地，这使得原本就紧张的土地资源更加雪上加霜、不堪重负，进一步加剧了生态环境的恶化。严重的环境污染和生态破坏让人们逐渐意识到提高能源利用率，变废为宝是改善和缓解环境污染的有效措施。地聚物，英文名为geopolymer，是在1978年由法国的Davidovits提出并展开研究，是由富含硅铝活性原料如偏高岭土、粉煤灰、矿渣、尾矿等由碱激发剂(氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硅酸钾混合液)激发而得到的一种具有三维空间网络结构的新型无机高分子凝胶材料。地聚物的水化反应是一种完全不同于硅酸盐水泥的水化反应，它是一种无机聚合反应，其制备不需要硅酸盐水泥那样高的温度，能耗远低于硅酸盐水泥，生产过程中也不会排放那么多的有害气体和粉尘和几乎无CO2的排放，几乎无环境污染，而且这种凝胶体不仅力学性能优异，还具有比硅酸盐水泥更强的耐酸碱、耐高温、耐火等特性，在欧洲、北美及澳大利亚都已有其在建筑材料、耐高温材料、固核固废材料等方面的应用。我国对地聚物研究起步比较晚，特别在近几年里受国外的影响，研究地聚物的热潮在逐年增长。在提倡环保的大趋势下，目前已有部分城市已经废除烧结砖的使用，在大力发展免烧砖，而以地聚物作为一种浆体，可以不经过高温烧结便可成型，可见采用多元固废地聚物制备免烧砖是一种经济环保可持续的方法。总而言之，用赤泥、金尾矿来与粉煤灰一同制备多元固废地聚物基免烧砖，既可以解决赤泥、尾矿堆积问题来给土地和环境减压，又能够促进废物的二次利用，甚至是循环利用，带来经济效益的同时又提高了能源的利用率，而且还符合目前中国节能减排，创建经济、社会和环境协调发展的生态友好型社会的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多元固废地聚物基免烧砖的制备方法。具体步骤为：(1)将分析纯的CaCO3经过1000℃煅烧24小时得CaO，储存于真空干燥箱内备用。(2)将分析纯气相白炭黑(SiO2)置于105℃的烘箱烘干3小时，冷却后放置真空干燥箱备用。(3)将摩尔比为1.0～1.3的步骤(1)所得CaO和步骤(2)所得分析纯气相白炭黑(SiO2)放入HDPE瓶充分干混均匀，然后将100mL去离子水倒入混合均匀的CaO和气相白炭黑(SiO2)混料中，并且马上密封HDPE瓶口利用多管涡旋振荡器震荡一天，形成含有沉淀物的溶液；沉淀物再由布氏漏斗真空过滤而得湿润状态下的C-S-H胶体，将其保存于100％湿度的密封箱内备用。(4)将步骤(1)所得CaO、分析纯硝酸铝和步骤(2)所得分析纯气相白炭黑(SiO2)放入HDPE瓶充分干混均匀得混合料，其中：CaO和分析纯气相白炭黑(SiO2)的摩尔比为0.85～0.95；分析纯硝酸铝和分析纯气相白碳黑(SiO2)的摩尔比为0.25～0.35。(5)将100mL去离子水倒入步骤(4)所得混合料中，密封HDPE瓶口利用多管涡旋振荡器震荡一个月使Al充分替代Si，形成含有沉淀物的溶液；沉淀物再由布氏漏斗真空过滤而得湿润状态下的C-A-S-H胶体，将其保存于100％湿度的密封箱内备用。(6)将市售分析纯NaOH或分析纯KOH倒入去离子水中，配置出浓度在4～12mol/L的NaOH溶液或KOH溶液，密封静置冷却24小时后，装瓶备用；(7)将3～10g步骤(3)所得C-S-H核晶体和3～10g步骤(5)所得C-A-S-H核晶体倒入341.5～1680.28mL步骤(6)所得浓度为4～12mol/L的NaOH溶液或KOH溶液中，使用型号为VCX130PB的探头超声波破碎仪将C-S-H核晶体和C-A-S-H核晶体在溶液中扩散均匀，即得C-S-H/C-A-S-H改性碱溶液。(8)将1000g元素摩尔比为Al:Si:Ca＝0.22～0.52:1.00:0.10～0.35的干料放入型号为FY-681型行星式搅拌机内以145r/min速度搅拌5～8分钟，加入步骤(7)所得C-S-H/C-A-S-H改性碱溶液，水灰比为0.32～0.5，先以145r/min速度搅拌2～3分钟，再以280r/min速度搅拌5～10分钟，搅拌均匀后即为多元固废地聚物胶凝材料；所述干料为粉煤灰、粉磨后的赤泥、偏高岭土和黄金尾矿中的两种或三种。(9)将步骤(8)所得多元固废地聚物胶凝体分两层倒入标准砖模，每层注入后放置于振动频率为2860HZ的平板振动台上振动15～20秒，将其振密后室温静置2～3小时后制得多元固废地聚物免烧砖半成品；之后，再放入可程式恒温恒湿试验箱内养护8～12小时后脱模，养护温度控制在40～60℃，湿度控制在40～50％，制得脱模后的多元固废地聚物基免烧砖半成品；再经过可程式恒温恒湿试验箱养护4～6小时，养护温度控制在40～60℃，湿度控制在40～50％，即制得多元固废地聚物基免烧砖成品。本专利技术制备工艺简单，所以设备都是常规设备，制备周期短，成本低廉，产品性能稳定，且所有有用到赤泥的制品不泛碱，还可以解决大量粉煤灰、赤泥、黄金尾矿的堆积问题。具体实施方式实施例：(1)将分析纯的CaCO3经过1000℃煅烧24小时得CaO，储存于真空干燥箱内备用。(2)将分析纯气相白炭黑(SiO2)置于105℃的烘箱烘干3小时，冷却后放置真空干燥箱备用。(3)将摩尔比为1.0的步骤(1)所得CaO和步骤(2)所得分析纯气相白炭黑(SiO2)放入HDPE瓶充分干混均匀，然后将100mL去离子水倒入混合均匀的CaO和气相白炭黑(SiO2)混料中，并且马上密封HDPE瓶口利用多管涡旋振荡器震荡一天，形成含有沉淀物的溶液；沉淀物再由布氏漏斗真空过滤而得湿润状态下的C-S-H胶体，将其保存于100％湿度的密封箱内备用。(4)将步骤(1)所得CaO、分析纯硝酸铝和步骤(2)所得分析纯气相白炭黑(SiO2)放入HDPE瓶充分干混均匀得混合料，其中：CaO和分析纯气相白炭黑(SiO2)的摩尔比为0.85；分析纯硝酸铝和分析纯气相白碳黑(SiO2)的摩尔比为0.25。(5)将100mL去离子水倒入步骤(4)所得混合料中，密封HDPE瓶口利用多管涡旋振荡器震荡一个月使Al充分替代Si，形成含有沉淀物的溶液；沉淀物再由布氏漏斗真空过滤而得湿润状态下的C-A-S-H胶体，将其保存于100％湿度的密封箱内备用。(6)将市售分析纯NaOH倒入去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元固废地聚物基免烧砖的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将分析纯的CaCO3经过1000℃煅烧24小时得CaO，储存于真空干燥箱内备用；（2）将分析纯气相白炭黑即SiO2置于105℃的烘箱烘干3小时，冷却后放置真空干燥箱备用；（3）将摩尔比为1.0~1.3的步骤（1）所得CaO和步骤（2）所得分析纯气相白炭黑即SiO2放入HDPE瓶充分干混均匀，然后将100mL去离子水倒入混合均匀的CaO和气相白炭黑即SiO2混料中，并且马上密封HDPE瓶口利用多管涡旋振荡器震荡一天，形成含有沉淀物的溶液；沉淀物再由布氏漏斗真空过滤而得湿润状态下的C‑S‑H胶体，将其保存于100%湿度的密封箱内备用；（4）将步骤（1）所得CaO、分析纯硝酸铝和步骤（2）所得分析纯气相白炭黑即SiO2放入HDPE瓶充分干混均匀得混合料，其中：CaO和分析纯气相白炭黑即SiO2的摩尔比为0.85~0.95；分析纯硝酸铝和分析纯气相白碳黑即SiO2的摩尔比为0.25~0.35；（5）将100mL去离子水倒入步骤（4）所得混合料中，密封HDPE瓶口利用多管涡旋振荡器震荡一个月使Al充分替代Si，形成含有沉淀物的溶液；沉淀物再由布氏漏斗真空过滤而得湿润状态下的C‑A‑S‑H胶体，将其保存于100%湿度的密封箱内备用；（6）将市售分析纯NaOH或分析纯KOH倒入去离子水中，配置出浓度在4~12mol/L的NaOH溶液或KOH溶液，密封静置冷却24小时后，装瓶备用；（7）将3~10g步骤（3）所得C‑S‑H核晶体和3~10g步骤（5）所得C‑A‑S‑H核晶体倒入341.5~1680.28mL步骤（6）所得浓度为4~12mol/L的NaOH溶液或KOH溶液中，使用型号为VCX130PB的探头超声波破碎仪将C‑S‑H核晶体和C‑A‑S‑H核晶体在溶液中扩散均匀，即得C‑S‑H/C‑A‑S‑H改性碱溶液；（8）将1000g元素摩尔比为Al:Si:Ca=0.22~0.52:1.00: 0.10~0.35的干料放入型号为FY‑681型行星式搅拌机内以145r/min速度搅拌5~8分钟，加入步骤（7）所得C‑S‑H/C‑A‑S‑H改性碱溶液，水灰比为0.32~0.5，先以145r/min速度搅拌2~3分钟，再以280r/min速度搅拌5~10分钟，搅拌均匀后即得多元固废地聚物胶凝材料；所述干料为粉煤灰、粉磨后的赤泥、偏高岭土和黄金尾矿中的两种或三种；（9）将步骤（8）所得多元固废地聚物胶凝体分两层倒入标准砖模，每层注入后放置于振动频率为2860HZ的平板振动台上振动15~20秒，将其振密后室温静置2~3小时后制得多元固废地聚物免烧砖半成品；之后，再放入可程式恒温恒湿试验箱内养护8~12小时后脱模，养护温度控制在40~60℃，湿度控制在40~50%，制得脱模后的多元固废地聚物基免烧砖半成品；再经过可程式恒温恒湿试验箱养护4~6小时，养护温度控制在40~60℃，湿度控制在40~50%，即制得多元固废地聚物基免烧砖成品。...

【技术特征摘要】
1.一种多元固废地聚物基免烧砖的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将分析纯的CaCO3经过1000℃煅烧24小时得CaO，储存于真空干燥箱内备用；（2）将分析纯气相白炭黑即SiO2置于105℃的烘箱烘干3小时，冷却后放置真空干燥箱备用；（3）将摩尔比为1.0~1.3的步骤（1）所得CaO和步骤（2）所得分析纯气相白炭黑即SiO2放入HDPE瓶充分干混均匀，然后将100mL去离子水倒入混合均匀的CaO和气相白炭黑即SiO2混料中，并且马上密封HDPE瓶口利用多管涡旋振荡器震荡一天，形成含有沉淀物的溶液；沉淀物再由布氏漏斗真空过滤而得湿润状态下的C-S-H胶体，将其保存于100%湿度的密封箱内备用；（4）将步骤（1）所得CaO、分析纯硝酸铝和步骤（2）所得分析纯气相白炭黑即SiO2放入HDPE瓶充分干混均匀得混合料，其中：CaO和分析纯气相白炭黑即SiO2的摩尔比为0.85~0.95；分析纯硝酸铝和分析纯气相白碳黑即SiO2的摩尔比为0.25~0.35；（5）将100mL去离子水倒入步骤（4）所得混合料中，密封HDPE瓶口利用多管涡旋振荡器震荡一个月使Al充分替代Si，形成含有沉淀物的溶液；沉淀物再由布氏漏斗真空过滤而得湿润状态下的C-A-S-H胶体，将其保存于100%湿度的密封箱内备用；（6）将市售分析纯NaOH或分析纯KOH倒入去离子水中，配置出浓度在4~12mol/L的NaOH溶液或KOH溶液，密封静置冷却24小时后，装瓶备用；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱苦竹，庄瑞鸿，李义兵，唐昊，文东升，王玉岩，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45