以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，属于建筑材料技术领域。组分为：卤水25％～30％，尾盐20％～35％，氧化镁25％～40％，稻壳灰1％～5％，高岭土质矸石流化床灰渣1％～5％，SHMP络合催化剂0.5％～1％，胶粉1％～4％，M‑调合剂0.5％～2％，晶须1％～5％。本发明专利技术解决了氯氧镁胶凝体系现有技术中强度倒缩、吸潮返卤等不良性能问题。

Modified paste filler based on magnesium oxychloride gelling system and its preparation method

The invention relates to a modified paste filling material based on magnesium oxychloride cementation system, which belongs to the technical field of building materials. The components are: brine 25% - 30%, tail salt 20% - 35%, MgO 25% - 40%, rice husk ash 1% - 5%, kaolin gangue fluidized bed ash 1% - 5%, SHMP complex catalyst 0.5% - 1%, rubber powder 1% - 4%, M \u2011 admixture 0.5% - 2%, whisker 1% - 5%. The invention solves the problems of poor performance in the prior art of magnesium oxychloride cementitious system, such as strength back shrinkage, moisture absorption back halogen, etc.

【技术实现步骤摘要】
以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料及制备方法
本专利技术涉及一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，属于建筑材料

技术介绍
由于钾盐矿资源紧缺，我国钾肥对外依存度依然保持在50％左右，每年需进口约600万～700万吨钾肥。对于地下可溶性固体钾盐矿的开采，很大程度上缓解了我国钾盐矿产资源紧缺的状况，减少了我国钾肥对外的依存度。但对于地下开采所形成的采空区，极易引发地表塌陷等次生地质灾害；钾肥生产中副产大量氯化钠尾盐、氯化镁尾液，如果弃置于地面将造成严重的环境污染。这个问题一直没有得到很好的解决，阻碍了钾盐矿的大规模开采。为了减少由于钾盐矿开采对周边地质、环境造成的不良影响，实现全尾矿的综合利用，工程中人们根据钾盐矿开采过程产生的尾盐、尾液的主要成分特征，提出利用氯氧镁胶凝体系进行井下采空区的充填作业，这样既可大量消纳钾肥生产过程中副产的氯化钠尾盐、氯化镁尾液，又能有效保障采空区周围环境的环保要求。但在实际应用中，充填体出现了强度倒缩、吸潮返卤等不良现象。针对氯氧镁胶凝体系存在的性能缺陷，人们也进行了较为深入的探索并提出了一些改性措施。研究发现：氯氧镁胶凝体系不稳定存在以下几方面原因：(1)氯氧镁水泥的水化产物不能够稳定存在，当周围液体环境发生变化时，易水解或发生晶相转变；(2)由于胶凝体系中存在大量的氯离子，氯离子对水分子有较强的吸附能力，造成液体环境改变，内部卤水溶解出来(即返卤)，进而导致晶相水解，强度下降；(3)胶凝体系中的骨架结构由518相和318相棒状结构相互交错形成，一旦晶相分解，整个体系的骨架结构遭到破坏，进而引起体积收缩，强度下降。目前，针对氯氧镁胶凝体系的性能改善的方法中，相比于其他添加剂，磷酸或者可溶性磷酸盐对胶凝体系抗水性的改善效果较佳。但其减缓了氯氧镁水泥的凝结速度，导致氯氧镁水泥早期强度降低，影响工程应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有体系存在的缺陷，提出一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，解决了氯氧镁胶凝体系现有技术中强度倒缩、吸潮返卤等不良性能问题。本专利技术的技术方案：一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，由以下重量百分比的组分组成：氧化镁、卤水、尾盐、改性材料，所述改性材料由硅质材料、有机物、晶须组成。所述硅质材料组分为高岭土质矸石流化床灰渣、稻壳灰，所述有机物组分为可再分散性胶粉、SHMP络合催化剂、M-调合剂。本专利技术解决了氯氧镁胶凝体系固有的耐水性差、强度倒缩、易吸潮返卤性能缺陷，为氯氧镁胶凝体系的工业化应用提供技术保障。作为进一步的技术方案，由以下重量百分比的组分组成：卤水25％～30％，尾盐20％～35％，氧化镁25％～40％，稻壳灰1％～5％，高岭土质矸石流化床灰渣1％～5％，SHMP络合催化剂0.5％～1％，可再分散性胶粉1％～4％，M-调合剂0.5％～2％，晶须1％～5％。作为进一步的技术方案，所述卤水中氯化镁的浓度为20％～32％。作为进一步的技术方案，所述尾盐是机械粉磨后的形成一定颗粒级配，由粗盐、中盐、细盐三种不同粒级的盐矿组成，所述粗盐、中盐、细盐在改性膏体填充料中的质量比为(5％～20％)：(5％～15％)：(5％～15％)，所述粗盐的粒径为2.36～4.75mm，所述中盐的粒径为1.18～2.36mm，所述细盐的粒径为0.6～1.18mm。作为进一步的技术方案，所述氧化镁的活性为65％～70％。作为进一步的技术方案，所述可分散乳胶粉为由乙烯、醋酸乙烯酯的共聚物，以聚乙烯醇作为保护胶体的VAE固体胶粉。作为进一步的技术方案，所述稻壳灰为经以稻壳为燃烧剩余物，经低温煅烧后的高活性稻壳灰。作为进一步的技术方案，所述高岭土质矸石流化床灰渣由硅铝质矿物在600～900℃煅烧产生，并需经机械粉磨以提高其活性，将灰渣放在球磨机中进行粉磨，转速为220～240r/min，粉磨时间为30min～50min。作为进一步的技术方案，所述SHMP络合催化剂为六偏磷酸钠固体粉末。作为进一步的技术方案，所述M-调合剂为水溶性有机化合物固体粉末。作为进一步的技术方案，所述晶须为碳酸钙晶须。一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料的制备方法，包括以下步骤：S1、按照上述任意一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料的配方，称取各个组分备用；S2、将氧化镁、晶须和卤水进行混合，并均匀搅拌5min～15min，得到均匀的料浆；S3、将稻壳灰、高岭土质矸石流化床灰渣和SHMP络合催化剂进行均匀混合；S4、将步骤S3得到的均匀混合料加入到步骤S2的料浆中，搅拌10min～15min；S5、将可再分散性胶粉和M-调合剂同时加入到步骤S4得到混合料中，并搅拌5min～10min；S6、将一定级配的尾盐加入到步骤S5调配好的料浆中，搅拌10min～30min，得到以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，其中尾盐的级配为：粗盐、中盐、细盐在改性膏体填充料中的质量比为5％～20％：5％～15％：5％～15％。作为进一步的技术方案，步骤S2和步骤S3之间还包括步骤S30：将高岭土质矸石流化床灰渣在转速为220～240r/min的球磨机中进行粉磨，粉磨时间为30min～50min，得到活化后的高岭土质矸石流化床灰渣。本专利技术的原理及有益效果为：1、本专利技术中，为了增加水化产物在胶凝体系中的稳定性，改性材料中引入了硅质材料组分。在氯氧镁材料的配制过程中，MgO通常是过量的。适当增加MgO的用量，不仅可以提高料浆的pH值，而且对提高反应速率，保证MgCl2的充分反应有利，但过量的氧化镁在体系中会影响MOC的体积安定性，同时也会造成泛霜。在体系中引入活性硅质材料稻壳灰、高岭土质矸石流化床灰渣，活性硅质材料里面所含的活性SiO2会与过量的氧化镁发生水化反应，形成难溶性盐MgSiO3：3MgO+4Si02+8H20→3MgO·4SiO2·H2O低温稻壳灰(L-RHA)中无定形SiO2含量可达90％以上，且都为纳米级活性SiO2凝胶粒子，比表面积巨大(50～100m2/g)，所以低温稻壳灰具有很高的火山灰活性。L-RHA中纳米级的活性SiO2粒子不仅能消除多余氧化镁的影响，而且Si还固溶于5-1-8结晶相空穴中，同时也改变了5-1-8结晶相与Mg(OH)2的相匹配，使反应产物的结构匹配更趋于合理，显微结构更加致密，并且时间越长这种效应越明显。高岭土质矸石流化床灰渣广泛存在于各地坑口发电站。高岭土质煤矸石广泛存在于我国北方煤炭产区，使用流化床燃烧技术是处理低热值燃料的有效工艺。电厂排放的煤矸石CFB灰渣不仅数量庞大、价格低廉，并且通常是由硅铝质矿物在中温区(600―900℃)煅烧产生的，具有较高的潜在火山灰活性。虽然硅质材料中活性SiO2能够与MgO在常温下发生反应，但其反应速度较慢。为了加速其反应，引入了六偏磷酸盐(SHMP)。催化剂能与Ca2+、Mg2+形成配合物，减小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：卤水25％～30％，尾盐20％～35％，氧化镁25％～40％，稻壳灰1％～5％，高岭土质矸石流化床灰渣1％～5％，SHMP络合催化剂0.5％～1％，可再分散性胶粉1％～4％，M-调合剂0.5％～2％，晶须1％～5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：卤水25％～30％，尾盐20％～35％，氧化镁25％～40％，稻壳灰1％～5％，高岭土质矸石流化床灰渣1％～5％，SHMP络合催化剂0.5％～1％，可再分散性胶粉1％～4％，M-调合剂0.5％～2％，晶须1％～5％。


2.根据权利要求1所述的一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，其特征在于，所述尾盐由粗盐、中盐、细盐三种不同粒级的盐矿组成，所述粗盐、中盐、细盐在改性膏体填充料中的质量比为(5％～20％)：(5％～15％)：(5％～15％)，所述粗盐的粒径为2.36～4.75mm，所述中盐的粒径为1.18～2.36mm，所述细盐的粒径为0.6～1.18mm。


3.根据权利要求1或2所述的一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，其特征在于，所述稻壳灰为经低温煅烧后的高活性稻壳灰；所述高岭土质矸石流化床灰渣由硅铝质矿物在600～900℃煅烧产生。


4.根据权利要求1或2所述的一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，其特征在于，所述SHMP络合催化剂为六偏磷酸钠固体粉末；所述M-调合剂为水溶性有机化合物固体粉末；所述晶须为碳酸钙晶须；所述可分散乳胶粉为由乙烯、醋酸乙烯酯的共聚物，以聚乙烯醇作为保护胶体的VAE胶粉。


5.根据权利要求3所述的一种以氯氧镁胶凝体系为基础的改性膏体填充料，其特征在于，所述SHMP络合催化剂为六偏磷酸钠固体粉末；所述M-调合剂为水溶性有机化合物固体粉末；所述晶须为碳酸钙晶须；所述可分散乳胶粉为由乙烯、醋酸乙烯酯的共聚物，以聚乙烯醇作为保护胶体的VAE胶粉。


6.根据权利要求1、2或5所述的一种以氯氧镁胶凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹明莉，张洪磊，曾德明，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21