一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，包括以下步骤：将燃煤渣与花岗岩石粉混合均匀，得到混合料A；将氧化钙与磷酸三钠混合均匀，配制成复合激发剂B；将混合料A和复合激发剂B混合后粉磨，得到胶凝材料前驱粉体；将胶凝材料前驱粉体与水玻璃、水混合均匀，随后成型养护得到固化成型的磷酸基地聚合物胶凝材料。本发明专利技术通过将混合料A钙化，加速可溶性硅铝组分的溶解和缩聚；通过磷酸三钠协同激发，丰富凝胶相的数量与种类，并抑制钙化产生的负面效应；花岗岩石粉的颗粒特性使其在粉磨中起到了磨矿介质的作用，在显著提高粉磨效率和早期强度的同时还能降低经济成本。济成本。

【技术实现步骤摘要】
一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法


[0001]本专利技术涉及胶凝材料的制备
，尤其是涉及一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法。

技术介绍

[0002]地聚合物胶凝材料是碱激发材料，在碱溶液中能够较好的激发出原料的活性，使其发生一系列的反应进而在空间上形成具有硅
‑
氧
‑
铝三维网状结构的凝胶相。与制备普通硅酸盐水泥过程相比，碱激发胶凝材料的原材料处理方法简单，制备过程具有低能耗、低排放、低成本的特点。目前，在传统地聚合物的基础上进一步发展了磷酸基地聚合物，传统地聚合物中的电荷补偿阳离子在磷酸基地聚合物中不是必需的，因为这一任务可由[PO4]3‑
四面体来完成的。因此，分子结构内的电荷平衡可以在没有其他阳离子参与的情况下实现。这种形成机理使含磷酸盐的地聚合物具有更光滑、更致密的凝胶结构和低泛霜、低介电损耗的特点，显著提高了地聚合物的应用性能。但是目前磷酸基地聚合物的应用存在较大的局限性，大多应用在磷酸的酸性条件以及磷酸盐与氢氧化钠共用的强碱体系下并作用于高活性的偏高岭土、粉煤灰和硅灰等，磷酸基地聚合物的作用原理在温和环境下及低活性固体废弃物上的应用亟待探索。
[0003]燃煤渣是工业燃煤锅炉行业中煤在燃煤锅炉中燃烧后残余的废渣。由于利用途径有限，许多未被利用的燃煤渣露天堆放。如果不进行资源化处理，不仅需要占用大量的土地，甚至会引起火灾，也给周边的环境带来了危害和安全隐患。花岗岩石粉是花岗岩石材在工业利用的过程中产生的粉末废料，若不经过收集、处理就随意排放，会对农作物的生长产生抑制，板结农田，使人和动物产生呼吸道疾病，危害极大。因此，如何大量消耗掉堆积的燃煤渣和花岗岩石粉，成为当前固体废弃物资源化利用领域研究的重难点。
[0004]燃煤渣和花岗岩石粉含有较高的硅铝组分，但由于其大多稳定存在于石英、莫来石或长石的晶格结构中，只有部分存在于玻璃相中，导致硅铝组分的溶解速度缓慢，短时间内能够提供的凝胶组分较少，制备出的胶凝材料强度较差，极大程度地限制了燃煤渣和花岗岩石粉的利用。中国专利CN202110974024.7和CN202110974810.7公开了两种对燃煤渣和花岗岩石粉大规模利用并制备胶凝材料的方法。但是上述两种利用方式仍然沿用了高温焙烧的活化手段，并在氧化钙+氢氧化钠的强碱体系下才能实现原料中活性硅铝的浸出并利用了多种复杂的药剂联合增强才得到了性能优异的胶凝材料，因此很大程度上限制了该项技术的工业化推广。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，解决现有技术中燃煤渣或花岗岩石粉的利用能耗高、制备流程复杂的技术问题。
[0006]本专利技术的第一方面提供一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，
包括以下步骤：
[0007]配制原料：将燃煤渣与花岗岩石粉混合均匀，得到混合料A；
[0008]配制化学药剂：将氧化钙与磷酸三钠混合均匀，配制成复合激发剂B；
[0009]机械活化：将混合料A和复合激发剂B混合后粉磨，得到胶凝材料前驱粉体；
[0010]制备净浆：将胶凝材料前驱粉体与水玻璃、水混合均匀，得到净浆；
[0011]成型养护：将净浆进行成型养护，得到固化成型的磷酸基地聚合物胶凝材料。
[0012]本专利技术的第二方面提供一种磷酸基地聚合物，该磷酸基地聚合物通过本专利技术第一方面提供的利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法得到。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0014]本专利技术通过将燃煤渣与花岗岩石粉共同机械活化，在低碱度的钙
‑
硅
‑
磷三元体系下，通过将混合料A钙化，加速可溶性硅铝组分的溶解和缩聚，通过磷酸三钠协同激发，丰富凝胶相的数量与种类，并抑制钙化产生的负面效应；不仅实现了多固废的协同利用，还以花岗岩石粉代替粉磨介质，建立了对原料粉磨时的“自磨体系”，在显著提高粉磨效率和早期强度的同时还能降低经济成本；本专利技术的方法具有简便安全、成本低、能耗较小、固废利用率高、环境友好以及经济效益高的特点；本专利技术制备的胶凝材料早期抗压强度很高且具有较好的抗冻性。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]本专利技术的第一方面提供一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，包括以下步骤：
[0017]S1、配制原料：将燃煤渣与花岗岩石粉混合均匀，得到混合料A；
[0018]S2、配制化学药剂：将氧化钙与磷酸三钠混合均匀，配制成复合激发剂B；
[0019]S3、机械活化：将混合料A和复合激发剂B混合后粉磨，得到胶凝材料前驱粉体；
[0020]S4、制备净浆：将胶凝材料前驱粉体与水玻璃、水混合均匀，得到净浆；
[0021]S5、成型养护：将净浆进行成型养护，得到固化成型的磷酸基地聚合物胶凝材料。
[0022]本专利技术所用化学药剂中各组分在体系中作用为：
[0023]氧化钙：氧化钙在水化过程中会放出热量，在模具型腔内部形成自加热反应体系，同时形成的Ca(OH)2在溶解时使水溶液成碱性，为可溶性硅铝成分的溶解提供有利环境；Ca的引入可以在早期将[PO4]3‑
以磷酸钙系列化合物的形式固定，在生成水泥水化产物(C
‑
S
‑
H或C
‑
(A)
‑
S
‑
H凝胶)的同时为聚合度更高的地聚合反应产物(N
‑
A
‑
S
‑
H凝胶)的形成提供成核位点，并将[PO4]3‑
并入地聚合物的网络结构中形成Si
‑
Al
‑
P的新型凝胶结构，进一步复杂化凝胶相，提高凝胶的聚合程度从而使得胶凝材料的各项性能都得到提升。
[0024]磷酸三钠：磷酸三钠的水解会使溶液偏碱性，为可溶性硅铝成分的溶解提供有利环境。随着钙源的引入，明显降低了料浆的和易性，C
‑
S
‑
H凝胶的水化速率失控，导致大量包裹体产生阻碍了后期地聚合反应的进行。此外，过量的Ca(OH)2可能会增加干收缩和开裂的可能性，破坏三维地聚合物网络的形成。因此磷酸三钠的引入是为了促进地聚合反应的进
行并降低未参与聚合反应的Ca(OH)2的残留量，防止出现过早硬化、鼓胀和开裂等现象。同时，在磷酸三钠的作用下，铝硅酸盐前驱体也可以被聚合生成Si
‑
Al
‑
P凝胶。与传统的地聚合反应产物不同，该凝胶的电荷补偿阳离子不是必需的，因为电荷平衡可由[PO4]3‑
四面体完成，这种形成机理使引入[PO4]3‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：配制原料：将燃煤渣与花岗岩石粉混合均匀，得到混合料A；配制化学药剂：将氧化钙与磷酸三钠混合均匀，配制成复合激发剂B；机械活化：将所述混合料A和所述复合激发剂B混合后粉磨，得到胶凝材料前驱粉体；制备净浆：将所述胶凝材料前驱粉体与水玻璃、水混合均匀，得到净浆；成型养护：将所述净浆进行成型养护，得到固化成型的磷酸基地聚合物胶凝材料。2.根据权利要求1所述利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，其特征在于，所述混合料A中，燃煤渣与花岗岩石粉的质量比为(5～20):1。3.根据权利要求1所述利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，其特征在于，所述混合料A中，燃煤渣与花岗岩石粉的质量比为(5～15):1。4.根据权利要求1所述利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，其特征在于，所述复合激发剂B中，氧化钙与磷酸三钠的质量比为(1～5):1。5.根据权利要求1所述利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，其特征在于，所述复合激发剂B中，氧化钙与...

【专利技术属性】
技术研发人员：包申旭，黄慕洋，张一敏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：