用于混凝土的二次铝灰及其处理方法技术

本发明专利技术公开了用于混凝土的二次铝灰及其处理方法，涉及混凝土技术领域。处理方法包括以下步骤：(1)将二次铝灰粉磨至45μm筛筛余≤30wt％；(2)将粉磨后的二次铝灰脱氧；(3)将脱氧后的二次铝灰与碱液按照1：(3

【技术实现步骤摘要】
用于混凝土的二次铝灰及其处理方法


[0001]本专利技术涉及混凝土
，尤其涉及一种用于混凝土的二次铝灰及其处理方法。

技术介绍

[0002]二次铝灰是铝工业产生的一种危险固体废弃物。其主要成分为单质铝、氧化铝、氮化铝，此外还包括一些盐(氟化盐和氯化盐等)和二氧化硅等。二次铝灰可与水或潮湿空气中的水反应产生有毒，有害，易燃，恶臭气体，如NH3，CH4，PH3，H2，H2S等。因此，对二次铝灰的处理是必要的。
[0003]目前一种常见的二次铝灰的处置方式是水解法，即将二次铝灰与液态介质(水、碱液等)混合发生化学反应，氮化铝、单质铝及其化合物进行水解，产物主要为偏铝酸盐和滤渣。但目前这种水解法得到废渣难以应用在混凝土领域，其主要原因有：1，现有的二次铝灰处理工艺没有将氮化铝、单质铝等处理完全，在混凝土的碱性环境下，少量氮化铝、单质铝会继续发生水解反应，生成大量氨和氢，使混凝土体积膨胀，强度降低。尤其是专利技术人通过研究发现，某些铝单质外往往包覆一层氧化铝层，这就导致其在常规处理过程中无法反应。而氧化铝在混凝土水化过程中又会与胶凝材料发生反应，破坏包覆结构，导致被氧化铝包覆的铝单质与水发生反应，产生氢气，破坏混凝土的结构，降低其强度。具体的，用现有的二次铝灰处理工艺处理过的没有完全水解的二次铝灰，若替代水泥达5％，会使强度下降67％左右，若替代水泥达15％，强度仅为纯水泥的13％。2，现有的处理工艺难以有效去除二次铝灰中的盐，导致应用于混凝土以后Cl含量过高，腐蚀钢结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种用于混凝土的二次铝灰的处理方法，其可有效提升二次铝灰在混凝土中的掺量。
[0005]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种用于混凝土的二次铝灰。
[0006]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种混凝土。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于混凝土的二次铝灰的处理方法，其包括以下步骤：
[0008](1)将二次铝灰粉磨至45μm筛筛余≤30wt％；
[0009](2)将粉磨后的二次铝灰脱氧；
[0010](3)将脱氧后的二次铝灰与碱液按照1：(3
‑
10)的重量比混合，并在80
‑
100℃水解3
‑
10h，得到中间体系；
[0011](4)在所述中间体系中加入氢氧化钙和氢氧化钠，并在100
‑
200℃、0.1
‑
1.55MPa下水解2
‑
4h，固液分离洗涤后得到用于混凝土的二次铝灰成品；
[0012]其中，步骤(4)中，氢氧化钙的加入量为脱氧后二次铝灰的2
‑
20wt％，氢氧化钠的加入量为脱氧后二次铝灰的1
‑
5wt％。
[0013]作为上述技术方案的改进，步骤(1)中，粉磨后二次铝灰的粒径符合下述关系式：(D90
‑
D10)/(D50
‑
D10)≤2。
[0014]作为上述技术方案的改进，步骤(1)中，二次铝灰时加入其重量0.01
‑
0.1wt％的助磨剂；
[0015]所述助磨剂包括以下重量比的组分：乙二醇20
‑
30％，硬质酸钠10
‑
20％，二乙二醇10
‑
50％，水10
‑
60％。
[0016]作为上述技术方案的改进，步骤(2)中，将粉磨后的二次铝灰与水按照1：(2
‑
10)的重量比混合，在60
‑
90℃下搅拌反应1
‑
30min，固液分离后得到脱氧后的二次铝灰。
[0017]作为上述技术方案的改进，步骤(2)中，二次铝灰与水的重量比为1：(3
‑
6)，反应时间为10
‑
20min，反应温度为80
‑
90℃。
[0018]作为上述技术方案的改进，步骤(2)中，在反应装置中设置超声波换能器，以对二次铝灰和水进行超声处理。
[0019]作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，所述碱液为氢氧化钠水溶液，其浓度为1
‑
50g/L。
[0020]作为上述技术方案的改进，步骤(4)中，所述氢氧化钙的加入量为脱氧后二次铝灰的12
‑
20wt％，反应温度为150
‑
200℃，压力为1
‑
1.2MPa，反应时间为2.5
‑
3.5h。
[0021]相应的，本专利技术还公开了一种用于混凝土的二次铝灰，其经过如上述的处理方法处理。
[0022]相应的，本专利技术还公开了一种混凝土，其特征在于，其包括如权利要求9所述的二次铝灰，其含量为5
‑
20wt％。
[0023]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0024]1.本专利技术中的用于混凝土的二次铝灰的处理方法，一者通过粉磨有效打破了包覆结构，使得铝单质等更易与氢氧化钠等接触反应，实现了二次铝灰中有害介质的脱除；二者通过在水解阶段采用高温高压的反应条件，使得水解反应程度更加完全。通过以上两种手段的结合，使得处理后得到的二次铝灰中氮化铝、单质铝等有害物质的含量极低，在混凝土碱性条件下无气体产生，实现了二次铝灰在混凝土中的高掺量应用。
[0025]2.本专利技术的用于混凝土的二次铝灰的处理方法，通过引入特定的助磨剂，将粉磨后二次铝灰的粒径控制到特定范围，起到了充分打破包覆结构的作用。同时通过在脱氧阶段采用80
‑
90℃的水进行反应，有效去除了二次铝灰中的盐，防止混凝土中Cl含量过高，腐蚀钢结构。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式对本专利技术作进一步地详细描述。
[0027]本专利技术公开了一种用于混凝土的二次铝灰的处理方法，其包括以下步骤：
[0028]S1：将二次铝灰粉磨至45μm筛筛余≤30wt％；
[0029]具体的，将二次铝灰置入球磨机或立磨机进行粉磨，粉磨后控制45μm筛筛余≤30wt％，通过粉磨，可有效破坏氧化铝层对铝单质的包覆，使后续水解速度加快，水解程度更加彻底。
[0030]优选的，在本专利技术的一个实施例，在粉磨的过程中加入助磨剂，助磨剂的加入量为二次铝灰的0.01
‑
0.1wt％，示例性的为0.02wt％、0.03wt％、0.05wt％、0.07wt％、0.09wt％，但不限于此。通过引入助磨剂，可降低粉磨能耗，同时优化粉磨后二次铝灰的粒度分布。具体的，助磨剂可选用水泥领域常见的助磨剂，但不限于此。
[0031]优选的，在本专利技术的一个实施例之中，助磨剂包括以下重量比的组分：乙二醇20
‑
30％，硬质酸钠10
‑
20％，二乙二醇10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于混凝土的二次铝灰的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二次铝灰粉磨至45μm筛筛余≤30wt％；(2)将粉磨后的二次铝灰脱氧；(3)将脱氧后的二次铝灰与碱液按照1：(3
‑
10)的重量比混合，并在80
‑
100℃反应3
‑
10h，得到中间体系；(4)在所述中间体系中加入氢氧化钙和氢氧化钠，并在100
‑
200℃、0.1
‑
1.55MPa下反应2
‑
4h，固液分离洗涤后得到用于混凝土的二次铝灰成品；其中，步骤(4)中，氢氧化钙的加入量为脱氧后二次铝灰的2
‑
20wt％，氢氧化钠的加入量为脱氧后二次铝灰的1
‑
5wt％。2.如权利要求1所述的用于混凝土的二次铝灰的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，粉磨后二次铝灰的粒径符合下述关系式：(D90
‑
D10)/(D50
‑
D10)≤2。3.如权利要求1或2所述的用于混凝土的二次铝灰的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，二次铝灰时加入其重量0.01
‑
0.1wt％的助磨剂；所述助磨剂包括以下重量比的组分：乙二醇20
‑
30％，硬质酸钠10
‑
20％，二乙二醇10
‑
50％，水10
‑
60％。4.如权利要求2所述的用于混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大康，邝文辉，张玉露，赵军利，王思义，
申请(专利权)人：广东至道先进土木工程材料技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：