一种纳米混凝土添加剂及制备方法技术

以钙中和多晶硅固废为原料，沉降法脱渣、洗涤法脱盐，干燥、破碎后得到纳米硅酸钙混凝土添加剂。该混凝土添加剂是混凝土纳米～微米微观级配之理想添加。可有效提高混凝土微观密实度，获得优异力学及抗渗透之混凝土制品。亦可为塑料、橡胶等纳米填料。橡胶等纳米填料。橡胶等纳米填料。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米混凝土添加剂及制备方法


[0001]硅酸盐、纳米硅酸钙，物理分离，混凝土纳米～微米级配添加剂。

技术介绍

[0002]制备硅酸钙的常用方法有高温熔融和蒸压反应两类，原料以氧化硅或含氧化硅的物质为硅原，钙原多选碳酸钙，氧化钙，氢氧化钙，电石渣等。耐高温莫来石以氧化硅为硅原，以氧化钙为钙原，经高温融融反应而成。加气混凝土以粉煤灰或石英砂为硅原，以氧化钙为钙原，经制浆、发泡、蒸压反应而成。为了获得颗粒度很细的硅酸钙材料，上述方法制备的硅酸钙需经成本很高的精磨，尤其是颗粒度小于1um精磨成本更高。为了获得颗粒细小的硅酸钙，也有以氧化硅、氧化钙高水量长时间蒸压反应，但硅酸钙结晶粒径控制很难，实际产品粒径很难小于1um。纳米级硅酸钙一般采用液相反应，以可溶性硅酸盐，可溶或微溶性钙盐或氧化钙、氢氧化钙反应得到，比较常见的可溶性硅酸盐是硅酸钠、硅酸钾，其溶解物俗称水玻璃。由于这种原料价格偏高，因此，纳米级硅酸钙价格一般都很高。高强混凝土需要宏观、微观、纳米的全域合理级配，尤其是纳米～微米级的级配，其影响更加突出。混凝土领域大规模使用纳米硅酸钙添加剂前提有二，其一，产能大，具备供应能力。其二，单价低、原料不贵，生产成本不高。混凝土行业添加剂用量大，价格高即意味可选择的途径增加，可替代产品增多。因此，产品单价高则必然失去其实际商业价值。

技术实现思路

[0003]钙中和多晶硅固废是液体或气体的氯硅烷SiH3Cl；二氯硅烷SiH2Cl2；三氯氢硅SiHCl3与氢氧化钙反应产物，含有大量粒径＜100nm的硅酸钙。这种纳米级硅酸钙正是高强混凝土纳米～微米微观级配理想的填料。重要的是以固废为原料，明显产能够大、成本够低，具有可以预见的商业价值。然，钙中和多晶硅固废除上述纳米级硅酸钙外，也包含氯化钙、硅单质金属粉末。氯化钙不仅对混凝土中钢筋等金属材料腐蚀严重，而且还影响混凝土初、终凝时间，对混凝土后期强度也产生影响。单质硅金属粉末并不稳定、有一定活性。在水泥水化反应时，尤其是水化热达到一定温度时，可能参与反应，放出氢气，有严重破坏混凝土结构的风险。因此，去除钙中和多晶硅固废所含氯化钙及硅金属粉末，是本技术方案的核心内容。
[0004]氯化钙是易溶于水的盐。因此，采用水洗的技术手段加以去除。单质硅金属粉末与纳米硅酸钙密度差异大，在水中悬浮停留时间有较大差异，可以采用沉降技术手段予以分离。具体的：
①
含水率为P的钙中和多晶硅固废，经定量喂料机以W/分钟流量入预混罐，水以每分钟6~8W(1
‑
1.15P)/分钟流量入预混罐，预混罐搅拌转速≥75转/分钟，
②
预混罐高液位溢出的浆料入沉淀罐，沉淀罐搅拌转速≤30转/分钟，
③
沉淀罐高液位溢出的浆料去固液分离，固体经离心脱水、干燥、破碎得到纳米硅酸钙混凝土添加剂。
[0005]设计了如图1所示流程，其中：预混罐将原料调制成合适的浆料；沉淀罐分离硅酸钙与金属硅粉及其他渣质；固液分离后离心脱水分离氯化钙等可溶性物质；
进一步优化，一种纳米硅酸钙混凝土添加剂制备方法，其特征是：以钙中和多晶硅固废为原料，沉降法脱渣、洗涤法脱盐、经干燥、破碎，物理分离得到粒径集中分布在60~80纳米的硅酸钙；由
①
含水率为P的钙中和多晶硅固废，经定量喂料机以W/分钟流量入预混罐，同时水以每分钟6~8W(1
‑
1.15P)/分钟流量入预混罐，预混成浆料，
②
预混罐高液位溢出的浆料入沉淀罐，
③
沉淀罐高液位溢出的浆料去固液分离，
④
固、液分离得到的固体，经离心脱水、干燥、破碎后得到纳米硅酸钙混凝土添加剂。所述钙中和多晶硅固废，其特征是：西门子法、改良西门子法多晶硅尾废，经氧化钙、氢氧化钙中和，固、液分离后的工业固废。所述预混，其特征是：预混罐搅拌转速≥75转/分钟。所述沉淀，其特征是：沉淀罐搅拌转速≤30转/分钟。所述固液分离，其特征是：真空皮带固液分离。所述离心脱水、干燥、破碎其特征是：以脱水离心机脱水后，干燥到自由水≤3％，冲击式破碎机破碎。
附图说明
[0006]图1：纳米硅酸钙物理分离工艺及设备示意图具体实施例1以具体生产为例，结合附图，见图1，详细阐述一种混凝土添加剂及制备方法。
[0007]如图1，含水率为73%的钙中和多晶硅固废，经定量喂料机以50Kg/分钟流量入预混罐，同时水以50Kg/分钟流量入预混罐，预混罐搅拌转速≥75转/分钟预混成浆料。预混罐高液位溢出口溢出的浆料，入沉淀罐，沉淀罐搅拌转速≤30转/分钟，沉淀罐高液位溢出口溢出的浆料去真空皮带进行固液分离。固、液分离得到的固体物入脱水离心机，经脱水离心机脱水后的脱水干物质入烘干窑炉，干燥到自由水≤3％，出窑后经冲击式破碎机破碎、装袋，得到纳米硅酸钙混凝土添加剂成品。
[0008]成品检测：粒径分布集中在60~80nm，60~80nm粒径占总量＞85%。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米硅酸钙混凝土添加剂制备方法，其特征是：以钙中和多晶硅固废为原料，沉降法脱渣、洗涤法脱盐、经干燥、破碎，物理分离得到粒径集中分布在60~80纳米的硅酸钙，由
①
含水率为P的钙中和多晶硅固废，经定量喂料机以W/分钟流量入预混罐，同时水以每分钟6~8W（1
‑
1.15P)/分钟流量入预混罐，预混成浆料，
②
预混罐高液位溢出的浆料入沉淀罐，
③
沉淀罐高液位溢出的浆料去固液分离，
④
固、液分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏强，龚小平，
申请(专利权)人：乌鲁木齐利固科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：