一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料及其制备方法，属于工业废渣治理技术领域。本发明专利技术以硫酸铝废渣和活性硅铝酸盐作为原料，为工业废渣的处置提供了环保途径，且不会对环境造成污染；通过采用特定质量比的硫酸铝废渣和活性硅铝酸盐，经激发剂激发后可制备具有一定抗压强度和抗拉强度的硬化体，大幅提高了硫酸铝废渣的掺入量，有效利用了硫酸铝废渣；通过添加特定模数和浓度的激发剂，有效控制了所述胶凝材料的泛碱现象；本发明专利技术从节能减排的角度出发，可实现材料的制备原料全为固体废物，极大减少了环境污染；本发明专利技术制备出的无机胶凝材料可以替代传统硅酸盐水泥，在工业废渣资源化和建筑材料制备方面具有良好的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及工业废渣治理
，具体涉及一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]硫酸铝废渣是生产硫酸铝盐时产生的一种固体废弃物，约占硫酸铝产量的20％
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30％，目前硫酸铝废渣的处置方式主要以堆积处置为主，这种处置方式不仅占用土地，其浸出液还对地下水造成了污染；硫酸铝废渣的堆积限制了企业产能的扩大，已成为企业和社会的负担，因此硫酸铝废渣是急待处理的一类污染物，经济有效、规模化利用硫酸铝废渣也是一个需要解决的难题。
[0003]由于硫酸铝废渣中富含二氧化硅并含有一定量的铝，工业上常将其用于制备水玻璃、白炭黑及聚硅酸系列絮凝剂等化工原料与产品，但在这些工业制品的制备过程中通常会产生新的固体废物，废渣的利用率和利用量较低，且成本和能耗高。一些学者尝试将硫酸铝废渣作为掺合料直接添加进水泥中，以此来改善水泥水化作用及机械性能；如加入适量硫酸铝废渣的情况下(＜10％)，可提高水泥28d抗压强度2MPa以上；当硫酸铝废渣以3％
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10％的百分比等量替代部分矿渣做混合材时，可缩短水泥凝结时间，但标准稠度需水量明显增加。还有研究表明，煅烧后的硫酸铝废渣的碱激发活性得到提高，但利用能耗与成本较高，且煅烧过程产生二氧化硫，造成空气污染，难以实现规模化利用。目前硫酸铝废渣在基材中的掺量未突破10％，提高其掺量将有利于该废渣的资源化利用。与此同时，煤矸石、赤泥矿等富含硅铝的尾矿也对环境造成很大负担，这类尾矿经一定技术处理后可产生火山灰活性，在激发剂作用下凝结硬化，也可用做掺入硫酸铝废渣的基材。
[0004]因此，开发一种可大量掺入硫酸铝废渣并具有一定工程应用价值的无机胶凝材料对环境保护与节能减排有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料及其制备方法，所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料具有较好的抗压强度和抗折强度，且可实现硫酸铝废渣的资源化利用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料，包含硫酸铝废渣、活性硅铝酸盐和激发剂；所述硫酸铝废渣与活性硅铝酸盐的质量比为1
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7:3
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9；所述活性硅铝酸盐包含偏高岭土、煅烧活化后的煤矸石、煅烧活化后的赤泥中的至少一种。
[0007]本专利技术所述无机胶凝材料中添加了硫酸铝废渣，为目前硫酸铝废渣的处置提供了环保途径；将低能耗生产的偏高岭土、易造成环境污染的煤矸石、赤泥活化后作为反应粉体，并与硫酸铝废渣混合，充分利用了工业废渣，减少了对环境造成的污染。
[0008]专利技术人进一步发现，通过采用上述特定质量比的硫酸铝废渣和活性硅铝酸盐，能
够有效地控制所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料的抗压强度和抗拉强度，并且可使硫酸铝废渣的利用率最大；若硫酸铝废渣与活性硅铝酸盐的质量比过大(硫酸铝废渣：活性硅铝酸盐＞7:3)，则会导致所述无机胶凝材料发生泛碱现象，且强度＜10MPa，若硫酸铝废渣与活性硅铝酸盐的质量比过小(硫酸铝废渣：活性硅铝酸盐＜1:9)，硫酸铝废渣的利用率较小，不能达到合理利用硫酸铝废渣的效果。
[0009]优选地，所述激发剂为水玻璃。
[0010]需要说明的是，本专利技术所用水玻璃为普通市售钠水玻璃或钾水玻璃，普通市售水玻璃的模数为1.0
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3.3M，本专利技术根据需要调制所需模数。
[0011]更优选地，所述水玻璃的模数为1.0
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2.0M，专利技术人通过实验发现，当水玻璃的模数＞2.0M时，胶体组分的比例较大，水玻璃黏度增大，导致其溶解度减小，硬化时间延长，不利于无机胶凝材料的制备；当水玻璃的模数＜1.0M时，则会导致所述无机胶凝材料强度显著降低。
[0012]更优选地，所述水玻璃的浓度为30
‑
70％，专利技术人通过实验发现，当水玻璃的浓度在此范围内，可有效控制所述无机胶凝材料的泛碱现象。
[0013]本专利技术的另一目的在于提供所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料的制备方法，包含以下步骤：
[0014]S1、将硫酸铝废渣压滤、破碎、干燥，并进行粉碎，即得硫酸铝废渣干燥粉体；
[0015]S2、将偏高岭土、煅烧活化后的煤矸石、煅烧活化后的赤泥中的至少一种进行煅烧，待冷却后再将活化后的料体进行破碎、研磨、过筛，即得活性硅铝酸盐粉体；
[0016]S3、将所述步骤S1中的硫酸铝废渣干燥粉体与所述步骤S2中的活性硅铝酸盐粉体混合；
[0017]S4、将激发剂掺入步骤S3混合粉体中，在室温下搅拌并混合均匀，待浆体硬化后，即得所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料。
[0018]需要说明的是，本专利技术所述步骤S3也可将步骤S1所得的硫酸铝废渣掺入激发剂中，则相应的步骤S4为：将步骤S2所得活性硅铝酸盐粉体与步骤S3混合。
[0019]优选地，所述步骤S1中，硫酸铝废渣的干燥方法为烘干法或置于阳光下晒干。
[0020]优选地，所述步骤S1中，硫酸铝废渣的粉碎方式为球磨法、机械破碎或手动研磨。
[0021]需要说明的是，本专利技术将硫酸铝废渣粉碎的目的为了便于与活性硅铝酸盐混合，因此对硫酸铝废渣研磨的粒径无要求，且本专利技术所述硫酸铝废渣也可不经过干燥处理，不经干燥处理的硫酸铝废渣中存在质量百分比约50％的水分。
[0022]优选地，所述步骤S2中，煅烧温度为600
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800℃，本专利技术所述活性硅铝酸盐在此低温下煅烧获得，生成能耗低，且对环境无污染。
[0023]优选地，所述步骤S2中，煅烧时间为2
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4h。
[0024]本专利技术还提供了所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料在建筑材料制备方面的应用。
[0025]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料，以硫酸铝废渣和活性硅铝酸盐作为原料，为工业废渣的处置提供了环保途径，且不会对环境造成污染；通过采用特定质量比的硫酸铝废渣和活性硅铝酸盐，可制备具有一定抗压强度和抗拉强度的硬化体，有效利用了硫酸铝废渣；通过添加特定模数和浓度的激发剂，有效控制了所述胶凝材料的泛碱现象；本专利技术从节能减排的角度出发，可实现材料的制备原料全为
固体废物，极大减少了环境污染；本专利技术制备出的无机胶凝材料可以替代传统硅酸盐水泥，在工业废渣资源化和建筑材料制备方面具有良好的应用前景。
附图说明
[0026]图1为本专利技术含硫酸铝废渣的无机胶凝材料的制备流程图。
[0027]图2为实施例1中含硫酸铝废渣的无机胶凝材料的SEM图。
[0028]图3为对比例7中无机胶凝材料的SEM图。
具体实施方式
[0029]为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0030]实施例1
[0031]本专利技术所述含硫酸铝废渣本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料，其特征在于，包含硫酸铝废渣、活性硅铝酸盐和激发剂；所述硫酸铝废渣与活性硅铝酸盐的质量比为1
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7:3
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9；所述活性硅铝酸盐包含偏高岭土、煅烧活化后的煤矸石、煅烧活化后的赤泥中的至少一种。2.如权利要求1所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料，其特征在于，所述激发剂为水玻璃。3.如权利要求2所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料，其特征在于，所述水玻璃的模数为1.0
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2.0M。4.如权利要求2所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料，其特征在于，所述水玻璃的浓度为30
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70％。5.如权利要求1所述含硫酸铝废渣的无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、将硫酸铝废渣压滤、破碎、干燥，并进行粉碎，即得硫酸铝废渣干燥粉体；S2、将偏高岭土、煅烧活化后的煤矸石、煅烧活化后的赤泥中的至少一种进行煅烧，待冷却后再将活化后的料体进行破碎、研磨、过筛，即得...

【专利技术属性】
技术研发人员：董腾，王悦，刘文强，王艳，严思华，
申请(专利权)人：董腾，
类型：发明
国别省市：