胶凝材料及其应用制造技术

本申请公开了胶凝材料及其应用。胶凝材料，包含70％～90％配合料A和10％～30％配料B；其中，所述合料A成分包含10％～30％的碱渣和70％～90％的矿渣，所述配料B包含70％～80％原状磷石膏和20％～30％的热活化磷石膏。本技术方案中，原状磷石膏、热活化磷石膏能够相互协同，以提高凝胶强度。以提高凝胶强度。

【技术实现步骤摘要】
胶凝材料及其应用


[0001]本申请涉及固废利用的
，尤其涉及胶凝材料及其应用。

技术介绍

[0002]碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的碱性废渣，呈碱性，碱渣的化学成分以CaO为主，占总量66.5％，SO3和SiO2总量高达20％，其矿物成分以碳酸钙、硫酸钙等钙盐形式存在。
[0003]现在碱渣的资源化利用程度很低，故有效利用碱渣，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益，前景广阔。
[0004]矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品，我国是钢铁大国，每年高炉炼铁产生的矿渣达亿吨，矿渣的化学成分有CaO、SiO2、Al2O3、MgO、MnO、Fe2O3等氧化物和少量硫化物，矿渣化学成分SiO2、CaO和Al2O3含量分别为33.9％、38.6％和15.3％，以硅酸盐和硅铝酸盐的熔融物为主。矿渣的化学成分与水泥的化学成分基本相同，只不过CaO含量较低，而SiO2含量偏高，另外，在CaO含量较高的碱性矿渣中还含有硅酸二钙等成分，所以矿渣本身具有微弱水硬性。矿渣相关的胶凝材料应用广泛，可高效利用固体废物实现绿色循环经济，具有明显的社会效益和经济效益，在回填矿山采空区上前景很好。
[0005]磷石膏是磷肥产业采用湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，磷石膏主要成分为二水硫酸钙(CaSO4·
2H2O)，此外还含有少量其他杂质，呈弱酸性，粘性较强。磷石膏中所含的氟化物、游离磷酸、磷酸盐等杂质是影响磷石膏资源化利用和导致环境污染的主要因素。
[0006]利用碱渣，矿渣等固体废物制备胶凝材料的文献资料较多，学者喻光勇等以脱硫石膏、碱渣和矿渣作为主要原料，配入一定比例的粉煤灰及适量的激发剂，制出的胶凝材料达到了复合32.5水泥的工程标准。研究发现，掺入大约15％的脱硫石膏时，胶凝材料的抗压强度最好；矿渣的掺入量越多，所制得的胶凝材料强度越好由于碱渣、矿渣和脱硫石膏均属于副产物，来源广泛、成本较低，应用于胶凝材料的制备，具有一定的成本优势。
[0007]以上相关技术中，凝胶材料的强度有待提升。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本申请提供胶凝材料及其应用，能够提高强度。
[0009]本申请提供一种胶凝材料，包含70％～90％配合料A和10％～30％配料B；其中，所述合料A成分包含10％～30％的碱渣和70％～90％的矿渣，所述配料B包含70％～80％原状磷石膏和20％～30％的热活化磷石膏。
[0010]应当说明的是，此处热活化磷石膏是指将原状磷石膏进行热处理以活化所得，鉴于热活化的操作过程已为本领域技术人员所了解，在此略述。热活化的温度优选为260～500℃。
[0011]可选地，还包含减水剂，所述减水剂比配合料A的0.5％～2％。
[0012]可选地，水占比配合料A质量的25％～35％。
[0013]第二方面，本申请提供一种如上述胶凝材料的应用，应用于回填矿山采空区的注
浆。
[0014]本申请的凝胶材料，碱渣中的氧化钙组分含量高，而矿渣含量成分上和水泥相同，但其氧化钙含量比起水泥较低，故需要利用碱渣的高氧化钙组分来激发矿渣的高活性，碱渣中存在的大量活化钙离子与矿渣组分混合可以发挥出比单一组分更优良的水硬性胶凝性质。热活化的磷石膏与水发生的水化反应时间短而且可以为胶凝材料提供很好地强度支撑，通过热活化磷石膏与原状磷石膏混合来增加热活化磷石膏凝固时间，且磷石膏提供硫酸钙参与胶凝材料的水化过程，材料中同时含有CaO、SiO2、Al2O3等矿物成分与磷石膏的溶解，产生Ca
2+
、SO
42
‑
、OH
‑
等离子不仅中和了磷石膏的酸性，而且铝酸盐基团的溶解、硫酸钙的溶解以及相对碱性的环境为水化反应提供了优良环境，促进钙矾石，AFt水化硫铝酸钙，C
‑
(Al)
‑
S
‑
H水化铝酸钙凝胶的形成。尤其是一些钙离子与磷石膏中的磷和氟生成磷酸钙和氟化钙，这就将磷石膏的杂质通过化学反应的方法转化为不易溶解的沉淀，而钙矾石、AFt水化硫铝酸钙、C
‑
(Al)
‑
S
‑
H水化铝酸钙凝胶，进一步包裹这些转化为沉淀的杂质以及一些没有转化的杂质。钙矾石和凝胶的形成既转化和稳定磷石膏杂质，其水化产物形成的网状结构又提升胶凝材料的强度。
具体实施方式
[0015]下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0016]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0017]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0018]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0019]<原料来源及具体形式>
[0020]如本文所用，碱渣来源于中国武汉某纯碱工厂的固废产物，矿渣购于昂国集团旗下全资子公司微神科技的为S95级磨细矿渣粉，原状磷石膏来源于湖北三宁化工股份有限公司，减水剂为聚羧酸系高效减水剂、HSB脂肪族高效减水剂或萘系高效减水剂。
[0021]<胶凝材料在回填矿山采空区的注浆的应用>
[0022](1)材料准备：碱渣废物需要粉碎机粉碎过2mm筛，购买的矿渣产品本身为粉末状，原状磷石膏可能存在结块情况则需要粉碎机粉碎过2mm筛，热活化磷石膏为工厂加工处理后的产品本身为粉末状，试验开始前将碱渣，矿渣在65℃恒温干燥箱中储存备用。
[0023](2)配料：按比例将碱渣与矿渣混合搅拌3～5min保证充分混合，配合料A成分占比：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胶凝材料，其特征在于，包含70％～90％配合料A和10％～30％配料B；其中，所述合料A成分包含10％～30％的碱渣和70％～90％的矿渣，所述配料B包含70％～80％原状磷石膏和20％～30％的热活化磷石膏。2.根据权利要求1所述胶凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，郑庞坤，肖衡林，陈卓，吴继伟，缪颖妍，李瑞恒，雷璟劼，余汉龙，陈智，刘永莉，周鑫隆，习磊，钟楚珩，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：