一种电石渣和白泥复合激发固废制备地聚物的方法技术

本发明专利技术公开了一种电石渣和白泥复合激发固废制备地聚物的方法，包括以下步骤：先将电石渣和白泥用水溶解，放置到5℃的恒温箱中静置30min，制备为碱激发剂，然后将聚合物原料在低温搅拌锅中混合均匀，随后将碱激发剂倒入低温搅拌锅在5℃的温度环境下拌合，最后将拌合均匀的聚合物胶凝材料倒入模具并放在振动台排出气泡，放入5℃的恒温养护箱进行养护。本发明专利技术中的碱激发剂取自工业固废，取代了NaOH、水玻璃等常用的造价较高的激发剂，有利于降低成本。同时聚合物原料全部使用固体废弃物，实现了工业固废的高值化利用。了工业固废的高值化利用。了工业固废的高值化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种电石渣和白泥复合激发固废制备地聚物的方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料及固废利用
，具体涉及一种电石渣和白泥复合激发固废制备地聚物的方法。

技术介绍

[0002]硅酸盐水泥再生产过程中消耗大量的能源，并产生大量的二氧化碳。碱激发地质聚合物是将富含SiO2和Al2O3的铝硅酸盐多为补充胶结材料，与碱性溶液混合，以制备无定形至半结晶聚合物产品。近年来，大宗工业固废的产量随着社会发展建设呈不断增长的趋势，无论是露天堆放还是填埋都会占用的大量的土地，污染空气和水源。但是很多工业固废都含有制备地质聚合物所需的SiO2和Al2O3，比如煤矸石、煤气化渣、高铝粉煤灰、废陶瓷粉富含硅质和铝质，硅灰、钢渣、高炉矿渣、废玻璃粉富含硅质，利用上述工业固废制备地质聚合物有利于实现工业固废的高值化利用。
[0003]碱性材料是制备地质聚合物最有效的激发剂，常使用市售试剂制备为硅酸钠、氢氧化钠和两者混合物。硅酸钠溶于水后称为水玻璃。价格昂贵腐蚀性极强，严重阻碍了地质聚合物的广泛应用。因此，使用全部来自工业固废的廉价激发剂，可以在一定程度上减轻对环境的影响。电石渣和白泥，其主要成分为CaO、CaCO3和残碱(NaOH)等，溶于水后碱性较强，两者复合可替代硅酸钠和氢氧化钠作为激发剂使用。
[0004]本专利技术采用以电石渣和白泥作为碱激发剂，以煤矸石、硅灰、煤气化渣、高铝粉煤灰、钢渣、高炉矿渣、废玻璃粉、废陶瓷粉等多种固废为原料，制备地质聚合物，全部材料均取自工业固废，制备出低能耗、低碳排放、环境友好的绿色胶凝材料，实现了工业固废的高值化利用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对目前碱激发制备地质聚合物的激发剂造价高昂且腐蚀性极强的不足之处，提供一种利用电石渣和白泥复合作为碱激发剂激发固废制备地聚物的方法。本专利技术提到的方法成本低，激发效果好，地聚物胶凝材料性能较高。
[0006]本专利技术采用的技术方案：一种电石渣和白泥复合激发固废制备地聚物的方法，包括以下步骤：
[0007](一)电石渣和白泥复合碱激发剂制备
[0008]制备复合碱激发剂的原料包括电石渣、白泥、水。按质量分数计数，电石渣6份，白泥14份，水35份。将电石渣和白泥倒入水中搅拌溶解，然后放置到恒温箱中，设置温度为5℃，静置30min，该步骤的目的是，氢氧化钙的溶解度随温度降低而增大，放置于低于室温的环境中有助于提高溶液中OH
—
离子浓度，进而提高溶液碱性。
[0009]各材料作用如下：电石渣中氧化钙与水反应生成氢氧化钙，形成碱性环境，白泥中残碱(NaOH)含量较高，可达3％～5％，溶于水后溶液呈强碱性，对电石渣和白泥颗粒表面产生更严重的溶蚀破坏，颗粒表面Ca
2+
溶出量加大，两者复合互相促进OH
—
离子的析出，提高溶
液OH
—
离子浓度。电石渣和白泥复合碱激发剂中的OH
—
离子不断析出促进了碱性的增加，加速聚合物原料中SiO2和Al2O3的分解，同时提供充足的钙质，为下一步的水化聚合反应生成C
‑
S
‑
H和C
‑
A
‑
S
‑
H凝胶相提供条件。
[0010]作为优选，电石渣中CaO含量为85％以上，烧失量为20％以下；白泥中CaCO3含量为80％以上，NaOH含量为3％以上，烧失量为30％以下。
[0011]作为优选，电石渣、白泥过200目筛，筛余量小于5％。
[0012](二)固废基地聚物原料制备及配比
[0013]制备固废基地聚物的原料包括煤矸石、硅灰、煤气化渣、高铝粉煤灰、钢渣、高炉矿渣、废玻璃粉、废陶瓷粉。按质量分数计数，煤矸石21份，硅灰3份，煤气化渣18份，高铝粉煤灰17份，钢渣2份，高炉矿渣12份，废玻璃粉7份，废陶瓷粉3份。
[0014]各材料的作用如下：煤矸石、高铝粉煤灰作为铝硅酸盐材料，含有较高比例的高活性SiO2和Al2O3，是聚合物胶凝材料主要的铝质和钙质来源。硅灰、废玻璃粉细度较小，其主要成分为高活性SiO2，可作为聚合物胶凝材料硅质的补充来源。煤气化渣、钢渣除了提供SiO2外，还提供一定的铁相，有利于生成铁铝酸钙，加快凝结速度，提高早期强度。高炉矿渣、废陶瓷粉含有Al2O3，可作为铝质的补充来源，且材料硬度较高，适量的掺加可以改善胶凝材料密实度和结构强度。煤矸石粉和高炉矿渣两者协同作用，容易在高碱性激发剂中溶出铝质和硅质，并在溶液中扩散重组，形成絮凝结构。高炉矿渣、煤气化渣、硅灰三者协同作用，可以调节聚合物胶凝材料的流动度和密实度，三者都具有较高的细度，活性较高，有利于提高胶凝材料的结构强度。煤气化渣、高铝粉煤灰、废陶瓷粉三者协同作用可以调节水化速率。三者含有丰富的铝质和钙质，在复合碱激发溶液中可释出发生反应生水化硅铝酸钙凝胶，有利于聚合物胶凝材料强度的发展。高炉矿渣、硅灰、废陶瓷粉三者协同作用，可以改善胶凝材料浆体的微观结构。一方面，三者粉末颗粒较小，且活性高，具有火山灰效应，在普通硅酸盐水泥中可与水化产物Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙，在聚合物胶凝材料体系中可直接与复合碱激发剂中的Ca(OH)2反应，提高胶凝材料强度。另一方面，由于三者较小的粒度，可以填充水化之后形成的微孔隙，从而增强聚合物胶凝材料密实度。高铝粉煤灰、煤矸石、钢渣三者协同作用，可以与电石渣、白泥反应生成具有早强快硬性质的铁铝酸钙凝胶，通过改变三者的含量比例，可以调节聚合物胶凝材料的凝结时间。高铝粉煤灰、废玻璃粉、硅灰三者协同作用，具有降低收缩和缓凝的效果，可以保持胶凝材料早期强度的情况下，提高后期强度增长率。
[0015]作为优选，煤矸石中SiO2含量为46.5％，Al2O3含量为48.3％，烧失量为11.67％；硅灰中SiO2含量为94.5％以上；煤气化渣中SiO2含量为52％，Al2O3含量为18.3％，Fe2O3含量为在11.7％，烧失量为22.1％；高铝粉煤灰中Al2O3含量为48％以上；高炉矿渣中SiO2含量为28.6％，CaO含量为40.4，Al2O3含量为13.1％；钢渣中SiO2含量为60.4％，Fe2O3含量为在13.2％；废玻璃粉中SiO2含量为82.6％；废陶瓷粉中SiO2含量为68.3％，Al2O3含量为17.2％。
[0016]作为优选，煤矸石、钢渣、废玻璃粉、废陶瓷粉均过200目，筛余量小于3％。
[0017]作为优选，煤气化渣、高炉矿渣、高铝粉煤灰、硅灰过325目筛，筛余量小于3％。
[0018](三)固废基地聚物制备过程
[0019](1)将低温冷却循环槽与低温搅拌锅通过软管相连，开启低温冷却循环槽的电源
开关，启动仪器。
[0020](2)将冷却液(乙二醇)从冷却液入料口倒入低温冷却循环槽中，开启循环开关，使冷却液在低温搅拌锅和低温冷却循环槽之间保持流动。
[0021](3)在温度控制面板中设置低温冷却循环槽温度为5℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电石渣和白泥复合激发固废制备地聚物的方法，其特征在于：包括以下步骤：(一)电石渣和白泥复合碱激发剂制备制备复合碱激发剂的原料包括电石渣、白泥、水；按质量分数计数，电石渣6份，白泥14份，水35份；将电石渣和白泥倒入水中搅拌溶解，然后放置到恒温箱中，设置温度为5℃，静置30min；(二)全固废聚合物胶凝材料原料制备及配比制备全固废聚合物胶凝材料的原料包括煤矸石、硅灰、煤气化渣、高铝粉煤灰、钢渣、高炉矿渣、废玻璃粉、废陶瓷粉；按质量分数计数，煤矸石21份，硅灰3份，煤气化渣18份，高铝粉煤灰17份，钢渣2份，高炉矿渣12份，废玻璃粉7份，废陶瓷粉3份；(三)固废基地聚物制备过程(1)将低温冷却循环槽与低温搅拌锅通过软管相连，开启低温冷却循环槽的电源开关，启动仪器；(2)将冷却液从冷却液入料口倒入低温冷却循环槽中，开启循环开关，使冷却液在低温搅拌锅和低温冷却循环槽之间保持流动；(3)在温度控制面板中设置低温冷却循环槽温度为5℃，启动制冷开关，降温30min，使低温搅拌锅温度降至5℃且保持稳定；(4)将聚合物原料按比例称取好，倒入低温搅拌锅中，低速搅拌2min使原料混合均匀，搅拌速度为150r/min；(5)从恒温箱中取出配制好的电石渣和白泥复合激发剂，快速搅拌至悬浊液状，使电石渣和白泥均匀的分散在溶液中，然后迅速倒入低温搅拌锅中，先开启低速搅拌开关低速搅拌1min，搅拌速度150r/min；随后开启高速搅拌开关高速搅拌1min，搅拌速度300r/min；(6)依次关闭低温冷却循环槽的制冷开关、循环开关和电源开关，然后将搅拌好的聚合物胶凝材料迅速倒入模具中，在振动台上振动30s，排出气泡，抹平试件表面，随后放入恒温相中，设置养护温度为5<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张菊，闫长旺，刘畅，刘曙光，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：