一种赤泥基低碳复合水泥及其制备方法技术

本发明专利技术涉及新型低碳复合水泥和固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种赤泥基低碳复合水泥及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥基低碳复合水泥及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新型低碳复合水泥和固体废弃物资源化利用
，具体涉及一种赤泥基低碳复合水泥及其制备方法
。

技术介绍

[0002]水泥是一种重要的建筑材料，我国社会经济的建设离不开水泥的有力支撑
。
然而，传统水泥的生产工艺具有高排放
、
高能耗以及资源依赖的缺陷，与低碳发展理念并不相符，因此，对于低碳水泥的研发就变得尤为重要
。
[0003]碱激发水泥是一种以碱激发技术为基础制备得到的低碳环保水泥，包括碱激发矿渣水泥和地质聚合物水泥等，其多由粉煤灰
、
矿粉等工业废渣或天然矿物与一定量的激发剂配制而成，与普通硅酸盐水泥相比，制备碱激发水泥的
CO2排放量可降低
70
％左右
。
然而，在实际应用时，与传统硅酸盐水泥加水拌和硬化的方法相比，碱激发水泥则需要加入较大用量的碱激发剂才能凝结固化
。
目前，制备碱激发水泥时应用最多的碱激发剂为由固态碱粉末
(
氢氧化钠或氢氧化钾
)
与速溶硅酸钠混合而成的碱性激发剂
。
此类碱激发剂的使用使得碱激发水泥的制造成本明显增加，限制了碱激发水泥的推广和使用
。
[0004]赤泥是氧化铝生产过程中排放的强碱性固体废弃物，每生产1吨氧化铝就会附带产生1～
1.5
吨赤泥，赤泥的堆置不但浪费土地资源，而且由于其高碱性的性质，赤泥的化学成分还会渗入到土壤和地下水中，严重污染赤泥堆置场地周边的生态环境
。
因此，急需研发一种可以低成本
、
无害化大宗消纳利用赤泥的方法
。
[0005]虽然目前已有将赤泥应用于制备路基水稳层材料或混凝土等建筑材料的现有技术，但是由于赤泥具有强碱性，作为结构材料在建材领域利用时，容易出现泛霜现象，故在制备结构材料时还需对其进行去碱化预处理，这使得制备工艺更为复杂；而且，由于赤泥中含有的一些微量元素如镭
、
钍
、
钾等具有放射性，若直接用于路基等建材会导致辐射超标，但是降低赤泥辐射又存在成本太高的问题，这使得赤泥在应用于建筑材料时的掺入量受到限制，一般低于所制备材料总质量的
20
％
。
综上，赤泥的强碱性和放射性均使赤泥的再利用受限，导致制铝工业生产的赤泥堆积越来越多，对生态环境和生命健康造成严重威胁
。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术提供一种赤泥基低碳复合水泥及其制备方法，该赤泥基低碳复合水泥中赤泥掺量大于
30wt
％，碱激发剂用量仅为
3wt
％～
8wt
％，且抗压强度
≥
硅酸盐
425
水泥或硅酸盐
525
水泥的抗压强度；该赤泥基低碳复合水泥的制备方法简单，无需进行高温煅烧，真正实现了水泥的低碳
、
低能耗
、
低成本的绿色环保制备
。
[0007]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种赤泥基低碳复合水泥，原料包括：
[0008]胶凝组分：包括赤泥
30wt
％～
65wt
％
、
辅助性胶凝材料
10wt
％～
50wt
％
、
石膏基固废
5wt
％～
20wt
％；
[0009]激发剂组分：包括碱激发剂，所述激发剂组分的质量为所述胶凝组分质量的3％～
8
％；
[0010]外加剂组分：包括缓凝剂和界面增强剂；
[0011]其中，所述辅助性胶凝材料包括活性硅酸盐和活性硅铝酸盐中的至少一种；所述赤泥的粒径为
48
～
74
μ
m。
[0012]本专利技术提供的赤泥基低碳复合水泥以赤泥
、
辅助性胶凝材料和石膏基固废作为胶凝组分，其中，赤泥的粒径为
48
～
74
μ
m
，粒径过大则无法释放赤泥的碱性和活性，粒径过小则在后续使用时使需水量变大，进而影响水泥的力学性能；在该赤泥基低碳复合水泥中，赤泥和碱激发剂共同释放形成碱性环境，辅助性胶凝材料和石膏基固废原料在碱性环境下解聚溶出，溶出形成的离子态物质进一步重组形成二维和三维的聚合硅铝酸盐材料，此材料具有胶凝特性，可以将微反应的赤泥
、
石膏基固废等原料胶凝在一起并包裹在该材料内部，进而抑制有害物质和放射性的溢出；本专利技术将具有强碱性的赤泥作为基础激发剂，进而使成本较高的碱激发剂的用量降低至
3wt
％～
8wt
％，节约了生产成本；另外，本专利技术以缓凝剂和界面增强剂作为外加剂使用，其中，缓凝剂的加入可以对水泥的水化凝结起到一定的延缓作用，进而避免水泥表面凝结过快而出现的干裂现象；对于界面增强剂，由于在赤泥基低碳复合水泥实际发生水化反应时，并非百分百的原料都能完全反应，此时，在发生反应的原料和未发生反应的原料之间会产生界面过渡区域，对水泥最终的力学性能造成影响，而界面增强剂的添加可以增加界面过渡区域的强度，从而降低界面过渡区域对赤泥基低碳复合水泥力学性能的影响
。
[0013]结合第一方面，所述缓凝剂的质量为所述胶凝组分质量的
0.1
％～1％，优选为
0.5
％
。
[0014]结合第一方面，所述界面增强剂的质量为所述胶凝组分质量的
0.2
％～
0.5
％
。
[0015]上述用量范围的缓凝剂和界面增强剂可以使所得赤泥基低碳复合水泥的综合力学性能更优
。
[0016]结合第一方面，所述缓凝剂为羧甲基纤维素钠
、
酒石酸和六偏磷酸钠中的至少一种
。
上述缓凝剂具有优异的缓凝特性，同时对水泥产品的强度基本无影响
。
[0017]结合第一方面，所述界面增强剂为黄原胶
、
三乙胺
、
硅烷偶联剂
、
硼砂和偏铝酸钠中的至少一种
。
专利技术人在研究过程中发现，上述界面增强剂在掺量较低的情况下即可产生提强作用，还可抑制水泥试块的开裂，同时不影响水泥产品的凝结时间
。
[0018]结合第一方面，所述赤泥包括拜耳法赤泥
、
烧结法赤泥和联合法赤泥中的至少一种
。
根据铝工业生产工艺的不同，会得到不同类型的赤泥，比如拜耳法赤泥
、
烧结法赤泥和联合法赤泥，本专利技术提供的赤泥基低碳复合水泥可实现对任一类型赤泥的应用
。
[0019]结合第一方面，所述辅助性胶凝材料的粒径不大于...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种赤泥基低碳复合水泥，其特征在于，原料包括：胶凝组分：包括赤泥
30wt
％～
65wt
％
、
辅助性胶凝材料
10wt
％～
50wt
％
、
石膏基固废
5wt
％～
20wt
％；激发剂组分：包括碱激发剂，所述激发剂组分的质量为所述胶凝组分质量的3％～8％；外加剂组分：包括缓凝剂和界面增强剂；其中，所述辅助性胶凝材料包括活性硅酸盐和活性硅铝酸盐中的至少一种；所述赤泥的粒径为
48
～
74
μ
m。2.
如权利要求1所述的赤泥基低碳复合水泥，其特征在于，所述缓凝剂的质量为所述胶凝组分质量的
0.1
％～1％；和
/
或所述界面增强剂的质量为所述胶凝组分质量的为
0.2
％～
0.5
％
。3.
如权利要求2所述的赤泥基低碳复合水泥，其特征在于，所述缓凝剂为羧甲基纤维素钠
、
酒石酸和六偏磷酸钠中的至少一种；和
/
或所述界面增强剂为黄原胶
、
三乙胺
、
硅烷偶联剂
、
硼砂和偏铝酸钠中的至少一种
。4.
如权利要求1所述的赤泥基低碳复合水泥，其特征在于，所述赤泥包括拜耳法赤泥
、
烧结法赤泥和联合法赤泥中的至少一种
。5.
如权利要求1所述的赤泥基低碳复合水泥，其特征在于，所述辅助性胶凝材料的粒径不大于
48
μ
m
；和
/

【专利技术属性】
技术研发人员：邵宁宁，孔凡龙，张作泰，
申请(专利权)人：南方工业技术研究院深圳，
类型：发明
国别省市：