【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于胶凝材料，具体涉及一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，全球密切关注碳减排工作，在这一特殊时期，如何对大宗固废进行安全、环保的处理处置成为了急需解决的问题。其中，固废基胶凝材料展现出了优越的、顺应社会发展趋势的节能减排效果，不但可以做到合理处置大宗固体废弃物、减少固废堆存对土地资源的消耗和对周边环境的污染，还可以将大宗固废变废为宝，转化为建筑材料，进而在某些实际应用场景中替代水泥材料，减少高能耗高污染的水泥用量，从而达到节能减排的效果。预测表明，1990年至2050年间，水泥生产产生的二氧化碳排放量将显著增加260％；普通硅酸盐水泥的生产约占人为二氧化碳排放量的8％，每吨opc产生约0.8吨二氧化碳，这刺激了对低碳水泥的研究。最近的研究表明，低碳水泥替代普通硅酸盐水泥可以减少相关的二氧化碳排放量高达90％，大量研究表明固废基胶凝材料具有取代水泥的可能。
2、硅锰渣是硅锰合金冶炼过程中产生的副产物，每生产一吨硅锰合金，产生约1.2-1.4吨硅锰渣。2022年，全球硅锰渣产量升级至1660万吨。根据所采用的冷却技术，硅锰渣可分为两类：水淬渣，富含玻璃相，具有明显的反应性，已被研究作为胶凝成分的前驱体；慢冷渣，以其结晶结构为特征，通常被作为砂浆或混凝土中的骨料研究。硅锰渣和高炉矿渣的特征具有相似性，与高炉矿渣相比，硅锰渣的cao含量更低，sio2和mn含量较高；硅锰渣属于酸性渣，ca/si比值在0.6-0.75之间。高炉矿渣在低碳水泥生产中已经得到了广泛的研究
技术实现思路
1、为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料及其制备方法。使得相关的工业固体废弃物得以合理有效的无害化、资源化利用，具有低碳环保、成本低廉、力学强度高、环境友好等优点。实现了在低碳胶凝材料中，提升硅锰渣掺量的同时保证优良的力学性能。本专利技术所述硅锰渣基低碳胶凝材料的安定性较好，符合国家标准。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，包括以下质量份数的组分：40-160份硅锰渣微粉、0-160份高炉矿渣微粉、10-20份电石渣微粉、20-40份副产石膏微粉和0-1份外加剂；
4、其中，所述高炉矿渣微粉不等于0；
5、所述硅锰渣微粉和高炉矿渣微粉的比表面积为550-650m2/kg。
6、优选地，所述硅锰渣基低碳胶凝材料，包括以下质量份数的组分：80份硅锰渣微粉、80份高炉矿渣微粉、16份电石渣微粉、24份副产石膏微粉和0.8份外加剂。
7、进一步地，所述硅锰渣微粉、高炉矿渣微粉、电石渣微粉和副产石膏微粉的含水率均为0.01-1％。
8、进一步地，所述电石渣微粉和副产石膏微粉的比表面积为＞500m2/kg。
9、有益效果：在本专利技术中当硅锰渣和高炉矿渣的比表面积在550-650m2/kg之间时，可以达到较好的机械活化程度，最有利于加快水化反应速率，并获得力学性能更好的胶凝材料。这是由于当颗粒比表面积低于550m2/kg时，活性较差，水化反应速率降低，导致其安定性也较差；但当颗粒比表面积高于650m2/kg时，其活性的提高程度随着颗粒的磨细而有所降低，且当颗粒过细时，会发生团聚现象，进而导致胶凝材料的力学性能不升反降。
10、进一步地，所述硅锰渣为冶炼硅锰合金所产生的热熔渣经水淬急冷形成的浅绿色颗粒，分离金属、合金后产生的颗粒状固体废弃物。
11、所述电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。
12、进一步地，所述副产石膏为磷石膏和脱硫石膏中的一种或两种以任意比例的混合。
13、进一步地，所述外加剂为减水剂。
14、更进一步地，所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、脂肪酸系高效减水剂和聚羧酸盐系高效减水剂中的一种或任意几种。
15、本专利技术还提供了一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
16、将硅锰渣和高炉矿渣经烘干粉磨后混合均匀，得到混合微粉；
17、将电石渣和副产石膏经烘干后，粉磨5-15min，然后与减水剂和所述混合微粉混合均匀，即得到所述硅锰渣基低碳胶凝材料。
18、进一步地，所述混合均匀的时间均为5-20min。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术中制备的硅锰渣基低碳胶凝材料的作用机理如下：
21、硅锰渣在电石渣和副产石膏分别做碱激发剂和硫酸盐激发剂的共同作用下，遇水后其所含活性氧化硅、氧化铝等物质溶解，进而与氢氧化钙、硫酸钙等物质发生水化反应。其水化产物主要包括了c-s-h凝胶和钙矾石，这两种水化产物是固化后的胶凝材料力学性能的主要来源。但硅锰渣中钙含量较低，水化速率缓慢，而高炉矿渣中钙含量约为硅锰渣中钙含量的两倍。在相同的电石渣和副产石膏的激发条件下，高炉矿渣表现出更强的水化反应能力，其固化后胶凝材料力学性能也更强。因此，通过调控硅锰渣、高炉矿渣、电石渣和副产石膏在胶凝材料中的比例以及控制硅锰渣微粉和高炉矿渣微粉的比表面积后可得到多种较高力学性能的低碳胶凝材料。
22、本专利技术提供的资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，通过将适当比例的工业固体废弃物硅锰渣和高炉矿渣为原料制得的硅锰渣微粉和高炉矿渣微粉，按照比例加入电石渣和副产石膏混匀后制得。该低碳胶凝材料，具有低碳环保、成本低廉、力学性能好、安定性好等优点，符合国家标准。
23、本专利技术所制备的硅锰渣基低碳胶凝材料的胶结特性更好，强度高，适用于取代普通水泥，制备水泥砂浆、混凝土和充填材料等，且本专利技术所得到的低碳胶凝材料能够有效固化固体废物中的重金属，降低环境污染风险。
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1.一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：40-160份硅锰渣微粉、0-160份高炉矿渣微粉、10-20份电石渣微粉、20-40份副产石膏微粉和0-1份外加剂；
2.根据权利要求1所述的一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：80份硅锰渣微粉、80份高炉矿渣微粉、16份电石渣微粉、24份副产石膏微粉和0.8份外加剂。
3.根据权利要求2所述的一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，其特征在于，所述硅锰渣微粉、高炉矿渣微粉、电石渣微粉和副产石膏微粉的含水率均为0.01-1％。
4.根据权利要求2所述的一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，其特征在于，所述电石渣微粉和副产石膏微粉的比表面积为＞500m2/Kg。
5.根据权利要求4所述的一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，其特征在于，所述副产石膏为磷石膏和脱硫石膏中的一种或两种以任意比例的混合。
6.根据权利要求2所述的一种资源化利用工业
7.一种如权利要求1-6任一项所述的资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述混合均匀的时间均为5-20min。
...【技术特征摘要】
1.一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：40-160份硅锰渣微粉、0-160份高炉矿渣微粉、10-20份电石渣微粉、20-40份副产石膏微粉和0-1份外加剂；
2.根据权利要求1所述的一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：80份硅锰渣微粉、80份高炉矿渣微粉、16份电石渣微粉、24份副产石膏微粉和0.8份外加剂。
3.根据权利要求2所述的一种资源化利用工业固体废弃物的硅锰渣基低碳胶凝材料，其特征在于，所述硅锰渣微粉、高炉矿渣微粉、电石渣微粉和副产石膏微粉的含水率均为0.01-1％。
4.根据权利要求2所述的一种资源化利用工业固...
【专利技术属性】
技术研发人员：乌鹏飞，莫军红，张素娴，张思奇，张松涛，王杰，张彦斌，王志清，倪文，杨佳庆，徐冰，姚俊，
申请(专利权)人：宁夏吉元君泰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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