【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固废资源化利用，尤其涉及一种粉煤灰基水化硅酸钙及其制备方法和用途。
技术介绍
1、水化硅酸钙(c-s-h)的基本组成是xcao·sio2·yh2o，其组成复杂，钙硅摩尔比在0.6-2.0之间。水化硅酸钙是硅酸盐水泥的主要水化产物，是水泥混凝土强度的主要来源。人工合成的水化硅酸钙掺入到混凝土中与减水剂及活性掺合剂共同使用，可促进水泥水化，改善水泥石的结构与强度，使混凝土获得更好的强度与性能。人工合成的水化硅酸钙疏松多孔且富含活性钙，不但可吸附固化部分重金属离子，同时也可吸附回收污水中的磷及氨氮等，因而，近年人们已开始研究探索其用于水处理和生态修复领域。此外，水化硅酸钙中的硅和钙大部分为枸溶性，易于被植物吸收。而硅和钙均是植物生长所必须的中量元素，因此水化硅酸钙也是土壤改良材料中非常重要的一种原料组分。
2、cn107673362a公开了一种水化硅酸钙的制备方法，将硅酸钠溶液、硝酸钙溶液和水三者的混合液置于塑料容器并超声混匀，然后加入氢氧化钠溶液，使混合溶液ph>13，制备了纯度较高的水化硅酸钙；cn112250076a公开了一种纳米水化硅酸钙的制备方法，以硅酸钠溶液、硝酸钙溶液为原料通过逐步滴加的混合方式制备了纳米级水化硅酸钙；cn106542551a公开了一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，将生石灰、粉煤灰和水配料混合，加入5g/l～100g/l的naoh调节料浆的ph值，在温度为120℃～260℃的高压密闭容器中反应0.5h～12h，经过固液分离得到水泥混凝土用的水化硅酸钙。
3、目前以
4、因此，寻求一种工艺简单、成本低廉、性能突出，尤其是不含钾或钠的水化硅酸钙的制备方法对其作为工业产品的大规模应用意义重大。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种粉煤灰基水化硅酸钙及其制备方法和用途，所述制备方法工艺相对简单，原料来源于固体废弃物粉煤灰，且制备过程不需添加含钾或钠的碱液，产品无需洗涤，用于水泥或混凝土时不会出现返碱现象，对土壤及农作物安全无害，制备时间短，产能高，具有非常好的应用前景。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种粉煤灰基水化硅酸钙的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)混合钙源、粉煤灰和水，得到混合浆料；
5、(2)步骤(1)所述混合浆料进行热活化，得到活化浆料；
6、(3)步骤(2)所述活化浆料依次经水热反应、液固分离和干燥，得到所述粉煤灰基水化硅酸钙。
7、本专利技术所述的粉煤灰基水化硅酸钙的制备方法以粉煤灰作为硅源原料，含钙化合物作为钙源原料，将二者以一定比例加入水中得到混合浆料，再通过特殊的热活化(升温-恒温-冷却)-水热反应过程，将粉煤灰转变为具有疏松多孔结构、高活性的水化硅酸钙，制得粉煤灰基水化硅酸钙中结晶态托贝莫来石所占比例为10-40％。本专利技术以固体废弃物为原料来源，且制备过程不需添加含钾或钠的碱液，工艺简单，成本低廉，安全高效，是一种非常有使用前景的制备方法。
8、优选地，步骤(1)所述钙源为以氧化钙为主要成分的工业原料。
9、优选地，所述钙源包括氢氧化钙、石灰、磷酸钙或硫酸钙中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：氢氧化钙和石灰的组合，磷酸钙和硫酸钙的组合，氢氧化钙和磷酸钙的组合或硫酸钙、氢氧化钙和石灰三者的组合。
10、本专利技术所述钙源包括氢氧化钙、石灰、磷酸钙或硫酸钙中的任意一种或至少两种的组合，虽然也属于碱性物质，但其中含有的钙离子与现有技术使用的含钾或钠的碱液不同。本专利技术得到的粉煤灰基水化硅酸钙在用于水泥或混凝土时不会出现返碱现象，对土壤及农作物安全无害。
11、优选地，步骤(1)所述钙源中的cao与粉煤灰中的sio2的摩尔比为(0.4-1.4):1，例如可以是0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1或1.4:1，以及上述数值之外的其他数值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。该摩尔比优选为(0.8-1.1):1。
12、本专利技术优选所述钙源中的cao与粉煤灰中的sio2的摩尔比为(0.4-1.4):1，可以增加产品中枸溶性二氧化硅的含量，亦可以调节产品的比表面积、孔隙率等微观形貌。
13、优选地，步骤(1)所述混合浆料的固液比为1:(10-40)g/ml，例如可以是1:10g/ml、1:15g/ml、1:20g/ml、1:25g/ml、1:30g/ml、1:35g/ml或1:40g/ml，以及上述数值之外的其他数值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。该质量体积比优选为1:(15-25)g/ml。
14、本专利技术所述混合浆料的固液比对水化硅酸钙的制备非常关键，当质量体积比过高时，混合浆料反应物之间难以混合均匀，反应不充分，当质量体积比过低时，则造成过多能耗。
15、优选地，步骤(2)所述热活化包括升温段、恒温段和降温段，其中降温段是热活化的关键步骤，必不可少。在热活化过程中，粉煤灰中硅氧四面体的结构类型发生改变，转变成了更易转化为水化硅酸钙的结构，反应活性大大增强，从而为下一步水热合成水化硅酸钙奠定结构基础。如不预先进行热活化，而直接进行水热反应，相同条件下水化硅酸钙中结晶态托贝莫来石的含量会降低，同时水化硅酸钙的收率会显著降低。
16、优选地，所述升温段的升温速率为1-10℃/min，例如可以是1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min或10℃/min等，以及上述数值之外的其他数值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。
17、优选地，所述恒温段的温度为150-250℃，例如可以是150℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃或250℃，以及上述数值之外的其他数值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。该温度优选为180-200℃。
18、本专利技术中所述恒温段的温度过低，热活化的反应速率太慢，转化率太低，得到的粉煤灰基水化硅酸钙中托贝莫来石晶体含量和枸溶性二氧化硅含量较低；恒温段的温度过高，制备粉煤灰基水化硅酸钙的工业成本较大。
19、优选地，所述恒温段的时间为0-1h，例如可以是0h、0.1h、0.2h、0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h，以及上述数值之外的其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粉煤灰基水化硅酸钙的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钙源为以氧化钙为主要成分的工业原料；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钙源中的CaO与粉煤灰中的SiO2的摩尔比为(0.4-1.4):1，优选为(0.8-1.1):1。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合浆料的固液比为1:(10-40)g/mL，优选为1:(15-25)g/mL。
5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热活化包括升温段、恒温段和降温段；
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述水热反应的温度为150-250℃，优选为180-220℃。
7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述水热反应的时间为0.5-6h，优选为1-3h。
8.一种粉煤灰基水化硅酸钙，其特征在于，所述粉煤灰基水化硅酸钙采
9.根据权利要求8所述的粉煤灰基水化硅酸钙，其特征在于，所述粉煤灰基水化硅酸钙中结晶态托贝莫来石所占比例为10-40％。
10.一种如权利要求8或9所述的粉煤灰基水化硅酸钙在建筑材料、吸附材料、土壤改良材料、保温隔热材料、隔音材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰基水化硅酸钙的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钙源为以氧化钙为主要成分的工业原料；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钙源中的cao与粉煤灰中的sio2的摩尔比为(0.4-1.4):1，优选为(0.8-1.1):1。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合浆料的固液比为1:(10-40)g/ml，优选为1:(15-25)g/ml。
5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热活化包括升温段、恒温段和降温段；
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：马淑花，侯轩，王晓辉，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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