一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法技术

本发明专利技术公开一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，包括以下步骤：将花岗岩石粉和燃煤渣混合后粉磨，得到混合料A；将氢氧化钠、氧化钙、碳酸钠和/或碳酸氢钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、硅酸钠混合均匀，配制成化学药剂H；将混合料A与化学药剂H混合均匀，随后在有氧气氛下焙烧，得到胶凝材料前驱粉体；将胶凝材料前驱粉体与水混合均匀，经成型养护，得到固化成型的胶凝材料。本发明专利技术通过将花岗岩石粉与燃煤渣共同活化，提高可溶性硅铝组分的含量，并通过配制化学药剂H实现水硬性胶凝材料的自我加速硬化和强度加速增长，在显著提高粉磨效率和早期强度的同时还能降低经济成本。低经济成本。

【技术实现步骤摘要】
一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法


[0001]本专利技术涉及胶凝材料的制备
，尤其涉及一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法。

技术介绍

[0002]胶凝材料，又称胶结料，其在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。水泥作为胶凝材料的典型代表之一，随着全球经济的不断发展，需求量日益增加。但是，水泥的制备过程具有高能耗、高碳排放的缺点，急需要寻找更加环保的胶凝材料来部分或完全替代水泥。与制备普通硅酸盐水泥过程相比，碱激发胶凝材料的原材料处理方法简单，制备过程具有低能耗、低排放、低成本的特点。碱激发胶凝材料以工业固废为原料，在一定程度上已成为绿色环保胶凝替代材料之一。
[0003]花岗岩石粉是花岗岩石材在工业利用的过程中产生的粉末废料，若不经过收集、处理就随意排放，会对农作物的生长产生抑制，板结农田，使人和动物产生呼吸道疾病，危害极大。目前我国花岗岩石粉主要用于制造建筑用砖等小规模利用，仍然急需大规模、高消耗的利用技术。中国专利CN 108821758 A公开了一种用花岗岩石材废料制备的透水砖及其制备方法，但该方法中烧成温度达到了1000℃以上，能耗过高，极大限制了该应用的推广；而且花岗岩石粉只是简单的被用作填料，硅铝组分没有得到较好的利用。
[0004]燃煤渣是工业燃煤锅炉行业中煤在燃煤锅炉中燃烧后残余的废渣。随着工业燃煤锅炉行业的装机容量的递增，伴随产生了大量未燃尽的固体废渣，为节约资源，保护环境实现我国的可持续发展战略，必须考虑合理利用。目前，由于利用途径有限，许多未被利用的燃煤渣露天堆放。如果不进行资源化处理，不仅需要占用大量的土地，甚至会引起火灾，也给周边的环境带来了危害和安全隐患。如何大量消耗掉堆积的燃煤渣，成为当前固体废弃物资源化利用领域研究的重难点。中国专利CN 109694219 A公开了一种透水煤渣砖，但该利用方式的外加药剂种类繁多，而且燃煤渣只用作骨料起到结构支撑的作用，几乎不参与任何化学反应，因此很大程度上限制了燃煤渣的掺加量。
[0005]尽管花岗岩石粉和燃煤渣均含有较高的硅铝组分，但由于其大多稳定存在于各自的晶格结构中不具有碱激发活性，无法参与到硅铝组分的溶解、缩聚反应中去，仅作为填料使用，极大程度地限制了花岗岩石粉和燃煤渣的掺量。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，有必要提供一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，用以解决现有技术中花岗岩石粉或燃煤渣仅能作为少量填料使用的技术问题。
[0007]本专利技术的第一方面提供一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，包括以下步骤：
[0008]将花岗岩石粉和燃煤渣混合后粉磨，得到混合料A；
[0009]将氢氧化钠K1、氧化钙K2、碳酸钠K3和/或碳酸氢钠K4、氢氧化钙K5、氢氧化镁K6、氢氧化铝K7、硅酸钠K8混合均匀，配制成化学药剂H；
[0010]将混合料A与化学药剂H混合均匀，得到混合料B，
[0011]将混合料B在有氧气氛下焙烧，得到胶凝材料前驱粉体；
[0012]将胶凝材料前驱粉体与水混合均匀，得到净浆；
[0013]将净浆进行成型养护，得到固化成型的胶凝材料。
[0014]本专利技术的第二方面提供一种胶凝材料，该胶凝材料通过本专利技术第一方面提供的利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法制备得到。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术通过将花岗岩石粉与燃煤渣共同活化，提高可溶性硅铝组分的含量，不仅实现多固废协同利用，还以花岗岩石粉代替粉磨介质，建立了对原料机械活化时的“自磨体系”，并通过配制化学药剂H实现水硬性胶凝材料的自我加速硬化和强度加速增长，在显著提高粉磨效率和早期强度的同时还能降低经济成本；
[0017]本专利技术的方法具有简便安全、成本低、能耗较小、固废利用率高、环境友好以及经济效益高的特点；
[0018]本专利技术制备的胶凝材料早期抗压强度较高、抗渗性以及热稳定性好，且对重金属离子有较好的固化效果。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]本专利技术的第一方面提供一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，包括以下步骤：
[0021]S1、机械活化：将花岗岩石粉和燃煤渣混合后粉磨，得到混合料A；
[0022]S2、配制化学药剂：将氢氧化钠K1、氧化钙K2、碳酸钠K3和/或碳酸氢钠K4、氢氧化钙K5、氢氧化镁K6、氢氧化铝K7、硅酸钠K8混合均匀，配制成化学药剂H；
[0023]S3、药剂混合：将混合料A与化学药剂H混合均匀，得到混合料B，
[0024]S4、加热活化：将混合料B在有氧气氛下焙烧，得到胶凝材料前驱粉体；
[0025]S5、制备净浆：将胶凝材料前驱粉体与水混合均匀，得到净浆；
[0026]S6、成型养护：将净浆进行成型养护，得到固化成型的胶凝材料。
[0027]在本专利技术的一些优选实施方式中，K1+K2≥60wt％，K3+K4+K5+K6+K7+K8≤40wt％。
[0028]本专利技术所用化学药剂H中各组分在体系中作用为：
[0029]氢氧化钠K1+氧化钙K2：氢氧化钠与氧化钙在热活化时产生强的侵蚀作用，侵入晶格内部破坏晶格结构增加活性硅铝的含量；经过热活化后物料中残余的氢氧化钠K1+氧化钙K2在溶解时使水溶液成碱性，为可溶性硅铝成分的溶解提供有利环境；氢氧化钠的溶解以及氧化钙的水化过程都会放出热量，在模具型腔内部形成自加热反应体系，加速水化硬化过程的反应速率，加快反应早期凝胶相的形成；提供的钠、钙离子可作为凝胶结构的形成原料，钙离子的引入可以生成具有速凝性的C
‑
S
‑
H凝胶相，在后期部分转化为聚合度更高的
C
‑
A
‑
S
‑
H凝胶相进一步复杂化凝胶结构，提高凝胶聚合程度从而使得水硬性胶凝材料的各项性能都得到提升。
[0030]氢氧化钠K1+氧化钙K2的加入在四个环节起到了关键性的作用，为了保证每个环节的作用能够产生，需要防止氢氧化钠K1+氧化钙K2过早被消耗殆尽，根据实验分析得出氢氧化钠和氧化钙的占比在满足不等式K1+K2≥60wt％的条件下对水硬性胶凝材料的性能可产生显著的提高。
[0031]碳酸钠K3+碳酸氢钠K4：碳酸钠与碳酸氢钠的加入在热活化时可对燃煤渣起到细化孔结构的效果，在后期的加水制备净浆的过程中减少用水量，同时也具有提供钠离子和碱性环境的作用；本专利技术的体系中，碳酸钠K3与碳酸氢钠K4的作用一致，本领域技术人员可根据需要选择单独加入碳酸钠K3和碳酸氢钠K4，也可将二者同时加入。
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将花岗岩石粉和燃煤渣混合后粉磨，得到混合料A；将氢氧化钠K1、氧化钙K2、碳酸钠K3和/或碳酸氢钠K4、氢氧化钙K5、氢氧化镁K6、氢氧化铝K7、硅酸钠K8混合均匀，配制成化学药剂H；所述化学药剂H中各组分质量百分比满足：K1+K2≥60wt％，K3+K4+K5+K6+K7+K8≤40wt％，且氢氧化镁K6的加入量占化学药剂H总量的1％～6％；将所述混合料A与所述化学药剂H混合均匀，得到混合料B；将所述混合料B在有氧气氛下焙烧，得到胶凝材料前驱粉体；将所述胶凝材料前驱粉体与水混合均匀，得到净浆；将所述净浆进行成型养护，得到固化成型的胶凝材料。2.根据权利要求1所述利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，其特征在于，所述化学药剂H中各组分质量百分比满足：60％≤K1+K2≤90％，10％≤K3+K4+K5+K6+K7+K8≤40％。3.根据权利要求1所述利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，其特征在于，所述氢氧化钠K1与氧化钙K2的质量比为1：(0.25～0.875)。4.根据权利要求1所述利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，其特征在于，所述氢氧化镁K6的加入量占化学药剂H总量的2％～5％。5.根据权利要求1所述利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，其特征在于，所述碳酸钠K3+碳酸氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：包申旭，黄慕洋，张一敏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：