一种垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料的制备方法，属于废弃物资源化利用技术领域，包括垃圾焚烧飞灰和以下重量份数的原料：粉煤灰300～600份、偏高岭土50～600份、河砂400～1200份、水玻璃300～500份、氢氧化钠50～60份、十二烷基苯磺酸钠10～15份、磷酸二氢钙1～2份、聚丙烯纤维10～20份、水40～50份、减水剂15～20份；垃圾焚烧飞灰的添加量为粉煤灰、偏高岭土和垃圾焚烧飞灰总质量的10～35％。以本发明专利技术的原料制备得到的垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料具有优异的工作性能和力学性能，在减少固体废弃物的排放的同时，解决城市环境治理问题，同时也产生了长远的经济效益。同时也产生了长远的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及废弃物资源化利用
，特别是涉及一种垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]地质聚合物是近年来国际上研究非常活跃的无机非金属材料之一。它是以粘土、工业废渣或矿渣等为主要原料，碱或酸为激发剂，经适当的工艺处理，在较低温度条件下通过化学反应得到的一类新型无机聚合物材料。地质聚合物具有强度高、硬化快、耐酸碱腐蚀等优于普通硅酸盐水泥的独特性能，同时具有材料丰富、价格低廉、节约能源等优点，因此引起了国内外材料专家的极大兴趣。地质聚合物的成型原理主要是碱性激发剂激发硅铝源材料，引起硅氧键和铝氧键的断裂
‑
重组，形成无机链式结构，类似于高分子聚合反应形成链式结构。地质聚合物的聚合反应如下：在碱激发剂作用下，硅铝源材料中的SiO2和Al2O3共价键破坏断裂，形成类似有机高分子单体的低聚硅氧四面体和铝氧四面体；然后再进行一个缩聚的过程，这些低聚氧四面体和铝氧四面体以水为介质，重新组合，排出多余的水，形成新的Si
‑
O
‑
Al的网络结构体系。地质聚合物的三维网络结构由硅氧四面体和铝氧四面体共用桥氧键连接而成，这种三维氧化物网络结构决定了它的优良性能，从而决定了它的多用途。
[0003]目前，针对垃圾焚烧飞灰地聚合物复合材料的研究主要集中于地聚合物对飞灰中的重金属的固化机理和效果方面，虽然也有对于提升力学性能的研究，但提升的方法一般是借助其他增强剂来实现，既增加了成本，又使加工工艺复杂化，而如何制备得到一种工作性能和力学性能优异的垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料，降低制备成本，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料的制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术的技术方案之一：一种垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料，包括垃圾焚烧飞灰和以下重量份数的原料：粉煤灰300～600份、偏高岭土50～600份、河砂400～1200份、水玻璃300～500份、氢氧化钠50～60份、十二烷基苯磺酸钠10～15份、磷酸二氢钙1～2份、聚丙烯纤维10～20份、水40～50份、减水剂15～20份；
[0007]所述垃圾焚烧飞灰的添加量为粉煤灰、偏高岭土和垃圾焚烧飞灰总质量的10～35％。
[0008]进一步地，所述垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料，包括垃圾焚烧飞灰和以下重量份数的原料：粉煤灰600份、偏高岭土300份、河砂1200份、水玻璃500份、氢氧化钠50份、十二烷基苯磺酸钠15份、磷酸二氢钙1份、聚丙烯纤维15份、水48份、减水剂18份；
[0009]所述垃圾焚烧飞灰的添加量为粉煤灰、偏高岭土和垃圾焚烧飞灰总质量的30％。
[0010]进一步地，所述粉煤灰的吸水量为87～120％、堆积密度为0.531～1.261g/cm3、标准稠度为27.3～60.7％、密度为1.90～2.90g/cm3。
[0011]进一步地，所述偏高岭土的白度为70～80％、石灰活性度为1350ml、强度活性指数为12％、平均粒径为1.2μm、烧失量为0.5％。
[0012]进一步地，所述垃圾焚烧飞灰的比表面积为16800m2/kg，粒径范围为1μm～100μm。
[0013]进一步地，所述水玻璃的模数为1～4。
[0014]进一步地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
[0015]本专利技术的技术方案之二：一种上述垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)按重量份数称取各个原料；
[0017](2)将粉煤灰、偏高岭土、垃圾焚烧飞灰、河砂和聚丙烯纤维混合均匀，加入水玻璃、氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠搅拌静置，加入磷酸二氢钙、水和减水剂搅拌均匀，得到所述垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料。
[0018]进一步地，其特征在于，所述搅拌速度为400～800r/min；所述静置时间为10～14h。
[0019]本专利技术公开了以下技术效果：
[0020](1)本专利技术制备得到的垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料具有良好的工作性能和力学性能。其中，十二烷基苯磺酸钠具有很好的乳化分散作用和良好的润滑作用，可显著提高水玻璃的激发性能，氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠与水玻璃共同作用，可激发垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料活性的叠加效应，所得碱性激发剂的激发活性大大增强，显著提粉煤灰、偏高岭土和垃圾焚烧飞灰的水化活性，进而提升地聚物复合材料的强度。
[0021](2)本专利技术采用的磷酸二氢钙可水解产生H
+
，促进水玻璃快速水解生成更多的氢氧根离子，进而促进原料中的氧化铝和二氧化硅的结构解体，使Si
‑
O和Al
‑
O共价键被破坏断裂，解离出[SiO4]4‑
和[AlO4]5‑
等离子团，然后在水和碱作用下重新聚合，形成Si
‑
OAl
‑
O空间网络结构，增强地聚物复合材料的力学性能。
[0022](3)本专利技术原料中的聚丙烯纤维具有良好的塑性，可以减少垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料试块中裂缝的产生，进一步提升垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料的力学性能。
[0023](4)本专利技术通过材料的合理配比及相互作用，使制备得到的垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料具有良好的工作性能，为高效资源化应用提供一条新途径。
[0024](5)本专利技术利用垃圾焚烧飞灰他替代偏高岭土制备垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料，通过十二烷基苯磺酸钠具有很好的乳化分散作用和良好的润滑作用，提高了垃圾焚烧飞灰的替代量，在垃圾焚烧飞灰的替代量高达30％时，还能有效保证垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料的力学性能，为废弃物的处理提供了良好的应用途径。
具体实施方式
[0025]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0026]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发
明。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0027]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0028]在不背离本专利技术的范围或精神的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料，其特征在于，包括垃圾焚烧飞灰和以下重量份数的原料：粉煤灰300～600份、偏高岭土50～600份、河砂400～1200份、水玻璃300～500份、氢氧化钠50～60份、十二烷基苯磺酸钠10～15份、磷酸二氢钙1～2份、聚丙烯纤维10～20份、水40～50份、减水剂15～20份；所述垃圾焚烧飞灰的添加量为粉煤灰、偏高岭土和垃圾焚烧飞灰总质量的10～35％。2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料，包括垃圾焚烧飞灰和以下重量份数的原料：粉煤灰600份、偏高岭土300份、河砂1200份、水玻璃500份、氢氧化钠50份、十二烷基苯磺酸钠15份、磷酸二氢钙1份、聚丙烯纤维15份、水48份、减水剂18份；所述垃圾焚烧飞灰的添加量为粉煤灰、偏高岭土和垃圾焚烧飞灰总质量的30％。3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰地聚物复合材料，其特征在于，所述粉煤灰的吸水量为87～120％、堆积密度为0.531～1.261g/cm3、标准稠度为27.3～60.7％、密度为1.90～2.90g/cm3。4.根据权利要求1所述的垃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，袁鹏，王娟，郑元勋，韩旭，张鸿森，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：