利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法及应用，该制备方法包括：(1)将水、赤泥、晶型控制剂、助磨剂加入湿磨固碳设备中进行湿磨，同时通入CO2直至浆料pH达到7～7.5，停止湿磨，过筛去除湿磨球得浆料A；(2)将电石渣、水、减水剂加入到湿法行星球磨罐中湿磨，经过筛去除湿磨球得浆料B；(3)取50～80质量份浆料A和20～50质量份浆料B混合得碱激发材料。所得碱激发材料可用于激发矿渣粉的强度。本发明专利技术实现了CO2的永久封存，还提高了电石渣和赤泥的利用率，避免固废推存所造成的环境影响，所制备的碱激发材料还可显著激发矿渣粉的强度，一举三得。一举三得。

【技术实现步骤摘要】
利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法及应用


[0001]本专利技术属于碱激发材料制备
，具体涉及利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法及应用。

技术介绍

[0002]赤泥是冶金工业冶炼氧化铝后所产生的工业废渣，由于其中含有一定量的氧化铁，因此呈现出红色而被称为赤泥。赤泥具有碱性高、化学成分复杂、渗透性低和分散性高等特点，赤泥原粉颗粒粒径较小，化学组成包括CaO、Fe2O3、SiO2、MgO、Al2O3、Na2O、K2O等。由于铝有色金属的需求不断增长，氧化铝行业一直呈快速扩张的趋势，这也导致赤泥产量逐渐增长，但仅有4％的利用率，综合利用较低，大部分仍旧以露天堆存的形式存在，简单的露天堆存容易通过侵蚀土地、扬尘和雨水下渗等途径对周围土地酸碱性、空气环境和地下水造成污染，如果堆存的赤泥不进行合理处理和利用，将会对周围环境造成严重危害，也是对资源的一种浪费。
[0003]电石渣是生产聚氯乙烯(PVC)后所产生的工业固废，目前越有数千万吨的年排放量，由于运输费较高和电石渣本身杂质种类较多，其综合利用率不高，通常采用填埋或堆存处理，易造成地表和地下水污染，对生态环境造成较大破坏。电石渣含有丰富的钙质资源，且具有颗粒分散性好、比表面积大、孔隙结构大、溶解速度较快和热分解温度低等特点，可以作为优良的二次钙基资源进行应用。
[0004]随着科技的发展和工业的进步，全球CO2排放量逐年增长，由于CO2造成的温室效应，全球平均温度升高2℃，引起冰川融化、海平面上升、极端天气增多、自然生态系统破坏等问题。如何将CO2进行绿色资源化利用，达到环境友好的目的，是目前需要解决的关键科学技术难题。
[0005]赤泥作为碱激发剂已有相关研究，申请号为202110089327.0的中国专利公开了制备一种低收缩高强度赤泥
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矿渣粉地聚物，但其中赤泥利用量少，并且额外掺入化学试剂对体系进行激发，造成额外能源消耗，增加成本，且实际利用率较低。申请号为201910334389.6的中国专利公开了利用赤泥基制备地聚合物注浆材料，但需要高温活化、高温煅烧和烘箱干燥，工艺流程复杂且能耗大。申请号为201710587993.0的中国专利公开了基于碱激发的赤泥
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粉煤灰高强保温砌块，但后期成型养护条件较为复杂，需要40MPa加压成型，无法大规模利用。
[0006]目前尚未见有对赤泥固碳后结合电石渣对矿渣粉进行复合激发的报道。由于赤泥碱性高，pH约11～13，并且其中含有Ca、Mg、Na等元素，具有一定的固碳潜力，可以与CO2反应生成稳定的碳酸盐产物，一方面可以降低赤泥的碱性，另一方面也可以对工业尾气CO2进行固化封存。如何利用工业尾气CO2降低赤泥碱性的同时，对CO2进行固化封存，并且协同湿磨的电石渣对矿渣粉进行复合碱激发，达到以废治废、环境友好的目的，是当前本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法及应用。本专利技术即可实现CO2的永久封存，还提高了电石渣和赤泥的利用率，避免固废推存所造成的环境影响，所制备的碱激发材料还可显著激发矿渣粉的强度，一举三得。
[0008]本专利技术提供的利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法，包括：
[0009](1)将质量比为100：(20～50)：(1～3)：(1～5)的水、赤泥、晶型控制剂、助磨剂进行湿磨，同时以0.1～0.25L/min流量通入CO2并保持0.2～0.5MPa的气压氛围，直至浆料pH达到7～7.5停止湿磨，过筛去除湿磨球得浆料A；所得浆料A的粒径达到3μm～4.5μm；
[0010](2)将质量比为100：(30～60)：(1～5)的电石渣、水、减水剂加入到湿法行星球磨罐中湿磨30～60min，经过筛去除湿磨球得浆料B；所得浆料B的粒径达到5.2μm～7.9μm；
[0011](3)取50～80质量份浆料A和20～50质量份浆料B混合得碱激发材料。
[0012]在一些具体实施方式中，赤泥为拜耳法生产氧化铝后所产生的赤泥，主要成分包括方解石、石英、方钠石、水铝石、硅酸钙、硅铝酸钙、氧化铁，pH值为11～13，放射性内外照指数为1.0mSv/y以内，中值粒径为5μm～10μm。
[0013]在一些具体实施方式中，晶型控制剂为六偏磷酸钠、硫酸钠、聚羧酸钠中的一种或几种的组合。
[0014]在一些具体实施方式中，助磨剂为三乙醇胺、β环糊精、乙二胺四乙酸中的一种或几种的组合。
[0015]在一些具体实施方式中，减水剂为萘系高效减水剂、苯酚磺酸盐系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂中的一种或几种的组合。
[0016]在一些具体实施方式中，步骤(1)中通入的CO2为工业生产尾气纯化捕集CO2，纯度大于90％。
[0017]在一些具体实施方式中，步骤(1)中湿磨参数为：
[0018]选择球径1.5～2.0mm和球径2.5～3.0mm的氧化锆球按1：1质量比混合，球料比1：3～3：1，转速400～800r/min。
[0019]在一些具体实施方式中，电石渣主要成分包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O，其pH值为12～13，其中值粒径20μm～30μm。
[0020]在一些具体实施方式中，步骤(2)中湿磨参数为：
[0021]选择球径0.7～1.0mm和球径1.2～1.5mm的氧化锆球按2：1质量比混合，球料比(1～4)：1，转速200～600r/min。
[0022]上述所制备碱激发材料的应用为：
[0023]将所得碱激发材料、100份矿渣粉、10～25份水拌合，得到浆料C，浆料C的pH为11～13；对浆料C成型并养护。
[0024]在一些具体实施方式中，矿渣粉为高炉矿渣微粉，主要成分包括CaO、SiO2、Al2O3等，其中，CaO含量≤50％，SiO2含量≤30％，Al2O3含量≤15％，比表面积为400m2/kg～500m2/kg。
[0025]本专利技术湿法研磨固碳后的赤泥具有低碱性、稳定性好等优点，湿磨后的电石渣具有高比表面积、高活性、高离子溶出等优点，经赤泥和电石渣复合激发后的矿渣粉强度高、稳定性好。
[0026]本专利技术在湿磨过程中通入CO2，再通过机械力和研磨球使赤泥颗粒充分分散，与水分子充分接触，更加促进颗粒中离子溶出，溶出后的离子分散在液相环境当中，与CO2充分接触后发生反应，生成稳定碳酸盐。湿磨电石渣可细化粒径、提高活性，将湿磨后的电石渣掺入赤泥浆料中，一方面可中和赤泥湿磨固碳过程中溶解的过量碳酸，另一方面可调整pH，提高碱性的同时可使电石渣中的Ca(OH)2与赤泥固碳生成的可溶性Na2CO3复合激发矿渣粉。最终将复合的浆料掺入矿渣粉中，矿渣粉的早期和后期都可达到很好的强度。本专利技术即可激发矿渣粉的强度，又实现了对CO2的永久封存，还提高了电石渣和赤泥的利用率，达到以废治废，环境友好的目的。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法，其特征是，包括：(1)将质量比为100：(20～50)：(1～3)：(1～5)的水、赤泥、晶型控制剂、助磨剂进行湿磨，同时以0.1～0.25L/min流量通入CO2并保持压力为0.2～0.5MPa，直至浆料pH达到7～7.5停止湿磨，得浆料A；(2)将质量比为100：(30～60)：(1～5)的电石渣、水、减水剂加入到湿法行星球磨罐中湿磨30～60min，得浆料B；(3)取50～80质量份浆料A和20～50质量份浆料B混合得碱激发材料。2.如权利要求1所述的利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法，其特征是：所述赤泥为拜耳法生产氧化铝后所产生的赤泥，pH值为11～13，中值粒径为5μm～10μm。3.如权利要求1所述的利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法，其特征是：所述晶型控制剂为六偏磷酸钠、硫酸钠、聚羧酸钠中的一种或几种的组合。4.如权利要求1所述的利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法，其特征是：所述助磨剂为三乙醇胺、β环糊精、乙二胺四乙酸中的一种或几种的组合。5.如权利要求1所述的利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺行洋，李韦龙，苏英，郑正旗，杨进，王迎斌，谭洪波，李承昊，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：