[發(fā)明專利]一種電導(dǎo)率可調(diào)控堿激發(fā)磷渣基膠凝材料制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610067532.6
• 申請日: 2016-01-31
• 公開（公告）號: CN105693118B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張耀君;張科;張力;張懿鑫;康樂;余淼;楊夢陽
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24;C04B12/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61216
• 代理人: 李婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硅酸鹽半導(dǎo)體膠凝材料的制備及其固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種電導(dǎo)率可調(diào)變堿激發(fā)磷渣基半導(dǎo)體膠凝材料制備方法。

背景技術(shù)

磷渣是用電爐法制取黃磷時，排放的以硅酸鈣為主要成分的一種工業(yè)廢棄物。在用電爐法生產(chǎn)黃磷時，每制取1t黃磷就能產(chǎn)生8～10t磷渣[1]。我國磷渣年排放量超過500萬t[2]。磷渣含有磷和氟，長期露天堆放，經(jīng)過雨淋后有毒物質(zhì)會滲透到土壤中造成環(huán)境污染；同時，磷渣中含有氧化硅、氧化鋁等具有潛在活性的物質(zhì)，對其進(jìn)行資源化利用不僅是減少環(huán)境污染、改善生態(tài)環(huán)境，而且也是變廢為寶，是磷工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。

目前，磷渣的主要用于混凝土摻合料[3-4]、水泥混合材[5-7]、礦化劑[8]、微晶玻璃[9]、生產(chǎn)白炭黑[10-12]等方面；磷渣具有潛在的火山灰活性，利用磷渣制備膠凝材料已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點；陳霞[13]等人分別采用機械與化學(xué)活化的方式對磷渣進(jìn)行了活性激發(fā)，基于抗壓強度比較了硫酸鹽與Ca(OH)₂的化學(xué)激發(fā)效果，研究結(jié)果表明，機械粉磨與摻入Na₂SO₄、CaSO₄、Ca(OH)₂均能在一定程度上激發(fā)磷渣粉的火山灰活性，Ca(OH)₂的激發(fā)效果要優(yōu)于Na₂SO₄，且Ca(OH)₂摻量在5％～10％范圍內(nèi)時激發(fā)效果最佳；郭成洲[14]等人以NaOH和Na₂CO₃為堿激發(fā)劑，通過測定磷渣的凝結(jié)時間、化學(xué)結(jié)合水和水化反應(yīng)，研究了堿激發(fā)劑對磷渣水化過程的影響，結(jié)果表明，兩種堿激發(fā)劑均能加快磷渣的水化速率，其中NaOH對磷渣的激發(fā)效果明顯優(yōu)于Na₂CO₃；陳明[15]等人針對磷渣活性激發(fā)方法及機理進(jìn)行了研究，重點論述了常見的磷渣活性的物理激發(fā)方法、化學(xué)激發(fā)方法和復(fù)合激發(fā)方法及激發(fā)機理。

針對磷渣基膠凝材料早期強度低、韌性差的問題，一些學(xué)者進(jìn)行了深入研究；彭艷周[16]等人制備了快硬早強磷渣基膠凝材料，并研究了其微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，摻入10％的普通硅酸鹽水泥和15％的石墨尾礦粉時，可有效提高堿磷渣膠凝材料的早期強度，硅酸鈉摻量為5％時，所制備的快硬早強磷渣基膠凝材料試件的3d抗壓強度27.3MPa，28d抗壓強為56.8MPa；張耀君[17]等中國專利申請(公開號：CN101544484)公開了一種無機鋁硅酸鹽與有機高分子復(fù)合膠凝材料的制備方法，該方法利用磷渣與苯乙烯/聚丙酸甲酯共聚物乳液，在激發(fā)劑硅酸鈉的作用下，生成磷渣無機鋁硅酸鹽聚合物與有機高分子復(fù)合膠凝材料，其28d的最高抗折強度是無機鋁硅酸鹽聚合物的2.08倍；殷志峰[18]等人研究了堿激發(fā)磷渣制備道路膠凝材料的力學(xué)性能，研究結(jié)果表明水玻璃以Na₂O計，摻量為6％時，激發(fā)效果最佳，水玻璃的摻量和磷渣的細(xì)度比較面積對材料的力學(xué)性能最大。

有關(guān)磷渣基膠凝材料的耐酸堿鹽腐蝕行為、減縮、防裂、固化金屬離子等性能也有所報道。宋華[19]對堿磷渣膠凝材料的耐久性進(jìn)行了研究，利用氫氧化鈉和硅酸鈉激發(fā)磷渣制備堿磷渣膠凝材料，研究表明，堿磷渣膠凝材料的強度受堿的摻量、磷渣的比表面積等因素影響，只有當(dāng)堿的摻量達(dá)到一定量時才能較好地激發(fā)磷渣的活性，磷渣的比表面積越大，強度越高，并隨著養(yǎng)護(hù)時間延長而逐漸增長，而且具有比硅酸鹽水泥更優(yōu)異的耐硫酸鹽侵蝕能力和抗凍性；賈麗麗[20]等人研究了磷渣、鈣質(zhì)膨脹劑、硫鋁酸鈣膨脹劑和聚丙烯纖維對堿磷渣膠凝材料的減縮防裂作用，結(jié)果表明，用適量的粉煤灰代磷渣、添加用硬脂酸鋁包覆的鈣質(zhì)膨脹劑都可以一定程度降低堿磷渣膠凝材料的收縮，添加聚丙烯纖維可大幅度提高堿磷渣膠凝材料的抗裂性；羅中秋[21]等人研究了磷渣基膠凝材料材料固化砷鈣渣的機理，以砷含量為7.63％的砷鈣渣為研究對象，利用磷渣基膠凝材料對其進(jìn)行固化處理，考察了不同養(yǎng)護(hù)時間、不同PH值浸取劑環(huán)境下固化體中砷的浸出規(guī)律。結(jié)果表明：在pH＝4～8范圍內(nèi)，砷浸出濃度較小；在酸性(pH<4)和堿性(pH>8)條件下砷浸出相對較大，但均小于5mg/L，隨時間的變化，磷渣基地聚物材料不斷水化，并提供游離Ca²⁺、Al³⁺離子，使砷化合物經(jīng)沉淀反應(yīng)生成Al-As-O、Ca-As-O難溶性鹽，進(jìn)而降低砷浸出濃度；