[發明專利]利用鋁型材廠廢渣合成無水硫鋁酸鈣膨脹劑的制備方法

有效

• 申請號: 201710178477.2
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106986569B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 花能斌;廖振龍;陳文哲
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: C04B22/14
• 分類號: C04B22/14;C04B18/14
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

本發明提供一種利用鋁型材廠廢渣合成無水硫鋁酸鈣膨脹劑的制備方法，稱取鋁型材廠廢渣、高嶺土、石灰石質材料或石灰石，混合均勻得原料；原料研磨得漿料，且原料：球：水的質量比為1:1.4～1.6:0.7～0.9，研磨時間為0.5～2小時；將漿料過濾脫水，之后烘干、破碎并過篩，得粉料；粉料與粘結劑混合并壓制成型，把成型坯料烘干；把干胚置于窯爐中并在空氣氣氛下煅燒后保溫，煅燒溫度為1310?1370℃，保溫時間為0.5?2小時，接著冷卻至室溫，即得無水硫鋁酸鈣膨脹劑。本發明能夠在確保獲得高純度無水硫鋁酸鈣的前提下，最大限度地利用鋁型材廠廢渣，實現其高附加值循環利用，并顯著降低無水硫鋁酸鈣膨脹劑的生產成本。

【技術領域】

本發明屬于水泥混凝土材料領域，具體涉及一種利用鋁型材廠廢渣合成無水硫鋁酸鈣膨脹劑的制備方法。

【背景技術】

混凝土在澆筑硬化過程中，由于化學減縮、冷縮、干縮等原因會引起體積收縮，其收縮值大約為自身體積的0.04％～0.06％，現象有混凝土開裂破壞、混凝土抗滲性不良造成滲漏破壞、開裂導致的鋼筋銹蝕、體積不穩定等。這些收縮開裂破壞損害了混凝土的體積穩定性從而影響其結構功能，降低了混凝土耐久性能因而縮短了其服役壽命。在混凝土中摻入膨脹劑可以制備補償收縮混凝土，又稱膨脹混凝土。目前，膨脹混凝土因其優異的防裂抗裂性能特點已經被應用于路橋工程、地下防護工程以及鋼管混凝土脫空處理、結構修復等領域。

混凝土膨脹劑的性能及摻量是影響膨脹混凝土性能的重要因素，良好的膨脹劑是提高膨脹混凝土補償收縮性能的首要條件。從1936年Lossier發明膨脹水泥至今，各個國家的研究者在混凝土補償收縮方面做了大量的研究。日本最先開始研究開發混凝土膨脹劑，其以美國Klein發明的K型膨脹水泥為基礎，經過創新與改進，研制出硫鋁酸鈣膨脹劑，將其作為一種外加劑加入到混凝土中。在同一時期，美國、俄羅斯、英國和澳大利亞等國家也相繼開展了有關混凝土膨脹劑的研究。我國對混凝土膨脹劑的研究始于上世紀70年代，經過30多年的研究發展，混凝土膨脹劑的運用技術也得到日益完善。混凝土膨脹劑按化學成分可分為五類:硫鋁酸鈣類、氧化鎂類、石灰類、氧化鐵類、復合類。在混凝土中水泥水化階段無水硫鋁酸鈣在堿介質與硫酸鹽激發下形成水化硫鋁酸鈣，俗稱鈣礬石，因此此類混凝土膨脹劑又被稱為鈣礬石類。

其中，無水硫鋁酸鈣(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄，C₄A₃S)一般以石灰石、礬土和石膏作為主要原料，配制成適當成分的生料，在1250～1350℃條件下煅燒而成。雖然無水硫鋁酸鈣膨脹劑的性能非常優良，但是如果要更多地應用于結構工程，原料的可持續性是無水硫鋁酸鈣膨脹劑獲得更廣泛應用和可持續發展的關鍵問題；然而，我國高品位鋁礬土資源已日趨緊缺，且價格不斷攀升，因此，出于對生產成本和環境保護的考慮，特別是減少對天然資源的依賴，能否利用固體廢棄物作為原料成為從業人員所關注的問題。

長期以來，從業人員利用無水硫鋁酸鈣的工藝和產品特點，致力于以固體廢棄物替代天然原料的研究，并取得了巨大成績。采用的固體廢棄物替代原料包括赤泥(工業氧化鋁生產中排放的高堿性泥漿)、脫硫灰渣(熱電廠采用循環流化床工藝對廢氣進行脫硫處理時所得固體廢棄物)、高鋁粉煤灰、電解錳渣、鈣鋁渣、檸檬酸渣、脫硫石膏、磷渣、磷石膏等。采用固體廢棄物制備無水硫鋁酸鈣膨脹劑，不僅降低了水泥工業的能源和資源消耗，同時解決了固體廢棄物對環境的污染，不失為一條資源再利用的有效途徑。