[發明專利]一種粉煤灰-磷尾礦砂基膠凝材料的制備及抑制泛堿的方法

在審

• 申請號: 202110909961.4
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113735472A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 吳求剛;王彥君;趙恒;王新富;周曉芳;章梅
• 申請（專利權）人: 中能化江蘇地質礦產設計研究院有限公司
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00
• 代理公司: 北京喆翙知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 李麗君

本發明公開了一種粉煤灰?磷尾礦砂基膠凝材料的制備及抑制泛堿的方法，原料包括：粉煤灰、磷尾礦砂、復合激發劑和水；所述粉煤灰和磷尾礦砂的質量比為1：2，所述復合激發劑占總固體含量的30％，所述水與固體之比為0.6。本發明既能激發粉煤灰、磷尾礦砂生成膠凝材料從而資源化利用，同時可以抑制其泛堿，減少危害。本發明的原材料均為固體廢棄物，價格低廉，且來源廣泛，可以用于礦井填充、離層注漿等工程。

技術領域

本發明涉及基于粉煤灰、磷尾礦砂的堿激發膠凝材料的制備及抑制泛堿的領域，具體是一種通過對粉煤灰、磷尾礦砂等固廢進行篩分、破碎、粉磨、堿激發等一系列措施所生成膠凝材料的方法，該方法既可以將粉煤灰、磷尾礦砂制備成膠凝材料，還可以抑制泛堿，使粉煤灰、磷尾礦砂無害化和資源化利用的同時，可以極大地降低其泛堿程度，減少因泛堿帶來的危害。

背景技術

本發明主要原理為硅鋁質材料的堿激發理論，在堿作用下，體系中的Si-O和Al-O鍵受到OH-的作用而斷裂而處于游離態，Si-O-Al網絡聚合體的聚合度降低，表面形成游離的不飽和活性鍵，容易與氫氧化物反應生成水化硅酸鈣和水化硅酸鋁等膠凝性產物。但因該材料處于強堿性條件下生成，體系內部余堿成分隨結石體微小孔隙逸出至表面，從而與空氣中的CO₂接觸后發生反應在結石體表面生成碳酸鹽晶體，形似“白霜”，因此也稱“泛霜”。泛堿不僅對結構外觀產生影響，泛霜嚴重的話還會對材料的力學性能和耐久性產生影響。泛霜會導致材料體系空隙率增大、開裂、表面疏松掉皮，使原有的密實度被破壞，滲透浸蝕性加快，外部大氣與內部毛細管相連通，從而導致結石體產生更嚴重的泛堿現象，使結構疏松、強度降低，導致耐磨性、抗滲性、抗凍性、抗碳化性降低，增加了結構的不安全因素。

本發明提供的方法在充分激發粉煤灰、磷尾礦砂等原材料活性，生成膠凝材料的基礎上，能夠極大程度地降低堿激發材料的泛堿程度。

發明內容

本發明的目的是提供一種最佳配比參數和其制備流程；該方法既能激發粉煤灰、磷尾礦砂生成膠凝材料從而資源化利用，同時可以抑制其泛堿，減少危害。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種粉煤灰-磷尾礦砂基膠凝材料，原料包括：粉煤灰、磷尾礦砂、復合激發劑和水；所述粉煤灰和磷尾礦砂的質量比為1：2，所述復合激發劑占總固體含量的30％，所述水與固體之比為0.6。

一種粉煤灰-磷尾礦砂基膠凝材料的制備及抑制泛堿的方法，包括如下步驟：

S1.對粉煤灰和磷尾礦砂分別進行研磨，過200目篩；

S2.將氫氧化鈉溶于水中，加入納米硅灰置于70-80℃下攪拌至充分溶解，冷卻后的液體即為所需復合激發劑；

S3.將粉煤灰、磷尾礦砂按照質量比1.2：1的比例置于攪拌鍋內，加入復合激發劑混合攪拌均勻，所成漿液即為凝膠材料。

作為改進，所述粉煤灰與磷尾礦砂的粒度為200目。

作為改進，所述復合激發劑的成分為氫氧化鈉和納米硅灰，換算為SiO₂和Na₂O的摩爾比為1.5-2.0。

作為改進，S2中所述水的用量以總固體所需水量為準。

作為改進，S2中所述用水量計算時，對于未干燥的固體原料考慮固體原料內的含水率。

本發明的優點在于：

1、經濟效益：本發明原材料均為固體廢棄物，價格低廉，且來源廣泛。

2、環保效益：本發明既消耗了粉煤灰、磷尾礦砂等固廢，減少了國家處理固廢的耗資，同時降低了占用的土地資源，具有明顯的環保效益。

3、實用性：本發明能消納固廢，優化資源利用，同時降低其泛堿程度，減少泛堿對于材料的危害及對土地的污染，可以用于礦井填充、離層注漿等工程。