[發明專利]含大摻量濕排堿渣的無熟料膠凝材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111364219.6
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114149188A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張兆云;謝闖;桑兆虎;趙慶新;郭維超;杜建軍;李德軍;李春穎;潘慧敏;齊文躍
• 申請（專利權）人: 唐山三友氯堿有限責任公司
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24;C04B7/153;C04B7/36;C04B12/00
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 明淑娟

本發明公開了一種含大摻量濕排堿渣的無熟料膠凝材料及其制備方法和應用，涉及濕排堿渣制備膠凝材料技術領域。含大摻量濕排堿渣的無熟料膠凝材料，由基材和復合激發劑組成，其中，基材由濕排堿渣和礦渣組成，以干基質量百分比計濕排堿渣40~60%，礦渣40~60%；復合激發劑由NaOH和Na₂CO₃組成。本發明材料可有效替代水泥，同時減少烘干、磨細等處理工序，可大幅降低能耗和成本，實現堿渣固廢的資源化利用28d強度可達30MPa以上。本發明使用濕排堿渣制備出一種新的膠凝材料，變廢為寶，保護環境的同時降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及濕排堿渣制備膠凝材料技術領域，尤其涉及一種含大摻量濕排堿渣的無熟料膠凝材料及其制備方法和應用。

背景技術

堿渣是氨堿法生產純堿過程中產生的堿性廢渣，通常以CaCO₃、CaSO₄、 CaCl₂等鈣鹽組分為主，中國每年排放約780萬噸固體堿渣，壓濾后存放于堆場，資源化利用程度很低。由于排放量大、運輸費用高、資源化利用途徑少，大量堿渣以露天堆放甚至就地掩埋的方式進行處理，占用了大量土地資源，且對土壤和水體造成嚴重污染，引發的環境問題與日俱增。

在氯堿企業中，堿渣初始為白色漿體，持水性強，初始含水率可達90％以上，pH約為12～13。以往研究中將堿渣用于制備膠凝材料時，多數是將堿渣作為鈣質組分或僅作為填充料，摻入量多數不高于30％，且需要添加較高濃度的強堿激發以獲得較高強度，這使得成本較高。且堿渣多需經過烘干、磨細等處理工序，資源化利用工藝較為復雜，成本進一步提高，這不利于推廣。

基于此，最接近的現有技術中，已有利用堿渣、NaOH、Na₂CO₃作為堿激發劑的探索，但是并未成功。例如“利用堿渣制備堿激發膠凝材料的探索”文獻中，采用NaOH、Na₂CO₃、水玻璃作為堿激發劑制備堿激發膠材料，得到結果表明：隨著水膠比的增大，材料抗壓強度降低；NaOH和Na₂CO₃對堿渣無激發作用，水玻璃有一定的激發作用。在“堿渣-礦渣制備地聚合物材料的研究”文獻中，得到結果表明：隨著水灰比的增大，堿渣礦渣地聚合物強度不斷降低；Na₂CO₃對反應沒有激發作用，反應產物無強度；堿渣摻量較大時，水玻璃激發效果優于NaOH，NaOH激發產物早期強度大，而水玻璃激發產物后期強度大。相關文獻對利用NaOH、Na₂CO₃作為堿激發劑的探索并未所進展。

發明內容

本發明提供了一種含大摻量濕排堿渣的無熟料膠凝材料及其制備方法和應用,不使用水泥，堿渣利用不需烘干、粉磨等工序，利用濕排堿渣漿體中含有的一定量的廢堿，復摻少量復合堿性激發劑協同激發礦渣形成膠凝材料，可有效替代水泥，實現堿渣固廢的資源化利用。

為實現此技術目的，本發明采用如下方案：

含大摻量濕排堿渣的無熟料膠凝材料，由基材和復合激發劑組成，其中，基材由濕排堿渣和礦渣組成，以干基質量百分比計濕排堿渣40～60％，礦渣 40～60％；復合激發劑由NaOH和Na₂CO₃組成。

進一步地，復合激發劑的質量為濕排堿渣中干基和礦渣總質量的3～5％。

進一步地，復合激發劑中NaOH與Na₂CO₃的質量比為4:1。

進一步地，NaOH、Na₂CO₃分別為顆粒狀分析純。

上述含大摻量濕排堿渣的無熟料膠凝材料的制備方法，按如下步驟進行：

S1、取濕排堿渣靜置5～7天，每天抽除上清液后攪拌均勻，待濕排堿渣的含水率為40～50％時得到堿渣漿體，取出備用；