[发明专利]以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于地聚合物技术领域，具体涉及一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。

背景技术

法国材料科学家Joseph Davidovits最初使用高岭石和煅烧高岭石作为制备地聚合物材料的原料，并于1978年最早提出地聚合物(Geopolymer)一词，其原意指由地球化学作用(Geochemistry)或人工模仿地质合成作用(Geosynthesis)而制造出的铝硅酸盐矿物聚合物。它具有类似有机高聚物的链接结构，兼有有机高聚物、陶瓷、水泥的特点，但又不同于上述材料，其表现在高强度、快硬固化性、耐高温、隔热、耐酸抗侵蚀、吸附有害毒物等方面。

在国内外研究中，一般采用偏高岭土或粉煤灰为硅铝原材料(王鸿灵，李海红，阎逢元.一种铝硅酸盐矿物聚合物材料的制备方法[P].CN 200310117752.8，2005；J.Temuujin，A.Minjigmaa，W Rechard，et al.Preparation of metakaolin based geopolymer coatings on metalsubstrates as thermal barriers[J]Applied Clay Science，2009，46：265～270)，而用石煤提钒尾矿制备地聚合物的研究未见报道。传统制备工艺中硅铝原材料一般是在未经活化预处理的情况下直接与激发剂作用(王栋民，陈良程.粉煤灰基矿物聚合水泥生产方法及所制备的材料[P].CN 200510077649.4，2006)，这样硅铝原材料中非晶态组分所含的活性Al₂O₃和活性SiO₂不能被充分浸出，原料的活性潜能未得到充分发挥，所生成的地聚合物的强度不能得到根本性的提高。

传统制备工艺采用振动成型的方式，在保证浆体良好工作性能的基础上，需要加入一定量的水(Z.Zuhua，Y Xiao，Z.Huajun，et al.Role ofwater in the synthesis ofcalcined kaolin-basedgeopolymer[J]Applied Clay Science，2009，43：218～213；P.Chindaprasirt，T.Chareerat，VSirivivatnanon.Workability and strength of coarse high calcium fly ash geopolymer[J]Cement&Concrete Composites，2007，29：224～229)，但随着水的加入量增加则地聚合物的抗干缩性和抗渗性会降低；在大多数的关于地聚合物或其它建筑材料的研究中会出现体系中的结晶物质在水的作用下经过孔隙到达反应产物表面后形成泛霜现象(S Xiujiang.Development andPerformance of Class F Fly Ash Based Geopolymer Concretes against Sulphuric Acid Att

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、成本低和能耗小的制备地聚合物的方法，用该方法所制备的地聚合物抗压强度高、抗干缩性强和抗渗性好，长期放置不出现泛霜现象。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是按下述各组分及其含量制备：

石煤提钒尾矿    57～78wt％；

硅铝校正料      5.5～10wt％；

固体碱激发剂    10～18wt％；

防水剂          1～3.5wt％；

填料            2～10wt％；

去离子水        2～10wt％；

该地聚合物的制备步骤是：

第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；

第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～30分钟；

第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和填料，然后机械搅拌5～15分钟；

第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护5～20小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置2～4天；养护箱中的温度为恒温，温度区间为40～85℃；养护箱中的相对湿度为95％以上，相对湿度恒定。