[发明专利]化学激发镁渣-矿渣基地质聚合物胶凝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机复合材料类的制备，具体涉及一种化学激发镁渣-矿渣基地质聚合物胶凝材料及其制备方法。

背景技术

镁渣是金属镁厂在炼镁过程中排放的固体废弃物。在我国主要采用的方法是硅热还原法，其生产工艺是将白云石(MgCO3·CaCO3)在回转窑中大约1250℃锻烧，再经研磨成粉与硅铁粉(含硅75％)和萤石粉(含氟化钙95％)混合并压制成球，送入耐热钢还原罐内，在还原炉中大约1200℃的温度及大约10Pa真空条件下还原制取粗镁，再经过熔剂精炼、铸锭、表面处理，即得到金属镁锭，剩余的残渣即为镁渣，通常根据镁矿的不同，生产1吨镁排放的镁渣从8-20吨不等。这些还原废渣如果得不到很好的处理，不仅对周围环境造成污染，还会占用大量土地，充分高附加值的绿色利用镁渣就成为能源、资源、环境保护三方面迫切需要解决的大问题。

目前，国内对镁渣的利用主要集中在三个方面：一是利用镁渣制备新型墙体材料；司密花等人^[1，2]报导了利用镁渣、碱渣、粉煤灰、煤渣、尾矿砂、石粉、粗骨料、油页岩渣、活性助凝材料、废砂、水泥及适量水生产碱渣砖。张继强等人^[3-5]采用镁还原渣、碎石、石膏或/和石灰、煤渣等为原料，将镁还原渣用蒸汽蒸1-3小时或加水睏料1-5天后再与其它原料加水混合、压制成型，干燥后制成。二是利用镁渣部分替代石灰石煅烧硅酸盐水泥熟料；仝仲盛等人^[6-15]将镁渣研细后加热至450℃～500℃，再水淬至40℃～50℃；将水淬后镁渣去除水分，并冷却至常温后与水泥熟料及石膏均匀混合而成；张继强等人^[16，17]利用镁渣制备加气混凝土砌块，是将镁还原渣、水、水泥和石膏、发气剂，并混匀，经静停预养、蒸压养护制备而成。三是利用镁渣代替部分水泥作为混合材生产复合硅酸盐水泥。因为镁行业是个高污染、高能耗、自动化程度低及劳动环境恶劣的行业，所以，近年来欧美和日本等发达国家逐步停止了镁的生产，而中国已经成为世界上最大的镁生产国和出口国。故国外对镁渣应用的研究也很少有所报导。

将炼镁厂排放的镁渣与炼钢厂排放的矿渣作为制备地质聚合物胶凝材料的原材料，不仅可以充分利用二种固体废弃物，变废为宝，而且对于我国的镁业及钢铁等行业的循环经济，资源的可持续发展，对建设“资源节约型，环境友好型社会”具有重要的意义。

由于镁渣中含有较高含量的游离CaO和游离MgO，会引起所制备的胶凝材料发生不同程度的体积膨胀，严重时会引起胶凝材料的结构破坏。因此，镁渣在胶凝材料中应用的问题一直没能得到很好的解决，依据发明人查阅的大量专利及文献资料，没有发现有关将镁渣用于制备无机地质聚合物胶凝材料的专利及文献报导。

发明人给出的参考文献如下：

[1]司密花，郭东京，郭锐，一种免烧免蒸碱渣砖及其制备方法，公开(公告)号：CN102161579。

[2]司密花，郭东京，郭锐，利用大宗工业废渣制备的免烧砌块砖，公开(公告)号：CN102093011。

[3]张继强，陈黔，一种添加煤渣的镁渣砖及其制备方法，公开(公告)号：CN101113623。

[4]张继强，陈黔，高强度镁渣砖及其制备方法，公开(公告)号：CN101389579。

[5]侯西平，一种建筑用镁渣砌块，公开(公告)号：CN101486557。

[6]仝仲盛，孙金凤，吴学云，一种镁渣硅酸盐水泥及其制造方法，公开(公告)号：CN101492260。

[7]仝仲盛，杨富青，张富，一种利用镁渣制造水泥的方法，公开(公告)号：CN101367627。

[8]仝仲盛，杨富青，张富，一种利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法，公开(公告)号：CN101417867。

[9]仝仲盛，杨富青，张富，一种硅酸盐水泥，公开(公告)号：CN101423341。

[10]仝仲盛，杨富青，张富，一种白硅酸盐水泥，公开(公告)号：CN101367626。

[11]仝仲盛，杨富青，张富，一种利用镁渣制造白水泥的方法，公开(公告)号：CN101367628。

[12]仝宗元，张富，张大同，刘永明，郭强，韩全恒，胡宝玉，杨文官，利用炼镁废渣生产复合及砌筑水泥的工艺，公开(公告)号：CN1260330。

[13]陈黔，张继强，热还原法炼镁联产水泥的方法，公开(公告)号：CN101130453。