[发明专利]一种复合胶凝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合胶凝材料及其制备方法，属于建筑材料。

背景技术

20世纪90年代以来，我国水泥工业走上了一条高产、高耗、低效、高环境负荷的不可持续发展道路。据国家统计局最新的统计数据显示，2011年我国水泥产量达到20.6亿吨，虽然现在水泥行业在生产工艺、污染物治理进行了改进，但因产量巨大，水泥行业仍是大气的重污染行业。因此，水泥对环境的污染已不容忽视，必须通过科技创新加以根本性的改造，能够不用或少用水泥熟料，使水泥混凝土行业走上可持续发展之路。目前世界各国为解决资源和能源问题，把水泥的研究重点放在混合水泥上。亦即，在水泥熟料中掺合高炉矿渣、粉煤灰等来生产水泥或在水泥混凝土中掺入高炉矿渣、粉煤灰等来取代水泥，以缓解日趋增加的资源和能源的需求量。

粒化高炉矿渣和钢渣是钢铁厂产生的废渣，尽管从上世纪50年代开始，我国学者就开始研究矿渣在水泥混凝土中的高效利用，先后出现了石膏矿渣水泥、碱矿渣水泥、低热微膨胀水泥、钢渣水泥等产品品种，但是都因为某些原因而没有得到大范围的应用。而钢渣实际利用率我国仅约40％，远远低于发达国家水平。

脱硫石膏和粉煤灰都是燃煤电厂产生的废弃物，如不加以利用，会造成环境的二次污染。因此，如何较好的使这两大固体废物得到处理和综合利用，达到固废资源化，不仅对电厂本身，而且对社会都具有良好的经济和环保效益。

脱硫石膏具有与天然石膏相同的主成分CaSO₄·2H₂O，因此，在与粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉等复合，再配以其它的激发剂，反应后的胶结材料应具有一定强度。目前，脱硫石膏与其他工业废弃物的利用研究主要集中在脱硫石膏分别与粉煤灰、矿渣的结合利用研究上，而脱硫石膏与钢渣粉的复合很少有报道，专利CN 101538140 B报道的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料则为一种良好的石膏基材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体废弃物用量大，不污染环境，制备工艺简单的一种复合胶凝材料及其制备方法。

技术解决方案：

一种复合胶凝材料，包括下列物料，按重量百分比计：高炉矿渣粉28～55％，钢渣粉0～18％，粉煤灰22～45％，脱硫石膏5～15％，复合碱固体激发剂6～10％。

所述复合固体激发剂包括：氢氧化钠、碳酸钠、低模数液体水玻璃、改性剂，原料组成重量比为：氢氧化钠10～25％，碳酸钠10～25％，低模数液体水玻璃55～65％，改性剂0.2～0.5％。

所述低模数液体水玻璃为模数2.5～2.8，波美度40～50度的水玻璃。

所述改性剂为聚丙烯酰胺或聚磷酸盐。

一种复合胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)复合固体激发剂的制备：将原料组成按重量比计：氢氧化钠10～25％，碳酸钠10～25％，低模数液体水玻璃55～65％，改性剂聚丙烯酰胺或聚磷酸盐0.2～0.5％混合均匀，在真空条件下陈化消解24～48小时，在140～170℃下干燥，干燥后，再进行粉磨至比表面积不小于300m²/kg得到的固体粉末；复合固体激发剂对粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉起主要的活性激发作用。

(2)脱硫石膏的制备：将潮湿状的烟气脱硫石膏在130℃-160℃的温度下煅烧3-5小时，冷却后粉磨至比表面积不小于300m²/kg的固体粉末；脱硫石膏具有双重作用，一是对高炉矿渣、钢渣及粉煤灰起到辅助激发作用；二是对所得胶凝材料的凝结时间起到调整作用；

(3)将高炉矿渣28～55％、粉煤灰22～45％、复合固体激发剂6～10％、脱硫石膏5～15％依次加入磨机，混磨20～60分钟，磨至比表面积不小于300m²/kg，再加入比表面积不小于400m²/kg的钢渣粉0～18％，充分混合即得复合胶凝材料；或是将所述高炉矿渣、粉煤灰、复合固体激发剂、脱硫石膏、钢渣分别进行粉磨后，再混合均匀即得复合胶凝材料。