[发明专利]含大掺量湿排碱渣的无熟料胶凝材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含大掺量湿排碱渣的无熟料胶凝材料及其制备方法和应用，涉及湿排碱渣制备胶凝材料技术领域。含大掺量湿排碱渣的无熟料胶凝材料，由基材和复合激发剂组成，其中，基材由湿排碱渣和矿渣组成，以干基质量百分比计湿排碱渣40~60%，矿渣40~60%；复合激发剂由NaOH和Na₂CO₃组成。本发明材料可有效替代水泥，同时减少烘干、磨细等处理工序，可大幅降低能耗和成本，实现碱渣固废的资源化利用28d强度可达30MPa以上。本发明使用湿排碱渣制备出一种新的胶凝材料，变废为宝，保护环境的同时降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及湿排碱渣制备胶凝材料技术领域，尤其涉及一种含大掺量湿排碱渣的无熟料胶凝材料及其制备方法和应用。

背景技术

碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的碱性废渣，通常以CaCO₃、CaSO₄、 CaCl₂等钙盐组分为主，中国每年排放约780万吨固体碱渣，压滤后存放于堆场，资源化利用程度很低。由于排放量大、运输费用高、资源化利用途径少，大量碱渣以露天堆放甚至就地掩埋的方式进行处理，占用了大量土地资源，且对土壤和水体造成严重污染，引发的环境问题与日俱增。

在氯碱企业中，碱渣初始为白色浆体，持水性强，初始含水率可达90％以上，pH约为12～13。以往研究中将碱渣用于制备胶凝材料时，多数是将碱渣作为钙质组分或仅作为填充料，掺入量多数不高于30％，且需要添加较高浓度的强碱激发以获得较高强度，这使得成本较高。且碱渣多需经过烘干、磨细等处理工序，资源化利用工艺较为复杂，成本进一步提高，这不利于推广。

基于此，最接近的现有技术中，已有利用碱渣、NaOH、Na₂CO₃作为碱激发剂的探索，但是并未成功。例如“利用碱渣制备碱激发胶凝材料的探索”文献中，采用NaOH、Na₂CO₃、水玻璃作为碱激发剂制备碱激发胶材料，得到结果表明：随着水胶比的增大，材料抗压强度降低；NaOH和Na₂CO₃对碱渣无激发作用，水玻璃有一定的激发作用。在“碱渣-矿渣制备地聚合物材料的研究”文献中，得到结果表明：随着水灰比的增大，碱渣矿渣地聚合物强度不断降低；Na₂CO₃对反应没有激发作用，反应产物无强度；碱渣掺量较大时，水玻璃激发效果优于NaOH，NaOH激发产物早期强度大，而水玻璃激发产物后期强度大。相关文献对利用NaOH、Na₂CO₃作为碱激发剂的探索并未所进展。

发明内容

本发明提供了一种含大掺量湿排碱渣的无熟料胶凝材料及其制备方法和应用,不使用水泥，碱渣利用不需烘干、粉磨等工序，利用湿排碱渣浆体中含有的一定量的废碱，复掺少量复合碱性激发剂协同激发矿渣形成胶凝材料，可有效替代水泥，实现碱渣固废的资源化利用。

为实现此技术目的，本发明采用如下方案：

含大掺量湿排碱渣的无熟料胶凝材料，由基材和复合激发剂组成，其中，基材由湿排碱渣和矿渣组成，以干基质量百分比计湿排碱渣40～60％，矿渣 40～60％；复合激发剂由NaOH和Na₂CO₃组成。

进一步地，复合激发剂的质量为湿排碱渣中干基和矿渣总质量的3～5％。

进一步地，复合激发剂中NaOH与Na₂CO₃的质量比为4:1。

进一步地，NaOH、Na₂CO₃分别为颗粒状分析纯。

上述含大掺量湿排碱渣的无熟料胶凝材料的制备方法，按如下步骤进行：

S1、取湿排碱渣静置5～7天，每天抽除上清液后搅拌均匀，待湿排碱渣的含水率为40～50％时得到碱渣浆体，取出备用；