[发明专利]制备胶凝材料组合物的方法、胶凝材料及其应用

说明书

本发明提供一种制备胶凝材料组合物的方法以及一种胶凝材料组合物及其应用。制备方法包括以下步骤：将含有游离氧化钙和/或游离氧化镁的胶凝材料、添加剂和辅助剂混合并研磨，获得胶凝材料组合物；其中，以胶凝材料组合物的总重量计，胶凝材料的百分含量≥90wt%，添加剂的百分含量为0.5%‑5wt%，辅助剂的百分含量为0.1wt%‑5wt%；添加剂为硫酸氢盐或有机多羧酸的酸式盐或有机多羧酸的酸式盐与无机酸式盐的混合物；辅助剂为水、极性有机溶剂或它们的混合物。本发明提供的方法能够大量利用工业废料，提供安定性良好且强度可控的建筑胶凝材料组合物。

技术领域

本公开涉及建筑胶凝材料领域，更具体地，涉及含游离氧化钙和氧化镁的胶凝材料，尤其是工业废料的处理方法、由此获得的胶凝材料组合物及其应用。

背景技术

建筑用胶凝材料主要是指以各种水泥，尤其是各类通用硅酸盐水泥为代表的胶凝材料。此外，辅助胶凝材料也是建筑用胶凝材料的重要组成部分，例如粉煤灰、矿渣粉（矿粉）、钢渣粉等，这些辅助胶凝材料可以作为水泥的组成部分即混合材加入水泥，也可以作为混凝土掺合料或砂浆掺合料作为混凝土或砂浆的胶凝材料的组成部分。

目前我国诸如粉煤灰、矿渣以及金属冶炼产生的工业废料排放量大，但是实际利用率较低，直接堆砌或填埋处理污染环境。举例来说，目前全国每年的钢渣排放量达到1.6亿吨，实际利用率较低，仅有少量作为辅助性胶凝材料用于混凝土或者筑路基料，一方面造成了大量钢渣堆积，导致环境问题，另一方面，钢渣的附加值也没有得到充分发挥，实际上造成对其他优质自然资源的依赖和过度开发。近年来，我国镍铁渣年排放量超3000万吨，已成为我国继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼渣。大量镍铁渣堆砌处理或深海填埋，不仅占用土地、污染环境，还给镍铁冶炼的可持续发展带来严峻挑战。此类工业废料由于其矿物成分，具有一定水硬活性，有作为胶凝材料使用的可能性，但是其中含有较大量的游离氧化钙和氧化镁，会导致安定性不良等问题，并且对胶凝材料强度发展产生影响，因此，目前仅作为少量的添加剂使用，使用量远低于排放量。

此外，在实际生产中，例如在普通硅酸盐水泥生产中，若某批次的安定性不合格，该批次水泥将不能用于后续例如混凝土生产的应用，而直接报废，造成资源浪费和废料处理压力。

因此，需要开发出能充分对这些废料加以利用的方法，以获得具有生产价值的工业产品。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制备胶凝材料组合物的方法，能够大量利用工业废料以生产胶凝材料组合物，减少环境污染，同时根据本发明所提供的方法生产的胶凝材料具有安定性良好，强度可控的优异性能。

本发明的实施方式提供一种制备胶凝材料组合物的方法，包括以下步骤：

将含有游离氧化钙和/或游离氧化镁的胶凝材料、添加剂和辅助剂混合并研磨，获得所述胶凝材料组合物；

其中，以所述胶凝材料组合物的总重量计，所述胶凝材料的百分含量≥90wt%，所述添加剂的百分含量为0.5wt%-5wt%，所述辅助剂的百分含量为0.1wt%-5wt%；

所述添加剂为硫酸氢盐或有机多羧酸的酸式盐或有机多羧酸的酸式盐与无机酸式盐的混合物；其中所述有机酸多羧酸的盐选自碱金属和碱土金属的草酸氢盐和邻苯二甲酸氢盐；所述无机酸式盐选自碱金属和碱土金属的硫酸氢盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐和碳酸氢盐；在所述有机多羧酸的酸式盐与无机酸式盐的混合物中，有机多羧酸的酸式盐与无机酸式盐的质量比为1:9-9:1；

所述辅助剂为水、极性有机溶剂或它们的混合物。

在一个优选实施方式中，所述胶凝材料的百分含量≥95wt%。

在一个优选实施方式中，所述添加剂的百分含量为1.5wt%-4wt%。

在一个优选实施方式中，所述辅助剂的百分含量为1wt%-2wt%。