[发明专利]一种赤泥-矿渣地质聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种赤泥‑矿渣地质聚合物及其制备方法，该赤泥‑矿渣地质聚合物是以赤泥和矿渣为主要原料经复合碱激发剂激发而成。该发明实现了对赤泥、矿渣两种工业固体废弃物尤其是赤泥的高效利用，并且该发明具有可进行连续化生产，工艺过程简单，成本低，无二次污染，所得制品性能优良等诸多优点。

技术领域

本发明涉及地质聚合物领域，具体涉及一种赤泥-矿渣地质聚合物及其制备方法。

背景技术

赤泥是氧化铝冶炼过程中附带产生的一种强碱性固体废弃物，目前全球赤泥堆存量接近30亿吨，而其综合利用率却仅为15％左右。我国由于开发技术水平等因素的限制，对赤泥的综合利用效率还远不及此。大部分的赤泥只能利用大面积的堆场露天堆放，风干的赤泥产生的扬尘是造成当下局部雾霾天气的罪魁祸首之一，同时赤泥中的强碱性组分也对地下水系统、土壤及地表植被等造成了严重污染和破坏。

赤泥中含有大量具有潜在活性的硅铝组分，这使得赤泥具有制备地质聚合物的潜质，同时以赤泥为原料制备地质聚合物可使赤泥中的碱转化为制备地质聚合物的有利物质。目前虽然在对赤泥制备地质聚合物上已有研究，但还存在缺陷，例如国内最新研究报道中有提及以赤泥作为原料制备地质聚合物，其手段是先对赤泥进行煅烧，然后再通过碱激发实现赤泥的二次聚合，然而煅烧过程使得生产成本大大提高而使其推广应用受到限制；还有就是在制备地质聚合物时将赤泥作为少量掺料使用，例如有研究以高性能偏高岭土、粉煤灰等作为基体，将赤泥掺量控制在20%以内，这对赤泥的消纳利用极为有限。

发明内容

本发明目的是在最大限度利用赤泥的前提下，提供一种以赤泥和矿渣为主要原料制成的具有理想抗压强度（7d抗压强度>20MPa，28d抗压强度>38MPa）的地质聚合物。

本发明的另一目的是提供一种赤泥-矿渣地质聚合物的制备方法，该方法操作工艺简单，成本低廉，可实现对赤泥的高效消纳利用。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种赤泥-矿渣地质聚合物，其是由赤泥和矿渣组成的复合粉体经复合碱激发剂激发而成，复合粉体与复合碱激发剂的质量比为1：0.6-0.85；其中复合粉体的质量百分比组成为：赤泥50%-70%和矿渣30%-50%，复合碱激发剂由水玻璃、氢氧化钠及水调配而得，其模数为1.0-2.0，固含量为18%-42%。

进一步优选，复合碱激发剂的模数为1.2-1.6，固含量为30%-38%。

所述赤泥的质量要求为：含水率≤3%，氧化钙含量≤15%，二氧化硅含量≤20%，氧化铝含量≤25%，粉磨后细度为75um筛筛余小于15%。

所述矿渣为高炉矿渣微粉，其质量要求为：氧化钙含量≤45%，二氧化硅含量≤35%，氧化铝含量≤12%，勃氏比表面积400-450m²/Kg。

所述水玻璃的质量要求为：波美度（°Bé）为50.4，氧化钠含量≥12.8%，二氧化硅含量≥29.2%。

赤泥-矿渣地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1）复合粉体配制：选取赤泥、矿渣，然后将赤泥和矿渣按比例混合得到复合粉体，陈化备用；

2）复合碱激发剂配制：利用氢氧化钠溶液调整水玻璃的模数为1.0-2.0、固含量为18%-42%，备用；

调整水玻璃的模数和固含量时，先根据所购水玻璃的初始模数、固含量和目标模数、固含量来计算所需氢氧化钠和水的量，然后将氢氧化钠溶于水中，待氢氧化钠溶液冷却后加入所购水玻璃中制成复合碱激发剂；

3）按照水泥净浆制备工艺，将复合粉体与复合碱激发剂按1：0.6-0.85的质量比混合搅拌均匀，注入40mm*40mm*40mm的模具；