[发明专利]利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法

说明书

本发明提供一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法，称取铝型材厂废渣、高岭土、石灰石质材料或石灰石，混合均匀得原料；原料研磨得浆料，且原料：球：水的质量比为1:1.4～1.6:0.7～0.9，研磨时间为0.5～2小时；将浆料过滤脱水，之后烘干、破碎并过筛，得粉料；粉料与粘结剂混合并压制成型，把成型坯料烘干；把干胚置于窑炉中并在空气气氛下煅烧后保温，煅烧温度为1310‑1370℃，保温时间为0.5‑2小时，接着冷却至室温，即得无水硫铝酸钙膨胀剂。本发明能够在确保获得高纯度无水硫铝酸钙的前提下，最大限度地利用铝型材厂废渣，实现其高附加值循环利用，并显著降低无水硫铝酸钙膨胀剂的生产成本。

【技术领域】

本发明属于水泥混凝土材料领域，具体涉及一种利用铝型材厂废渣合成无水硫铝酸钙膨胀剂的制备方法。

【背景技术】

混凝土在浇筑硬化过程中，由于化学减缩、冷缩、干缩等原因会引起体积收缩，其收缩值大约为自身体积的0.04％～0.06％，现象有混凝土开裂破坏、混凝土抗渗性不良造成渗漏破坏、开裂导致的钢筋锈蚀、体积不稳定等。这些收缩开裂破坏损害了混凝土的体积稳定性从而影响其结构功能，降低了混凝土耐久性能因而缩短了其服役寿命。在混凝土中掺入膨胀剂可以制备补偿收缩混凝土，又称膨胀混凝土。目前，膨胀混凝土因其优异的防裂抗裂性能特点已经被应用于路桥工程、地下防护工程以及钢管混凝土脱空处理、结构修复等领域。

混凝土膨胀剂的性能及掺量是影响膨胀混凝土性能的重要因素，良好的膨胀剂是提高膨胀混凝土补偿收缩性能的首要条件。从1936年Lossier发明膨胀水泥至今，各个国家的研究者在混凝土补偿收缩方面做了大量的研究。日本最先开始研究开发混凝土膨胀剂，其以美国Klein发明的K型膨胀水泥为基础，经过创新与改进，研制出硫铝酸钙膨胀剂，将其作为一种外加剂加入到混凝土中。在同一时期，美国、俄罗斯、英国和澳大利亚等国家也相继开展了有关混凝土膨胀剂的研究。我国对混凝土膨胀剂的研究始于上世纪70年代，经过30多年的研究发展，混凝土膨胀剂的运用技术也得到日益完善。混凝土膨胀剂按化学成分可分为五类:硫铝酸钙类、氧化镁类、石灰类、氧化铁类、复合类。在混凝土中水泥水化阶段无水硫铝酸钙在碱介质与硫酸盐激发下形成水化硫铝酸钙，俗称钙矾石，因此此类混凝土膨胀剂又被称为钙矾石类。

其中，无水硫铝酸钙(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄，C₄A₃S)一般以石灰石、矾土和石膏作为主要原料，配制成适当成分的生料，在1250～1350℃条件下煅烧而成。虽然无水硫铝酸钙膨胀剂的性能非常优良，但是如果要更多地应用于结构工程，原料的可持续性是无水硫铝酸钙膨胀剂获得更广泛应用和可持续发展的关键问题；然而，我国高品位铝矾土资源已日趋紧缺，且价格不断攀升，因此，出于对生产成本和环境保护的考虑，特别是减少对天然资源的依赖，能否利用固体废弃物作为原料成为从业人员所关注的问题。

长期以来，从业人员利用无水硫铝酸钙的工艺和产品特点，致力于以固体废弃物替代天然原料的研究，并取得了巨大成绩。采用的固体废弃物替代原料包括赤泥(工业氧化铝生产中排放的高碱性泥浆)、脱硫灰渣(热电厂采用循环流化床工艺对废气进行脱硫处理时所得固体废弃物)、高铝粉煤灰、电解锰渣、钙铝渣、柠檬酸渣、脱硫石膏、磷渣、磷石膏等。采用固体废弃物制备无水硫铝酸钙膨胀剂，不仅降低了水泥工业的能源和资源消耗，同时解决了固体废弃物对环境的污染，不失为一条资源再利用的有效途径。