[发明专利]污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种污泥焚烧灰基地质聚合物，包含以下重量百分含量的各个组分：污泥焚烧灰30～50％，偏高岭土10～30％，Ca(OH)₂8～10％，脱硫石膏10～20％，KH₂PO₄10～20％。本发明还公开了上述污泥焚烧灰基地质聚合物的制备方法。本发明利用低碱度的硫酸盐和KH₂PO₄共同激发，碱性较低，使得制备所得地质聚合物具有较强的抗酸腐蚀能力，可以延长使用寿命；为了预防低碱度降低产物强度，又通过将污泥焚烧灰、偏高岭土和Ca(OH)₂经过焙烧活化，使SiO₂和Al₂O₃表面形成不饱和的活性键，从而与Ca(OH)₂反应生成水化硅酸钙(C‑S‑H)和水化铝酸钙(C‑A‑H)等胶凝性产物，确保所得地质聚合物在具有抗酸腐蚀能力的同时具有满足产品的强度要求。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法。

背景技术

污泥处置的资源化路线有很多。污泥烧结砖可以直接处理污泥，污泥中的有机物可以在烧结过程中燃烧，提供能量^[1]。另外，作为燃料、肥料、家禽饲料、土壤改良剂、制作陶粒和水泥等，均为污泥处置可行的资源化路线，相关的研究和专利报道也有很多，例如专利CN105110663A中利用污泥焚烧灰在强碱NaOH的激发下合成具有一定强度的地质聚合物。但我国的污泥有效处理率仅有33％左右，主要是污泥通过资源化路线所得到的产品没有特色。在农村修建水渠、小道和水泥地面等需要消耗大量的水泥产品，而地质聚合物作为水泥的替代品，通过强碱NaOH激发可以得到满足强度的产品，但固相成分易与SO₄^2-反应，破坏结构，且NaOH激发产品碱性较强，容易受到酸性雨水的侵蚀^[2]。污泥焚烧灰中含有大量的SiO₂和Al₂O₃，完全可以作为合成地质聚合物的原料，但使用普通合成方法，通过强碱激发，其抗腐蚀能力太低，寿命有限。

参考文献：

[1]刘爽,白锡庆,张鹏宇,等.无粘土、高含量污泥烧结砖效果的影响因素研究[J].中国给水排水,2016(5):98-103.

[2]赵建伟,崔潮,戈娅萍,等.地质聚合物的土木工程耐久性能的研究进展[J].硅酸盐通报,2016,35(9):2832-2840.

发明内容

发明目的：针对现有技术中的上述问题，本申请提供了一种抗酸腐蚀能力强、使用寿命长的地质聚合物及其制备方法。

技术方案：本发明所述的一种污泥焚烧灰基地质聚合物，包含以下重量百分含量的各个组分：

其中，所述污泥焚烧灰为城市污泥焚烧灰，并不是工业污泥或者湖泊污泥；所述污泥焚烧灰和偏高岭土的主要化学组成如表1所示。

表1污泥灰和偏高岭土的主要化学组成(wt％)

上述污泥焚烧灰基地质聚合物的制备包含以下步骤：

(1)活化物料：分别称取配方量的污泥焚烧灰和偏高岭土，研磨过筛，然后与配方量的Ca(OH)₂混合均匀，高温焙烧活化；

(2)准备碱激发剂：称取配方量的脱硫石膏和KH₂PO₄混合得到碱激发剂；

(3)将步骤(1)活化后的物料与步骤(2)准备的碱激发剂混合，加水并控制水灰比为0.27～0.48，然后填充在模具中压制成型，经过一次湿热养护后脱模，继续进行二次湿热养护即可。