CN102180629B - 以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。其技术方案是按下述各组分制备：石煤提钒尾矿为57～78wt％，硅铝校正料为5.5～10wt％，固体碱激发剂为10～18wt％、防水剂为1～3.5wt％、填料为2～10wt％和去离子水为2～10wt％。制备步骤是：先向石煤提钒尾矿与硅铝校正料制成的混合料中加入由固体碱激发剂溶解于去离子水所配制的碱激发剂溶液，搅拌；再向其中加入防水剂和填料，搅拌；然后压制成型，成型坯体用塑料薄膜包裹后进行养护，最后脱膜于室温条件下静置。本发明工艺简单、成本低和能耗小，其制品抗压强度高、抗干缩性强和抗渗性好，且长期放置不出现泛霜现象。

Description

以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于地聚合物技术领域，具体涉及一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。
背景技术
法国材料科学家Joseph Davidovits最初使用高岭石和煅烧高岭石作为制备地聚合物材料的原料，并于1978年最早提出地聚合物(Geopolymer)一词，其原意指由地球化学作用(Geochemistry)或人工模仿地质合成作用(Geosynthesis)而制造出的铝硅酸盐矿物聚合物。它具有类似有机高聚物的链接结构，兼有有机高聚物、陶瓷、水泥的特点，但又不同于上述材料，其表现在高强度、快硬固化性、耐高温、隔热、耐酸抗侵蚀、吸附有害毒物等方面。
在国内外研究中，一般采用偏高岭土或粉煤灰为硅铝原材料(王鸿灵，李海红，阎逢元.一种铝硅酸盐矿物聚合物材料的制备方法[P].CN 200310117752.8，2005；J.Temuujin，A.Minjigmaa，W Rechard，et al.Preparation of metakaolin based geopolymer coatings on metalsubstrates as thermal barriers[J]Applied Clay Science，2009，46：265～270)，而用石煤提钒尾矿制备地聚合物的研究未见报道。传统制备工艺中硅铝原材料一般是在未经活化预处理的情况下直接与激发剂作用(王栋民，陈良程.粉煤灰基矿物聚合水泥生产方法及所制备的材料[P].CN 200510077649.4，2006)，这样硅铝原材料中非晶态组分所含的活性Al2O3和活性SiO2不能被充分浸出，原料的活性潜能未得到充分发挥，所生成的地聚合物的强度不能得到根本性的提高。
传统制备工艺采用振动成型的方式，在保证浆体良好工作性能的基础上，需要加入一定量的水(Z.Zuhua，Y Xiao，Z.Huajun，et al.Role ofwater in the synthesis ofcalcined kaolin-basedgeopolymer[J]Applied Clay Science，2009，43：218～213；P.Chindaprasirt，T.Chareerat，VSirivivatnanon.Workability and strength of coarse high calcium fly ash geopolymer[J]Cement&Concrete Composites，2007，29：224～229)，但随着水的加入量增加则地聚合物的抗干缩性和抗渗性会降低；在大多数的关于地聚合物或其它建筑材料的研究中会出现体系中的结晶物质在水的作用下经过孔隙到达反应产物表面后形成泛霜现象(S Xiujiang.Development andPerformance of Class F Fly Ash Based Geopolymer Concretes against Sulphuric Acid Attack[D].Sydney：The University ofNew South Wales，2007；Ana Andres，Ma Carmen Diaz，Alberto Coz，etal.Physico-chemical characterisation of bricks all through the manufacture process in relation toefflorescence salts[J]Journal ofthe European Ceramic Society，2009，29：1869～1877)，随后会掉皮、脱落，这既影响试件的外观，也对试件的强度有负面影响。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、成本低和能耗小的制备地聚合物的方法，用该方法所制备的地聚合物抗压强度高、抗干缩性强和抗渗性好，长期放置不出现泛霜现象。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是按下述各组分及其含量制备：
石煤提钒尾矿    57～78wt％；
硅铝校正料      5.5～10wt％；
固体碱激发剂    10～18wt％；
防水剂          1～3.5wt％；
填料            2～10wt％；
去离子水        2～10wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～30分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和填料，然后机械搅拌5～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护5～20小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置2～4天；养护箱中的温度为恒温，温度区间为40～85℃；养护箱中的相对湿度为95％以上，相对湿度恒定。
所述的石煤提钒尾矿中SiO2的含量为65～85wt％，Al2O3的含量为5～20wt％；其粒径小于0.074mm。
所述的硅铝校正料为铝酸钠、偏高岭土、粉煤灰中的一种或一种以上的混合物。
所述的固体碱激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、硅酸钠中的一种或一种以上的混合物；硅酸钠为市售固体硅酸钠，其模数为1，含九个结晶水(Na2O·SiO2·9H2O)。
所述的防水剂为氯化铁、氯化钙、硬脂酸钾、硬脂酸钠、聚氨酯类有机物中的一种或一种以上的混合物。
所述的填料为细砂、石灰石粉、膨润土、沸石、氧化钙、氢氧化钙中的一种或一种以上的混合物，其粒径小于0.08mm。
所述的碱激发剂溶液的模数为1～3.5，其模数通过向固体碱激发剂中添加硅灰进行调整。
所述的压制成型的压力为10～30MPa。
由于采用上述技术方案，本发明可利用原有的生产条件，制备工艺简单。本发明在原料的使用上采用石煤提钒尾矿为主要原料，解决了大量石煤提钒尾矿任意堆放或掩埋造成的占用土地、环境污染和资源浪费问题，实现了变废为宝的目的，同时又拓宽了制备地聚合物的原料来源。本发明所制备的地聚合物，3天抗压强度可达到45MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性、抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
因此，本发明具有工艺简单、成本低和能耗小的特点，所制备的地聚合物不仅抗压强度高、抗干缩性强和抗渗性好，且长期放置不出现泛霜现象。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式所要涉及到的原料或工艺参数统一描述如下：石煤提钒尾矿中SiO2的含量为65～85wt％，Al2O3的含量为5～20wt％，其粒径小于0.074mm；硅酸钠为市售固体硅酸钠，其模数为1，含九个结晶水(Na2O·SiO2·9H2O)；压制成型的压力为10～30MPa；养护箱中的温度为恒温，温度区间为40～85℃；养护箱中的相对湿度为95％以上，相对湿度恒定。具体实施例中不再赘述。
实施例1
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    57～65wt％；
硅铝校正料      5.5～8wt％；
固体碱激发剂    10～15wt％；
防水剂          2～3.5wt％；
填料            8～10wt％；
去离子水        8～10wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～10分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌5～10分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护15～20小时，取出后脱去塑料薄膜，室温条件下静置2～3天。
本实施例中：硅铝校正料为铝酸钠；固体碱激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠和硅酸钠的混合物；防水剂为氯化铁；填料为细砂。
本实施例所制备的地聚合物，3天抗压强度可达到40MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性和抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例2
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    65～70wt％；
硅铝校正料      8～10wt％；
固体碱激发剂    15～18wt％；
防水剂          1～2wt％；
填料            2～5wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌10～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护10～15小时，取出后脱去塑料薄膜，室温条件下静置2.5～3.5天。
本实施例中：硅铝校正料为偏高岭土；固体碱激发剂为氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、硅酸钠的混合物；防水剂为氯化钙；填料为石灰石粉。
本实施例所制备的地聚合物，3天抗压强度可达到45MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性和抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例3
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿     70～78wt％；
硅铝校正料       5.5～8wt％；
固体碱激发剂     10～15wt％；
防水剂           1～2wt％；
填料             2～5wt％；
去离子水         2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～10分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌20～30分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护5～10小时，取出后脱去塑料薄膜，室温条件下静置3～4天。
本实施例中：硅铝校正料为粉煤灰；固体碱激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾和碳酸钠的混合物；防水剂为硬脂酸钾；填料为膨润土。
本实施例所制备的地聚合物，4天抗压强度可达到55MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性和抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例4
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    57～65wt％；
硅铝校正料      8～10wt％；
固体碱激发剂    10～15wt％；
防水剂      2～3.5wt％；
填料        5～8wt％；
去离子水    5～8wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌10～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护15～20小时，取出后脱去塑料薄膜，室温条件下静置2～3天。
本实施例中：硅铝校正料为铝酸钠；固体碱激发剂为碳酸钾、碳酸钠和硅酸钠的混合物；防水剂为聚氨酯类有机物；填料为沸石。
本实施例所制备的地聚合物，2天抗压强度可达到40MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性和抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例5
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    65～70wt％；
硅铝校正料      5.5～8wt％；
固体碱激发剂    15～18wt％；
防水剂          1～2wt％；
填料            5～8wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～10分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护10～15小时，取出后脱去塑料薄膜，室温条件下静置2.5～3.5天。
本实施例中：硅铝校正料为偏高岭土；固体碱激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠和碳酸钾的混合物；防水剂为硬脂酸钠；填料为氧化钙。
本实施例所制备的地聚合物，3天抗压强度可达到45MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性和抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例6
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    70～78wt％；
硅铝校正料为    5.5～8wt％；
固体碱激发剂    10～15wt％；
防水剂          1～2wt％；
填料            2～5wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌10～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌5～10分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护15～20小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置3～4天。
本实施例中：硅铝校正料为粉煤灰；固体碱激发剂为碳酸钾和碳酸钠的混合物；防水剂为氯化钙和硬脂酸钾的混合物；填料为氢氧化钙。
本实施例所制备的地聚合物，4天抗压强度可达到55MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性和抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例7
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    57～65wt％；
硅铝校正料      8～10wt％；
固体碱激发剂    15～18wt％；
防水剂          2～3.5wt％；
填料            5～8wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～10分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护15～20小时，取出后脱去塑料薄膜，室温条件下静置2～3天。
本实施例中：硅铝校正料为铝酸钠；固体碱激发剂为氢氧化钠和碳酸钾的混合物；防水剂为硬脂酸钾和硬脂酸钠的混合物；填料为细砂和石灰石粉的混合物。
本实施例所制备的地聚合物，2天抗压强度可达到40MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性和抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例8
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    57～65wt％；
硅铝校正料      5.5～8wt％；
固体碱激发剂    10～15wt％；
防水剂          2～3.5wt％；
填料            8～10wt％；
去离子水        8～10wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌10～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护5～10小时，取出后脱去塑料薄膜，室温条件下静置2.5～3.5天。
本实施例中：硅铝校正料为偏高岭土；固体碱激发剂为氢氧化钾和氢氧化钠的混合物；防水剂为氯化铁和聚氨酯类有机物的混合物；填料为膨润土和沸石的混合物。
本实施例所制备的地聚合物，3天抗压强度可达到45MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性和抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例9
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    65～70wt％；
硅铝校正料      8～10wt％；
固体碱激发剂    15～18wt％；
防水剂          1～2wt％；
填料            2～5wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌10～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌20～30分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护15～20小时，取出后脱去塑料薄膜，室温条件下静置3～4天。
本实施例中：硅铝校正料为粉煤灰；固体碱激发剂为氢氧化钾和碳酸钾的混合物；防水剂为氯化铁、氯化钙和硬脂酸钾的混合物；填料为沸石和氧化钙的混合物。
本实施例所制备的地聚合物，4天抗压强度可达到55MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性、抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例10
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    70～78wt％；
硅铝校正料      5.5～8wt％；
固体碱激发剂    10～15wt％；
防水剂          1～2wt％；
填料            2～5wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌10～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌20～30分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护10～15小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置2天。
本实施例中：硅铝校正料为铝酸钠和偏高岭土的混合物；固体碱激发剂为氢氧化钾；防水剂为氯化铁、氯化钙和硬脂酸钠的混合物；填料为细砂、石灰石粉和沸石的混合物。
本实施例所制备的地聚合物，2天抗压强度可达到40MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性、抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例11
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    57～65wt％；
硅铝校正料      8～10wt％；
固体碱激发剂    10～15wt％；
防水剂          2～3.5wt％；
填料            5～8wt％；
去离子水    5～8wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～10分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护15～20小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置3天。
本实施例中：硅铝校正料为铝酸钠、粉煤灰的混合物；固体碱激发剂为氢氧化钠；防水剂为氯化钙、硬脂酸钾、聚氨酯类有机物的混合物；填料为膨润土、沸石、氧化钙的混合物。
本实施例所制备的地聚合物，3天抗压强度可达到45MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性、抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例12
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    65～70wt％；
硅铝校正料      5.5～8wt％；
固体碱激发剂    15～18wt％；
防水剂          1～2wt％；
填料            5～8wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～10分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌20～30分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护15～20小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置4天。
本实施例中：硅铝校正料为铝酸钠、偏高岭土和粉煤灰的混合物；固体碱激发剂为碳酸钾；防水剂为氯化铁、氯化钙、硬脂酸钾和聚氨酯类有机物的混合物；填料为石灰石粉、膨润土、沸石和氧化钙的混合物。
本实施例所制备的地聚合物，4天抗压强度可达到55MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性、抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例13
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    70～78wt％；
硅铝校正料      5.5～8wt％；
固体碱激发剂    10～15wt％；
防水剂          1～2wt％；
填料            2～5wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5～10分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌20～30分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌5～10分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护15～20小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置2天。
本实施例中：硅铝校正料为铝酸钠、偏高岭土和粉煤灰的混合物；固体碱激发剂为碳酸钠；防水剂为氯化铁、氯化钙、硬脂酸钾和硬脂酸钠的混合物；填料为细砂、膨润土、沸石、氧化钙和氢氧化钙的混合物。
本实施例所制备的地聚合物，2天抗压强度可达到40MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性、抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
实施例14
一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。该地聚合物组分及其含量是：
石煤提钒尾矿    57～65wt％；
硅铝校正料      8～10wt％；
固体碱激发剂    15～18wt％；
防水剂          2～3.5wt％；
填料            5～8wt％；
去离子水        2～5wt％；
该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌10～15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10～20分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和微细填料，然后机械搅拌10～15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护10～15小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置3天。
本实施例中：硅铝校正料为铝酸钠、偏高岭土和粉煤灰的混合物；固体碱激发剂为硅酸钠；防水剂为氯化铁、氯化钙、硬脂酸钾、硬脂酸钠和聚氨酯类有机物的混合物；填料为细砂、石灰石粉、膨润土、沸石、氧化钙和氢氧化钙的混合物。
本实施例所制备的地聚合物，3天抗压强度可达到45MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性、抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
本具体实施方式可利用原有的生产条件，制备工艺简单。在原料的使用上采用石煤提钒尾矿为主要原料，解决了大量石煤提钒尾矿任意堆放或掩埋造成的占用土地、环境污染和资源浪费问题，实现了变废为宝的目的，同时又拓宽了制备地聚合物的原料来源。本发明所制备的地聚合物，3天抗压强度可达到45MPa以上，后期强度还有增长趋势，且具有良好的抗干缩性、抗渗性，长期放置不出现泛霜现象。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、成本低和能耗小的特点，所制备的地聚合物不仅抗压强度高、抗干缩性强和抗渗性好，且长期放置不出现泛霜现象。

Claims (9)

1.一种以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法，其特征在于该地聚合物的化学组分是：
Figure FDA0000278728141
按上述各组分及其含量，该地聚合物的制备步骤是：
第一步：向经过活化预处理的石煤提钒尾矿中添加硅铝校正料，机械搅拌5~15分钟，混合均匀；另将固体碱激发剂溶解于去离子水中，配制成碱激发剂溶液；
第二步：向石煤提钒尾矿与硅铝校正料的混合料中加入碱激发剂溶液，然后在密封容器中机械搅拌10~30分钟；
第三步：向第二步所制得的混合料中加入防水剂和填料，然后机械搅拌5~15分钟；
第四步：将第三步所制得的混合料放入金属模具中，压制成型，再将成型后的坯体用塑料薄膜包裹，放在养护箱中养护5~20小时，取出后脱去塑料薄膜，在室温条件下静置2~4天；养护箱中的温度为恒温，温度区间为40~85℃；养护箱中的相对湿度为95%以上，相对湿度恒定；
所述的石煤提钒尾矿中SiO2的含量为65~85wt%，Al2O3的含量为5~20wt%；其粒径小于0.074mm。
2.根据权利要求1所述的以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法，其特征在于所述的硅铝校正料为铝酸钠、偏高岭土、粉煤灰中的一种以上的物质。
3.根据权利要求1所述的以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法，其特征在于所述的固体碱激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、硅酸钠中的一种以上的物质。
4.根据权利要求1所述的以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法，其特征在于所述的防水剂为氯化铁、氯化钙、硬脂酸钾、硬脂酸钠、聚氨酯类有机物中的一种以上的物质。
5.根据权利要求1所述的以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法，其特征在于所述的填料为细砂、石灰石粉、膨润土、沸石、氧化钙、氢氧化钙中的一种以上的物质，其粒径小于0.08mm。
6.根据权利要求1所述的以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法，其特征在于所述的碱激发剂溶液的模数为1~3.5，其模数通过向固体碱激发剂中添加硅灰来调整。
7.根据权利要求1所述的以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法，其特征在于所述的压制成型的压力为10~30MPa。
8.根据权利要求3所述的以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法，其特征在于所述的硅酸钠为市售固体硅酸钠，其模数为1，含九个结晶水Na2O·SiO2·9H2O。
9.根据权利要求1～7项中的任一项所述的以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物的制备方法所制备的地聚合物。
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