CN103613296B - 一种低温煅烧插层高岭土制备碱激发胶凝材料的方法 - Google Patents

一种低温煅烧插层高岭土制备碱激发胶凝材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温煅烧插层高岭土制备碱激发胶凝材料的方法。其步骤是先将高岭土与一定比例的插层剂进行插层反应，然后在一定温度下烘干后放入马弗炉中在300～400℃进行低温煅烧，充分煅烧后冷却并研磨过筛，然后与一定比例的碱激发剂反应制得碱激发胶凝材料。本发明工艺简单，技术成熟，生产能耗低，产品具有耐腐蚀、耐高温、耐久性好、干燥收缩低、早期强度高和优异的力学性能等特点，是一种绿色环保型胶凝材料，在许多领域具有广阔的应用前景。

Description

一种低温煅烧插层高岭土制备碱激发胶凝材料的方法
技术领域
本发明涉及碱激发胶凝材料领域，具体是一种以高岭土为原料，经插层，低温煅烧后在碱激发条件下制备胶凝材料的方法。
背景技术
煅烧高岭土基碱激发胶凝材料是指利用活性低钙Si-Al质材料与高碱性溶液反应制备出的一种结构上具有空间三维网络状结构的新型无机Si-Al质胶凝材料，该材料制备工艺简单，生产能耗低且制备过程中二氧化碳排放量少，是一种绿色环保型胶凝材料，具有耐腐蚀、耐高温、耐久性好、干燥收缩低、早期强度高和优异的力学性能等特点，在汽车及航空工业、土木工程、交通及快速抢修、封堵核废料及重金属固化等方面，具有广阔的应用前景，已成为碱激发胶凝材料研究的焦点。
目前，以高岭土为原料制备碱激发胶凝材料的方法主要是通过高温煅烧的方法，将高岭土脱除羟基水制得偏高岭土，然后与水玻璃、氢氧化钠或氢氧化钾等碱激发剂在水中反应制得胶凝材料，如专利CN200710003404.6、CN201310047638.6和CN200710052158.3，以及2010年第二期《非金属矿》中发表文章“高岭土基矿物聚合物材料的制备及抗压强度的影响因素”、2008年第十一期《材料导报》中发表文章“煤系高岭土制备土聚水泥的正交优化设计”和2007年第三期《非金属矿》中发表文章“煅烧制度对偏高岭土胶凝活性的影响”。上述方法皆在较高温度(大于600℃)条件下煅烧高岭土制得偏高岭土，然后与碱激发剂反应制得胶凝材料。这类方法能耗较大，对生产设备要求较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种在低温条件下煅烧插层高岭土，然后与碱激发剂反应制备碱激发胶凝材料的方法。本发明的特征在于，以高岭土为原料，先将高岭土与5～50％高岭土重量的插层剂在高速混合机中混合搅拌10分钟至4小时，混合过程中添加1～10％高岭土和插层剂总重量的水，将所得混合物在80～110℃烘干制得插层高岭土，然后将插层高岭土置于马弗炉中低温煅烧30分钟～10小时后冷却至室温，再用球磨机磨成细粉并过100目筛，然后将过筛后的煅烧插层高岭土与碱激发剂和1～45％煅烧插层高岭土重量的水在搅拌机中搅拌反应1～10分钟制得胶凝材料。
所述的高岭土为煤系高岭土或纯高岭土。
所述的插层剂为乙酸钾、乙酸钠、乙酸铵中的一种或两种以上任何比例的混合物。
所述的低温煅烧温度为300～400℃。
所述的碱激发剂为波美度35～50，模数0.8～2.0的水玻璃(原模数为2.2～3.6，采用氢氧化 钠或氢氧化钾调节模数)，碱激发剂添加量为煅烧插层高岭土重量的10～50％。
本发明与现有技术相比具有的优势是：
1.目前以高岭土为原料制备碱激发胶凝材料的通常煅烧温度为600～800℃，本发明以低温煅烧插层高岭土为原料制备碱激发胶凝材料，煅烧温度仅为300～400℃，从而大幅度降低了生产能耗和对生产设备的要求；
2.得出了最佳的低温煅烧温度。由于插层剂的引入，可以降低高岭土的脱羟基温度，但是仅在300～400℃这一低温煅烧温度范围内才能制得高活性的煅烧插层高岭土。当煅烧温度低于300℃时，煅烧插层高岭土不具备碱激发活性，无法凝结硬化；当煅烧温度高于400℃时，高岭土中的硅、铝会与插层剂发生反应生成无碱激发活性的硅铝酸盐，从而降低碱激发胶凝材料的实用性能。因此，本发明在降低生产成本的基础上制得一种高性能的碱激发胶凝材料。
具体实施方式
实施例1：
将1kg煤系高岭土与50g乙酸钾在高速混合机中混合搅拌10分钟，混合过程中添加10.5g水，将所得混合物在80℃下烘干制得插层高岭土，然后将插层高岭土置于马弗炉中煅烧30分钟，煅烧温度为300℃，冷却至室温后用球磨机磨成细粉并过100目筛，取500g过筛后的煅烧插层高岭土与50g波美度为35，模数为0.8的水玻璃(原模数为2.2，采用氢氧化钠调节模数)和225g水在搅拌机中搅拌反应1分钟制得胶凝材料。
实施例2：
将1kg纯高岭土与500g乙酸钾在高速混合机中混合搅拌1小时，混合过程中添加150g水，将所得混合物在110℃下烘干制得插层高岭土，然后将插层高岭土置于马弗炉中煅烧10小时，煅烧温度为350℃，冷却至室温后用球磨机磨成细粉并过100目筛，取1000g过筛后的煅烧插层高岭土与500g波美度为50，模数为2.0的水玻璃(原模数为3.6，采用氢氧化钠调节模数)和10g水在搅拌机中搅拌反应10分钟制得胶凝材料。
实施例3：
将1kg煤系高岭土与300g乙酸钠在高速混合机中混合搅拌4小时，混合过程中添加65g水，将所得混合物在100℃下烘干制得插层高岭土，然后将插层高岭土置于马弗炉中煅烧2小时，煅烧温度为400℃，冷却至室温后用球磨机磨成细粉并过100目筛，取1000g过筛后的煅烧插层高岭土与300g波美度为40，模数为1.0的水玻璃(原模数为3.4，采用氢氧化钾调节模数)和200g水在搅拌机中搅拌反应3分钟制得胶凝材料。
实施例4：
将1kg纯高岭土与400g乙酸铵在高速混合机中混合搅拌3小时，混合过程中添加100g 水，将所得混合物在105℃下烘干制得插层高岭土，然后将插层高岭土置于马弗炉中煅烧3小时，煅烧温度为320℃，冷却至室温后用球磨机磨成细粉并过100目筛，取1000g过筛后的煅烧插层高岭土与200g波美度为35，模数为1.2的水玻璃(原模数为3.5，采用氢氧化钾调节模数)和220g水在搅拌机中搅拌反应5分钟制得胶凝材料。
实施例5：
将1kg煤系高岭土与150g乙酸钾和150g乙酸铵在高速混合机中混合搅拌2小时，混合过程中添加120g水，将所得混合物在90℃下烘干制得插层高岭土，然后将插层高岭土置于马弗炉中煅烧2小时，煅烧温度为350℃，冷却至室温后用球磨机磨成细粉并过100目筛，取1000g过筛后的煅烧插层高岭土与350g波美度为40，模数为1.4的水玻璃(原模数为3.5，采用氢氧化钠调节模数)和180g水在搅拌机中搅拌反应5分钟制得胶凝材料。

Claims (1)

1.一种低温煅烧插层高岭土制备碱激发胶凝材料的方法，其特征在于，以高岭土为原料，先将高岭土与5～50％高岭土重量的插层剂在高速混合机中混合搅拌10分钟至4小时，混合过程中添加1～10％高岭土和插层剂总重量的水，将所得混合物在80～110℃烘干制得插层高岭土，然后将插层高岭土置于马弗炉中低温煅烧30分钟～10小时，煅烧温度为300～400℃，然后冷却至室温，用球磨机磨成细粉并过100目筛，然后将过筛后的煅烧插层高岭土与10～50％煅烧插层高岭土重量的碱激发剂和1～45％煅烧插层高岭土重量的水在搅拌机中搅拌反应1～10分钟制得胶凝材料。
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