CN105967536A - 一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方。以赤泥和粉煤灰为基本原材料，以氢氧化钠溶液为激发剂，材料配比按质量比，赤泥：粉煤灰：氢氧化钠溶液=1:1:（0.8~1）。在常温下制备出赤泥和粉煤灰地质聚合物材料，可根据加入的氢氧化钠溶液的不同浓度，获得不同强度的聚合物材料，28d最高强度可达15MPa以上，可广泛用于建筑工程材料中。本发明的地质聚合物材料是利用赤泥和粉煤灰，且在常温下制备，方法简单，无需消耗大量能源，赤泥的消耗量大，解决赤泥的再利用问题，节约能源和土地，消除赤泥对环境的污染，对赤泥和粉煤灰的综合利用也有推动作用。

Description

一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种地质聚合物材料，特别是一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方，属于废弃物综合利用和建筑材料制备技术领域。

背景技术

赤泥是铝土矿经过物理和化学处理制取氧化铝过程中产生的红褐色粉泥状含水的强碱性固体废弃物，其产生量因矿石品位、生产的方法和技术水平等而异，每生产1吨氧化铝将同时产生0.8~1.5吨干赤泥。目前，我国赤泥综合利用率很低，仅为4%，累积储量已达几亿吨，随着我国氧化铝产量的逐年上涨和矿石品位的下降，我国赤泥的存储量还将不断增加。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重污染，已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的不良影响，最大限度的减少赤泥的危害，实现赤泥多渠道、大规模的资源化利用已势在必行。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，其一般作为辅助材料应用于土木工程材料中，随着我国经济转型，粉煤灰在现有工程中的应用会呈现递减趋势，为避免出现粉煤灰的堆存问题，拓展其应用领域也是建筑材料的研究课题之一。目前，关于赤泥综合利用的研究已得到学者们的广泛关注，也取得了一定科学和实践成果。主要有回收提取有价金属，利用赤泥生产水泥应用于混凝土，用于环境修复，制作工程建筑用砖，陶瓷材料，玻璃等。由于赤泥特殊的物理化学性质，其在综合利用时存在一些问题，如提取有价金属过程中存在成本高或是后续处理困难的问题；采用赤泥制备建筑材料时，需处理赤泥碱含量等有害物质，赤泥在混凝土中的掺量很少，且影响混凝土强度，生产建筑用砖一般是高温烧结砖，缺少常温下应用技术。为此，寻求一种污染小，赤泥用量大，常温下易操作，资源消耗量小的利用方法大量消耗赤泥具有积极意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方。

本发明的目的还在于提供一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：利用赤泥中高含量的硅铝酸盐，以及粉煤灰中的SiO₂、Al₂O₃和玻璃相硅酸盐，在常温下通过碱激发剂的激发作用使其发生聚合反应，形成具有较高强度的网络胶凝结构。根据所选材料，调节碱激发剂的浓度，可以得到不同强度的地质聚合物。本发明中赤泥的强碱性及高分散矿渣特性，以及粉煤灰比表面能大、渗透性高、压缩性低等优点，为在常温下制备高强度地质聚合物提供了有利条件。

具体的，一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方，以赤泥和粉煤灰为基本材料，配以碱溶液用于激发作用，配方组成按质量比表示如下：

赤泥 100 kg

粉煤灰 100 kg

碱溶液 80~100kg

本发明的聚合物材料中所用碱溶液为氢氧化钠溶液。碱溶液最适宜的浓度为2.5mol/L。

本发明的一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将赤泥、粉煤灰自然风干，至含水量30%-35%，过0.3mm～0.6mm圆孔筛，装袋，防潮；按要求配制不同摩尔浓度的碱溶液；

（2）按质量比分别称量赤泥、粉煤灰和碱溶液，根据拌制实际情况，适度调节；

（3）将赤泥和粉煤灰加入搅拌机搅拌均匀，再倒入相应浓度的碱溶液搅拌5～10分钟；

（4）将拌制均匀的赤泥/粉煤灰+碱液拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动约10S至砂浆表面出浆，用油灰刀刮平；

（5）在25-30℃条件下，将试模平放24小时脱模，养护至设计龄期；

（6）对不同龄期的试件进行抗压强度测试，根据强度测试结果选取最佳配方。

本发明取得的的有益效果在于：以赤泥和粉煤灰为基本原材料，得到的地质聚合物材料在常温25-30℃下形成的，制备方法简单，不消耗能源，赤泥的消耗量大，通过调节碱溶液浓度，可获得不同强度的地质聚合物材料，制备的地质聚合物材料28d强度最高可达15MPa以上，可广泛用于建筑工程材料种，能彻底解决赤泥的堆存问题和污染问题，对赤泥和粉煤灰的综合利用也有推动作用。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明的地质聚合物材料配方及其制备过程。

实施例

1、所用原材料包括山东某铝电厂的原状赤泥(RM)、C级粉煤灰(FC)和不同浓度的NaOH溶液。RM1和FC的化学组成见表1所示。

2、准备足量的赤泥、粉煤灰和氢氧化钠溶液；

3、按质量比赤泥：粉煤灰：氢氧化钠溶液=1:1:（0.8~1），称取足量原材料，其中氢氧化钠溶液摩尔浓度包括0、1.5、2.5、3.5、5、7.5和10mol/L。

4、根据步骤(3)和步骤(4)进行试件的制作；

5、在常温下，将试模平放24小时脱模，养护至设计龄期，包括3d、7d、14d、21d和28d几个龄期。

6、按0.3mm/min的应变速率，测试各龄期试件的抗压强度，测试结果见表2。

7、由表2发现，加入不同浓度氢氧化钠溶液，可得到不同强度的赤泥地质聚合物材料。在2.5mol/L氢氧化钠溶液的激发下，常温下赤泥+粉煤灰地质聚合物的28d强度最高，可达15MPa以上，充分发挥赤泥的碱性潜能，可选为最优配比。

Claims (4)

1.一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方，其特征在于以赤泥和粉煤灰为基本材料，配以碱溶液用于激发作用，配方组成按质量比表示如下：

赤泥 100 kg

粉煤灰 100 kg

碱溶液 80~100kg。

2.根据权利要求1所述的地质聚合物材料配方，其特征在于碱溶液是氢氧化钠溶液。

3.根据权利要求1所述的地质聚合物材料配方，其特征在于碱溶液的浓度为2.5mol/L。

4.如权利要求1所述的一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将赤泥、粉煤灰自然风干，至含水量30%-35%，过0.3mm～0.6mm圆孔筛，装袋，防潮；按要求配制不同摩尔浓度的碱溶液；

（2）按质量比分别称量赤泥、粉煤灰和碱溶液，根据拌制实际情况，适度调节；

（3）将赤泥和粉煤灰加入搅拌机搅拌均匀，再倒入相应浓度的碱溶液搅拌5～10分钟；

（4）将拌制均匀的赤泥/粉煤灰+碱液拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动约10S至砂浆表面出浆，用油灰刀刮平；

（5）在25-30℃条件下，将试模平放24小时脱模，养护至设计龄期；

（6）对不同龄期的试件进行抗压强度测试，根据测试结果确定最适宜配方。