CN111253098A - 一种煤制气残渣地质聚合物 - Google Patents

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樊志强
沙东
教浡宗
刘飞
李亚超
孙明皓
蒲超
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Abstract

本发明属于固定建筑物建筑材料技术领域和环保技术领域，具体涉及一种煤制气残渣地质聚合物。本发明以工业废渣煤制气残渣为原料，以氢氧化钠溶液为激发剂制备新型地质聚合物。试验表明本发明的新型地质聚合物的强度可以媲美普通硅酸盐水泥(32.5R)。而且以煤制气残渣为原料制备地质聚合物不仅可以有效的促进煤制气残渣的资源化利用，保护环境；而且也扩展了地质聚合物水泥的原材料范围，减少对天然材料的消耗，带来一定的经济效益。

Description

一种煤制气残渣地质聚合物
技术领域
本发明属于固定建筑物建筑材料技术领域和环保技术领域，具体涉及一种煤制气残渣地质聚合物，是以煤制气残渣为原料制备一种新型的地质聚合物。
背景技术
“多煤，贫油，少气”是中国常规能源的资源禀赋。其中，天然气具有低碳，清洁，高效的特点，而且在燃烧过程中二氧化碳排放量比石油少30％，比煤炭少50％。然而，中国的天然气储量相对稀缺，供不应求。煤制天然气技术的出现有效缓解了天然气供应压力。但是，煤制气技术在生产过程中会产生大量的煤制气残渣，并且其数量逐年增加。目前，堆积和填埋是处理煤制气残渣的主要手段，然而这样的处理手段会对环境造成严重破坏。一方面，煤制气残渣中存在的重金属会渗透到地下，污染地下水和土壤。另一方面，裸露的煤制气残渣容易形成灰尘，随风飘扬，对人类健康和生态环境构成威胁。因此，寻求合理的方法来大规模的减少或利用煤制气残渣来减少环境污染至关重要。同时，清洁生产是当今社会发展的重要主题之一。利用工业废物和减少自然资源消耗是实现清洁生产的关键。以工业废渣为原料替代建筑材料生产中的天然材料是发展清洁生产的有效方法。其中，地质聚合物以其优异的力学性能以及绿色环保的制造方式而受到研究者们的青睐。经研究，煤制气残渣的化学成分与其它地质聚合物原材料相似。以煤制气残渣为原料制备地质聚合物既可以有效的促进煤制气残渣的资源化利用，保护环境；而且也扩展了地质聚合物水泥的原材料范围，带来一定的经济效益，可谓是利国利民，一举多得。
发明内容
本发明的目的是以煤制气残渣为原料，以氢氧化钠溶液为激发剂，在一定的养护温度条件下，制备具有较高强度的地质聚合物。
本发明的技术方案是：
一种煤制气残渣地质聚合物，以煤制气残渣为原料，以氢氧化钠溶液为激发剂，在养护温度为20～95℃条件下，制备得到新型的地质聚合物。
具体制拌步骤如下：(1)球磨原材料煤制气残渣，使其具有活性，满足制备地质聚合物的需求。(2)配制氢氧化钠溶液作为激发剂。(3)混合、搅拌、装模、养护。(4)进行强度试验，测得该新型地质聚合物的强度。
其中，制拌条件优选为：原材料研磨时间为15-90min，最优选为45min；氢氧化钠溶液浓度为3～15mol/L，最优选为9mol/L；养护温度为20～95℃，最优选为95℃；养护时间为3～48h，最优选为48h。
试验表明新型地质聚合物的强度可以媲美普通硅酸盐水泥(32.5R)。
本发明的效果和益处是：本发明提供了一种新型地质聚合物，且制备出的新型地质聚合物具有较高的强度。同时，煤制气残渣的使用减少了天然材料的消耗，有利于资源节约和环境保护，而且具有较好的经济效益。
附图说明
图1是煤制气残渣的XRD图谱。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
煤制气残渣地质聚合物的具体制备步骤如下：
(1)粉磨原材料。用行星式球磨机对煤制气残渣进行粉磨，根据试验可知当球磨时间为45min时，煤制气残渣的火山灰活性最高。
煤制气残渣的主要成分见表1，XRD图谱见图1。
表1煤制气残渣的成分
组份 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O TiO<sub>2</sub> 其它 烧失量
Wt.％ 50.97 20.45 8.35 5.01 2.43 2.24 1.39 1.12 2.10 5.94
(2)配制激发剂溶液。配制浓度为9mol/L的氢氧化钠溶液。激发剂配制好后，在室温中放置24h后在使用。
(3)制作地质聚合物。在水固比为0.38的条件下，将配置好的激发剂溶液与球磨后的煤制气残渣粉末在水泥净浆搅拌机中混合，慢速搅拌5min，快速搅拌3min，随后将搅拌均匀的浆体装入准备好的试模(40mm*40mm*40mm)中，然后放在振动台上振捣密实，最后将振捣完毕的试模放入温度为95℃的环境箱中养护48h。
(4)待热养护完后，将试件脱模，并放在室温下养护至28d；
(5)进行立方体抗压强度试验，测得新型地质聚合物的28天抗压强度。相关试验数据见表2。
表2试验数据
组号 1 2 3 均值
抗压强度(MPa) 37.2 35.6 35.5 36.1
综合试验数据可以看出，煤制气残渣地质聚合物的28d立方体抗压强度略高于普通硅酸盐水泥(32.5R)。而且以煤制气残渣为原料制备地质聚合物不仅可以有效的促进煤制气残渣的资源化利用，保护环境；而且也扩展了地质聚合物水泥的原材料范围，带来一定的经济效益，可谓是利国利民，一举多得。

Claims (1)

1.一种煤制气残渣地质聚合物，其特征在于，以煤制气残渣为原料，以氢氧化钠溶液为激发剂，在养护温度为20～95℃条件下，制备得到新型的地质聚合物。
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