CN111377633A - 一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料及其制备方法 - Google Patents

一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料及其制备方法。将净水剂废渣和少量中和激发剂搅拌混合，得到中和混合料，再将中和混合料、电石泥渣、煤矸石搅拌混合，放入煅烧炉中煅烧，得到解毒活性烧结料，将解毒活性烧结料、干基中和激发剂、炉渣、废石膏与铝渣经立磨和球磨联合粉磨，制备得到净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料。本发明实现工业废弃物净水剂废渣的无毒化、资源化与大宗化利用，使得掺合料补偿收缩特性得到显著改善，提高使用价值与市场竞争力，实现废物二次利用，具有较好的社会效益与环境效益。

Description

一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高与工业的快速发展，水资源受污染愈发严重。净水剂具有较强的架桥吸附性能，在水解过程中，伴随发生凝聚，吸附和沉淀等物理和化学过程，净水效果明显，广泛用于饮用水、工业水和污水处理领域。
聚合氯化铝净水剂是将铝土矿在750℃左右高温焙烧，使铝硅酸盐分解成活性γ-Al2O3，再加入盐酸反应生成AlCl3，分离后制备得到聚合氯化铝净水剂。然而，每生产1吨净水剂，大约产生2.3吨左右的废渣。我国净水剂市场需求量极大，自然而然，每年产生的净水剂废渣数量也十分巨大。由于聚合氯化铝净水剂采用的铝土矿来源广泛，处理工艺略有不同，再加上生产厂家技术水平参差不齐，生产过程中酸用量过量，部份酸性物质残留，导致净水剂废渣活性不高，不能直接用于生产混凝土用矿物掺合料。目前，该废渣大多堆存或填埋处理，不但占用大量宝贵的土地资源，还容易造成环境污染。有专利报道采用净水剂废渣生成免烧砖或早强减水剂，但处理工艺复杂，处理量有限。此外，重金属砷的含量测定是判断聚合氯化铝质量好坏的重要指标。重金属砷在净水剂废渣中的富集也就在所难免。如果不经特殊处理，那就可能造成二次污染。因此，研发一种净水剂废渣大宗量资源化利用技术十分有必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术各种缺陷和不足，提供一种提高净水剂废渣活性，同时赋予该矿物掺合料兼具塑性膨胀和有效膨胀特性，全过程补偿水泥混凝土收缩，从而更加适于使用的净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料及其制备方法。
本发明的具体技术方案是：一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：按质量百分比计包括如下物质：
净水剂废渣：60～70％
中和激发剂：2～6％
电石泥渣：7～12％
煤矸石：7～15％
炉渣：5～10％
废石膏：6～9％
铝渣：3～5％。
优选的，净水剂废渣为铝矾土、煤矸石或高岭土等铝土矿制备聚合氯化铝净水剂过程中产生的废渣，以0.5～0.7MPa压滤25～30min脱水，使其含水率≤25％，其中，SiO2重量比≥8％，Al2O3重量比≥35％，pH值<6。
优选的，中和激发剂为铝加工行业废煲模溶液，其中，NaOH浓度为400～450g/L。其作用于：一方面中和净水剂废渣中残留的酸性物质，有助于改善净水剂废渣的活性。另一方面，其干燥脱水后做为激发剂，可以激发掺合料中的SiO2与Al2O3活性，反应生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，从而提高矿物掺合料的活性。
优选的，电石泥渣为电石水解获取乙炔气后产生的废渣，以0.6～0.7MPa压滤22～25min脱水，使其含水率≤15％，干基废渣中的Ca(OH)2重量比≥85％。其作用在于：一方面，电石泥渣中的Ca(OH)2可以中和净水剂废渣中残留的酸性物质，有助于改善其活性。另一方面，在高温煅烧下分解生成轻烧CaO，水化过程中，轻烧CaO与水发生反应生成膨胀性产物Ca(OH)2，填充孔隙，减小孔隙率。在约束作用下，构建有效膨胀，可以补偿后期水泥基材料的收缩。此外，膨胀性产物Ca(OH)2还可以与活性SiO2与Al2O3反应，生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，提高水泥混凝土强度，也就是提高了矿物掺合料的活性。因此，电石泥渣兼具中和酸性物质、构建有效膨胀和提高活性三重作用。
优选的，煤矸石为采煤过程中排放的固体废物，其中SiO2重量比≥55％，碳重量比≥30％。其作用在于：一方面，净水剂废渣中的SiO2含量较低，而煤矸石中的SiO2则相对较高，正好可以补充矿物掺合料中SiO2含量。并且，在高温煅烧过程中，SiO2与Al2O3的活性均可得到激发，有助于提高矿物掺合料的活性。另一方面，煤矸石中的碳在煅烧炉中反应生成一氧化碳，还原净水剂废渣中的重金属As，起到解毒作用。因此，煤矸石兼具补充SiO2与解毒重金属As的双重作用。
优选的，炉渣是火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣，其中，SiO2重量比≥45％，Al2O3重量比≥35％，碳重量比≤2％。其作用在于：补充矿物掺合料体系中的活性SiO2与活性Al2O3及含硅玻璃体含量，增加矿物掺合料体系的活性。
优选的，废石膏为废模具石膏、脱硫石膏或钛石膏中的一种，其中，SO3重量比≥43％。其作用在于:与矿物掺合料和水泥中的CaO、活性Al2O3反应生成膨胀性产物钙矾石，一方面，在约束作用下，构建有效膨胀，进一步起到补偿收缩的作用。另一方面，钙矾石在水泥基材料体系中构建早期强度框架，起到早强、促强作用，也就是提高矿物掺合料活性。因此，废石膏兼具构建有效膨胀、早强促强双重作用。
优选的，铝渣为铝熔炼时产生的,不纯混合金属结渣，其中，AlN重量比≥40％。其作用在于：铝渣中的AlN与水反应生成氨气，引入适量微小气泡。一方面在水泥基材料塑性阶段产生塑性膨胀，补偿早期塑性收缩。另一方面，微小气泡起到“滚珠”作用，减小水泥基材料体系颗粒与骨料之间的摩擦力，从而改善水泥基材料的工作性。因此，铝渣兼具塑性膨胀、改善工作性双重作用。
采用上述的净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)中和预处理：将净水剂废渣、1～2％的中和激发剂搅拌混合15～20min，消除净水剂废渣中残留的酸性物质，得到中和混合料。
中和预处理作用在于：利用中和激发剂中的碱性物质NaOH将净水剂废渣中残留的酸性物质中和，消除酸性物质对净水剂废渣活性的副作用。
(2)解毒活化处理：将中和混合料、电石泥渣、煤矸石搅拌混合5～8min，放入煅烧炉中煅烧，煅烧温度650～750℃，煅烧时间60-80min，得到解毒活性烧结料。解毒活性烧结料经冷却机风冷，煅烧炉中的尾气冷却后采用布袋收尘器处理。
解毒活化处理作用在于：
1)在煅烧炉中，煤矸石中的碳反应生成一氧化碳，构建成还原气氛，净水剂废渣中富集的重金属As以气态形式逸出，随尾气排出，尾气中的氧气将气态As氧化成安全无毒的As2O3。As2O3经袋式除尘器收集，用于其他行业，变毒为宝。
2)形成有效膨胀关键组份——轻烧CaO。电石泥渣中的Ca(OH)2在煅烧过程中分解反应生成轻烧CaO，当其与水接触时发生原位固相反应生成膨胀性产物Ca(OH)2，在约束作用下构建有效膨胀，从而赋予矿物掺合料补偿收缩功能。此外，产物Ca(OH)2还可进一步与活性SiO2与活性Al2O3反应生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，提高强度，有助于增强矿物掺合料活性。
3)净水剂废渣、煤矸石中的SiO2、Al2O3在热激发作用下，活性得到提高。
(3)中和激发剂脱水处理：将剩余中和激发剂利用冷却机余热脱水干燥，得到干基中和激发剂。
(4)机械活化：将解毒活性烧结料、干基中和激发剂、炉渣、废石膏与铝渣经立磨和球磨联合粉磨，其中，球磨中钢锻与钢球比例为4：1～5：1，出磨勃氏比表面积为(500～560)m2/kg，物料颗粒球形度≥0.90，制备得到净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料。
机械活化作用在于：一方面，利用机械活化效应，提高矿物掺合料的活性；另一方面，经立磨-球磨联合粉磨，充分利用球磨机中的钢锻将矿物掺合料颗粒的棱角弱化，提高颗粒的球形度，有助于提高矿物掺合料的工作性。而在相同工作性前提下，可以减少水泥基材料用水量，从而可以进一步提高矿物掺合料的强度贡献。
本发明由于采用了以上的技术方案，具有下列优点：
1.本发明利用净水剂废渣、中和激发剂、电石泥渣、煤矸石、炉渣、废石膏与铝渣工业废弃物之间的协同效应，辅以热活化与机械活化，制备出兼具活性增强、物理减水与补偿收缩特性的净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，实现工业废弃物净水剂废渣的无毒化、资源化与大宗化利用。
2.净水剂废渣基矿物掺合料活性的提高，一方面得益于残留的酸性物质被中和激发剂中和，另一方面活性SiO2、Al2O3的补充与热激活，再加上中和激发剂、水化产物Ca(OH)2与钙矾石的化学激发作用，三方作用使得净水剂废渣基矿物掺合料活性得到显著改善。
3.铝渣中的AlN水解产生塑性膨胀，叠加电石泥渣热解产物轻烧CaO与废石膏水化膨胀性水化产物氢氧化钙与钙矾石所构建的有效膨胀，赋予净水剂废基矿物掺合料塑性硬化全过程补偿收缩特性，提高矿物掺合料的使用价值与市场竞争力。
4.煤矸石中的碳反应生成的一氧化碳，将净水剂废渣中富集的重金属As以气态形式逸出后再氧化成稳态无毒的As2O3，袋式除尘器收集后可用于其他行业，实现废物二次利用。
5.本发明实现多种工业废弃物资源化、高附加值利用，具有较好的社会效益与环境效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，按质量百分比计包括如下物质：
净水剂废渣：60％
中和激发剂：3％
电石泥渣：8％
煤矸石：11％
炉渣：7％
废石膏：7％
铝渣：4％。
净水剂废渣为铝矾土制备聚合氯化铝净水剂过程中产生的废渣，以0.6MPa压力压滤25min脱水，含水率为22％，其中，SiO2重量比为10％，Al2O3重量比为38％，pH值为5.2。
中和激发剂为铝加工行业废煲模溶液，其中，NaOH浓度为425g/L。其作用于：一方面中和净水剂废渣中残留的酸性物质，有助于改善净水剂废渣的活性。另一方面，其干燥脱水后做为激发剂，可以激发掺合料中的SiO2与Al2O3活性，反应生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，从而提高矿物掺合料的活性。
电石泥渣为电石水解获取乙炔气后产生的废渣，以0.7MPa压力压滤22min脱水，含水率为13％，其中，干基废渣中的Ca(OH)2重量比为87％。其作用在于：一方面，电石泥渣中的Ca(OH)2可以中和净水剂废渣中残留的酸性物质，有助于改善其活性。另一方面，在高温煅烧下分解生成轻烧CaO，水化过程中，轻烧CaO与水发生反应生成膨胀性产物Ca(OH)2，填充孔隙，减小孔隙率。在约束作用下，构建有效膨胀，可以补偿后期水泥基材料的收缩。此外，膨胀性产物Ca(OH)2还可以与活性SiO2与Al2O3反应，生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，提高水泥混凝土强度，也就是提高了矿物掺合料的活性。因此，电石泥渣兼具中和酸性物质、构建有效膨胀和提高活性三重作用。
煤矸石为采煤过程中排放的固体废物，其中，SiO2重量比为56％，碳重量比为30％。其作用在于：一方面，净水剂废渣中的SiO2含量较低，而煤矸石中的SiO2则相对较高，正好可以补充矿物掺合料中SiO2含量。并且，在高温煅烧过程中，SiO2与Al2O3的活性均可得到激发，有助于提高矿物掺合料的活性。另一方面，煤矸石中的碳在煅烧炉中反应生成一氧化碳，还原净水剂废渣中的重金属As，起到解毒作用。因此，煤矸石兼具补充SiO2与解毒重金属As的双重作用。
炉渣是火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣，其中，SiO2重量比为46％，Al2O3重量比为35％，碳重量比为1.2％。其作用在于补充矿物掺合料体系中的活性SiO2与活性Al2O3及含硅玻璃体含量，增加矿物掺合料体系的活性。
废石膏为废模具石膏，其中，SO3重量比45％。其作用在于:与矿物掺合料和水泥中的CaO、活性Al2O3反应生成膨胀性产物钙矾石，一方面，在约束作用下，构建有效膨胀，进一步起到补偿收缩的作用。另一方面，钙矾石在水泥基材料体系中构建早期强度框架，起到早强、促强作用，也就是提高矿物掺合料活性。因此，废石膏兼具构建有效膨胀、早强促强双重作用。
铝渣为铝熔炼时产生的,不纯混合金属结渣，其中，AlN重量比为42％。其作用在于铝渣中的AlN与水反应生成氨气，引入适量微小气泡。一方面在水泥基材料塑性阶段产生塑性膨胀，补偿早期塑性收缩。另一方面，微小气泡起到“滚珠”作用，减小水泥基材料体系颗粒与骨料之间的摩擦力，从而改善水泥基材料的工作性。因此，铝渣兼具塑性膨胀、改善工作性双重作用。
采用上述的净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)中和预处理：将净水剂废渣、1％的中和激发剂搅拌混合20min，消除净水剂废渣中残留的酸性物质，得到中和混合料。
中和预处理作用在于：利用中和激发剂中的碱性物质NaOH将净水剂废渣中残留的酸性物质中和，消除酸性物质对净水剂废渣活性的副作用。
(2)解毒活化处理：将中和混合料、电石泥渣、煤矸石搅拌混合8min，放入煅烧炉中煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧时间为60min，得到解毒活性烧结料。解毒活性烧结料经冷却机风冷，煅烧炉中的尾气冷却后采用布袋收尘器处理。
(3)中和激发剂脱水处理：将剩余中和激发剂利用冷却机余热脱水干燥，得到干基中和激发剂。
(4)机械活化：将解毒活性烧结料、干基中和激发剂、炉渣、废石膏与铝渣经立磨和球磨联合粉磨，其中，球磨中钢锻与钢球比例为4：1，出磨勃氏比表面积为500m2/kg，物料颗粒球形度为0.90，制备得到净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料。
依据GB/T 51003《矿物掺合物应用技术规范》进行性能测试，净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料等量替代30％水泥，7d活性指数为75％，28d活性指数为97％。参照JG/T408《钢筋连接用套筒灌浆料》进行测试，3h竖向膨胀率为0.78％。参照GB/T 23439《混凝土膨胀剂》进行测试，水中7d限制膨胀率为0.028％。参照GB/T 176《水泥化学分析方法》进行测试，掺合料中重金属As含量为0.052mg/kg。
实施例2
一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，按质量百分比计包括如下物质：
净水剂废渣：70％
中和激发剂：2％
电石泥渣：7％
煤矸石：7％
炉渣：5％
废石膏：6％
铝渣：3％。
净水剂废渣为煤矸石制备聚合氯化铝净水剂过程中产生的废渣，以0.5MPa压力压滤28min脱水，含水率为20％，其中，SiO2重量比为11％，Al2O3重量比为37％，pH值为4.8。
中和激发剂为铝加工行业废煲模溶液，其中，NaOH浓度为400g/L。其作用于：一方面中和净水剂废渣中残留的酸性物质，有助于改善净水剂废渣的活性。另一方面，其干燥脱水后做为激发剂，可以激发掺合料中的SiO2与Al2O3活性，反应生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，从而提高矿物掺合料的活性。
电石泥渣为电石水解获取乙炔气后产生的废渣，以0.7MPa压力压滤25min脱水，含水率为11％，其中，干基废渣中的Ca(OH)2重量比为89％。其作用在于：一方面，电石泥渣中的Ca(OH)2可以中和净水剂废渣中残留的酸性物质，有助于改善其活性。另一方面，在高温煅烧下分解生成轻烧CaO，水化过程中，轻烧CaO与水发生反应生成膨胀性产物Ca(OH)2，填充孔隙，减小孔隙率。在约束作用下，构建有效膨胀，可以补偿后期水泥基材料的收缩。此外，膨胀性产物Ca(OH)2还可以与活性SiO2与Al2O3反应，生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，提高水泥混凝土强度，也就是提高了矿物掺合料的活性。因此，电石泥渣兼具中和酸性物质、构建有效膨胀和提高活性三重作用。
煤矸石为采煤过程中排放的固体废物，其中，SiO2重量比为56％，碳重量比为31％。其作用在于：一方面，净水剂废渣中的SiO2含量较低，而煤矸石中的SiO2则相对较高，正好可以补充矿物掺合料中SiO2含量。并且，在高温煅烧过程中，SiO2与Al2O3的活性均可得到激发，有助于提高矿物掺合料的活性。另一方面，煤矸石中的碳在煅烧炉中反应生成一氧化碳，还原净水剂废渣中的重金属As，起到解毒作用。因此，煤矸石兼具补充SiO2与解毒重金属As的双重作用。
炉渣是火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣，其中，SiO2重量比为45％，Al2O3重量比为38％，碳重量比为0.7％。其作用在于补充矿物掺合料体系中的活性SiO2与活性Al2O3及含硅玻璃体含量，增加矿物掺合料体系的活性。
废石膏为脱硫石膏，其中，SO3重量比为44％。其作用在于:与矿物掺合料和水泥中的CaO、活性Al2O3反应生成膨胀性产物钙矾石，一方面，在约束作用下，构建有效膨胀，进一步起到补偿收缩的作用。另一方面，钙矾石在水泥基材料体系中构建早期强度框架，起到早强、促强作用，也就是提高矿物掺合料活性。因此，废石膏兼具构建有效膨胀、早强促强双重作用。
铝渣为铝熔炼时产生的,不纯混合金属结渣，其中，AlN重量比41％。其作用在于铝渣中的AlN与水反应生成氨气，引入适量微小气泡。一方面在水泥基材料塑性阶段产生塑性膨胀，补偿早期塑性收缩。另一方面，微小气泡起到“滚珠”作用，减小水泥基材料体系颗粒与骨料之间的摩擦力，从而改善水泥基材料的工作性。因此，铝渣兼具塑性膨胀、改善工作性双重作用。
采用上述的净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)中和预处理：将净水剂废渣、2％的中和激发剂搅拌混合15min，消除净水剂废渣中残留的酸性物质，得到中和混合料。
中和预处理作用在于：利用中和激发剂中的碱性物质NaOH将净水剂废渣中残留的酸性物质中和，消除酸性物质对净水剂废渣活性的副作用。
(2)解毒活化处理：将中和混合料、电石泥渣、煤矸石搅拌混合5min，放入煅烧炉中煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为80min，得到解毒活性烧结料。解毒活性烧结料经冷却机风冷，煅烧炉中的尾气冷却后采用布袋收尘器处理。
(3)中和激发剂脱水处理：将剩余中和激发剂利用冷却机余热脱水干燥，得到干基中和激发剂。
(4)机械活化：将解毒活性烧结料、干基中和激发剂、炉渣、废石膏与铝渣经立磨和球磨联合粉磨，其中，球磨中钢锻与钢球比例为5：1，出磨勃氏比表面积为560m2/kg，物料颗粒球形度为0.91，制备得到净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料。
依据GB/T 51003《矿物掺合物应用技术规范》进行性能测试，净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料等量替代30％水泥，7d活性指数为72％，28d活性指数为95％。参照JG/T408《钢筋连接用套筒灌浆料》进行测试，3h竖向膨胀率为为0.48％。参照GB/T 23439《混凝土膨胀剂》进行测试，水中7d限制膨胀率0.024％。参照GB/T 176《水泥化学分析方法》进行测试，掺合料中重金属As含量为0.062mg/kg。
实施例3
一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，按质量百分比计包括如下物质：
净水剂废渣：65％
中和激发剂：3％
电石泥渣：8％
煤矸石：8％
炉渣：6％
废石膏：6％
铝渣：4％。
净水剂废渣为高岭土制备聚合氯化铝净水剂过程中产生的废渣，以0.7MPa压力压滤30min脱水，压滤脱水后，含水率为18％，其中，SiO2重量比为10％，Al2O3重量比为39％，pH值为5.4。
中和激发剂为铝加工行业废煲模溶液，其中，NaOH浓度为450g/L。其作用于：一方面中和净水剂废渣中残留的酸性物质，有助于改善净水剂废渣的活性。另一方面，其干燥脱水后做为激发剂，可以激发掺合料中的SiO2与Al2O3活性，反应生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，从而提高矿物掺合料的活性。
电石泥渣为电石水解获取乙炔气后产生的废渣，以0.6MPa压力压滤25min脱水，含水率为13％，其中，干基废渣中的Ca(OH)2重量比为88％。其作用在于：一方面，电石泥渣中的Ca(OH)2可以中和净水剂废渣中残留的酸性物质，有助于改善其活性。另一方面，在高温煅烧下分解生成轻烧CaO，水化过程中，轻烧CaO与水发生反应生成膨胀性产物Ca(OH)2，填充孔隙，减小孔隙率。在约束作用下，构建有效膨胀，可以补偿后期水泥基材料的收缩。此外，膨胀性产物Ca(OH)2还可以与活性SiO2与Al2O3反应，生成C-S-H凝胶与C-A-H凝胶，提高水泥混凝土强度，也就是提高了矿物掺合料的活性。因此，电石泥渣兼具中和酸性物质、构建有效膨胀和提高活性三重作用。
煤矸石为采煤过程中排放的固体废物，其中，SiO2重量比为59％，碳重量比为32％。其作用在于：一方面，净水剂废渣中的SiO2含量较低，而煤矸石中的SiO2则相对较高，正好可以补充矿物掺合料中SiO2含量。并且，在高温煅烧过程中，SiO2与Al2O3的活性均可得到激发，有助于提高矿物掺合料的活性。另一方面，煤矸石中的碳在煅烧炉中反应生成一氧化碳，还原净水剂废渣中的重金属As，起到解毒作用。因此，煤矸石兼具补充SiO2与解毒重金属As的双重作用。
炉渣是火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣，其中，SiO2重量比为50％，Al2O3重量比为39％，碳重量比为0.6％。其作用在于补充矿物掺合料体系中的活性SiO2与活性Al2O3及含硅玻璃体含量，增加矿物掺合料体系的活性。
废石膏为经钛石膏，其中，SO3重量比为43％。其作用在于:与矿物掺合料和水泥中的CaO、活性Al2O3反应生成膨胀性产物钙矾石，一方面，在约束作用下，构建有效膨胀，进一步起到补偿收缩的作用。另一方面，钙矾石在水泥基材料体系中构建早期强度框架，起到早强、促强作用，也就是提高矿物掺合料活性。因此，废石膏兼具构建有效膨胀、早强促强双重作用。
铝渣为铝熔炼时产生的,不纯混合金属结渣，其中，AlN重量比为40％。其作用在于铝渣中的AlN与水反应生成氨气，引入适量微小气泡。一方面在水泥基材料塑性阶段产生塑性膨胀，补偿早期塑性收缩。另一方面，微小气泡起到“滚珠”作用，减小水泥基材料体系颗粒与骨料之间的摩擦力，从而改善水泥基材料的工作性。因此，铝渣兼具塑性膨胀、改善工作性双重作用。
采用上述的净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)中和预处理：将净水剂废渣、1.5％的中和激发剂搅拌混合18min，消除净水剂废渣中残留的酸性物质，得到中和混合料。
中和预处理作用在于：利用中和激发剂中的碱性物质NaOH将净水剂废渣中残留的酸性物质中和，消除酸性物质对净水剂废渣活性的副作用。
(2)解毒活化处理：将中和混合料、电石泥渣、煤矸石搅拌混合5min，放入煅烧炉中煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为70min，得到解毒活性烧结料。解毒活性烧结料经冷却机风冷，煅烧炉中的尾气冷却后采用布袋收尘器处理。
(3)中和激发剂脱水处理：将剩余中和激发剂利用冷却机余热脱水干燥，得到干基中和激发剂。
(4)机械活化：将解毒活性烧结料、干基中和激发剂、炉渣、废石膏与铝渣经立磨和球磨联合粉磨，其中，球磨中钢锻与钢球比例为5：1，出磨勃氏比表面积为560m2/kg，物料颗粒球形度为0.92，制备得到净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料。
依据GB/T 51003《矿物掺合物应用技术规范》进行性能测试，净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料等量替代30％水泥，7d活性指数为76％，28d活性指数为98％。参照JG/T408《钢筋连接用套筒灌浆料》进行测试，3h竖向膨胀率为0.66％。参照GB/T 23439《混凝土膨胀剂》进行测试，水中7d限制膨胀率为0.026％。参照GB/T 176《水泥化学分析方法》进行测试，掺合料中重金属As含量为0.045mg/kg。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：按质量百分比计包括如下物质：
净水剂废渣：60～70％
中和激发剂：2～6％
电石泥渣：7～12％
煤矸石：7～15％
炉渣：5～10％
废石膏：6～9％
铝渣：3～5％。
2.根据权利要求1所述的一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：所述的净水剂废渣为铝矾土、煤矸石或高岭土等铝土矿制备聚合氯化铝净水剂过程中产生的废渣，以0.5～0.7MPa压滤25～30min脱水，使其含水率≤25％，其中，SiO2重量比≥8％，Al2O3重量比≥35％，pH值<6。
3.根据权利要求1所述的一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：所述的中和激发剂为铝加工行业废煲模溶液，其中，NaOH浓度为400～450g/L。
4.根据权利要求1所述的一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：所述的电石泥渣为电石水解获取乙炔气后产生的废渣，以0.6～0.7MPa压滤22～25min脱水，使其含水率≤15％，干基废渣中的Ca(OH)2重量比≥85％。
5.根据权利要求1所述的一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：所述的煤矸石为采煤过程中排放的固体废物，其中，SiO2重量比≥55％，碳重量比≥30％。
6.根据权利要求1所述的一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：所述的炉渣是火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣，其中，SiO2重量比≥45％，Al2O3重量比≥35％，碳重量比≤2％。
7.根据权利要求1所述的一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：所述的废石膏为废模具石膏、脱硫石膏或钛石膏中的一种，其中，SO3重量比≥43％。
8.根据权利要求1所述的一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料，其特征在于：所述的铝渣为铝熔炼时产生的,不纯混合金属结渣，其中，AlN重量比≥40％。
9.权利要求1-8所述的一种净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)中和预处理：将净水剂废渣、1～2％的中和激发剂搅拌混合15～20min，消除净水剂废渣中残留的酸性物质，得到中和混合料；
(2)解毒活化处理：将中和混合料、电石泥渣、煤矸石搅拌混合5～8min，放入煅烧炉中煅烧，煅烧温度为650～750℃，煅烧时间为60-80min，得到解毒活性烧结料。解毒活性烧结料经冷却机风冷，煅烧炉中的尾气冷却后采用布袋收尘器处理；
(3)中和激发剂脱水处理：将剩余中和激发剂利用冷却机余热脱水干燥，得到干基中和激发剂；
(4)机械活化：将解毒活性烧结料、干基中和激发剂、炉渣、废石膏与铝渣经立磨和球磨联合粉磨，其中，球磨中钢锻与钢球比例为4：1～5：1，出磨勃氏比表面积为500～560m2/kg，物料颗粒球形度≥0.90，制备得到净水剂废渣基补偿收缩型矿物掺合料。
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