CN111574078A - 利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物及其制备方法 - Google Patents

利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用电石渣激发粉煤灰‑赤泥基地聚合物及其制备方法，地聚合物的组分按质量百分比为：30～50％的粉煤灰、20～40％的赤泥和20～40％的电石渣，砂与粉煤灰+赤泥+电石渣的质量比为2.5～3.5。将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，对赤泥和电石渣下部浆体进行自然晾干、压碎并过0.16mm方孔筛，再以预设质量比依次与粉煤灰、砂、电石渣上部清液进行搅拌混合，得到地聚合物.本发明使用大面积堆放的工业废渣，制备出一种新的地聚合物，大量取代硅酸盐水泥，变废为宝，保护环境的同时降低了生产成本。

Description

利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物及其制备方法。
背景技术
电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，其特点是数量大，含碱量高，又含有硫、砷等有害物质，不经处理排放会堵塞下水道，壅积河床，危害渔业生产。赤泥是铝工业生产氧化铝时排出的强碱性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝就会产生1-2吨赤泥。目前，我国每年的赤泥排放量超过7000万吨，累积堆存的赤泥就已经超过3.52亿吨。电石渣和赤泥持续大面积堆放，目前尚无有效规模化利用手段，不仅严重浪费土地资源，同时也给生态环境带来极大压力。因此，急需研发一种技术能将这种大量堆积对环境有不利影响的废料，协同粉煤灰制备成一种地聚合物，使其能够在无筋制品中大量应用，既体现了商业价值又实现了环保意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物及其制备方法，通过电石渣激发粉煤灰-赤泥基形成一种新型水硬性胶凝材料，大量取代硅酸盐水泥。电石渣应用了其中含一定量的废碱，利用其激发粉煤灰和赤泥形成一定强度的地聚合物，实现电石渣、赤泥和粉煤灰的可再生利用，制备出一种地聚合物，在达到设计强度的同时，合理利用工业废料电石渣、赤泥和粉煤灰，降低水泥用量和成本。
本发明是这样实现的：一种利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其由以下组分组成：粉煤灰、赤泥、电石渣和砂，所述粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为，30～50％的粉煤灰、20～40％的赤泥和20～40％的电石渣。
优选地，所述砂与粉煤灰+赤泥+电石渣的质量比为2.5～3.5。
优选地，所述粉煤灰为FⅡ级粉煤灰。
优选地，所述砂为天然河砂，粒径0.16mm～2.36mm，含泥量＜0.5％。
一种根据权利要求1-4任一项所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将所述上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和所述电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将所述赤泥粉、所述电石渣粉和粉煤灰以预设质量比依次加入到搅拌机中搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物；
S4、在所述赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物中加入预设质量比的砂，搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物；
S5、在所述赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物中加入预设质量比的电石渣上部清液，搅拌均匀，得到地聚合物。
优选地，步骤S1中所述电石渣原液上部清液，其OH-浓度为0.052mol/L，PH值高达12.7～12.8。
优选地，步骤S1中所述电石渣下部浆体含水率为50％～60％，有效CaO含量＞80％。
优选地，步骤S2中所述方孔筛孔径为0.16mm。
优选地，步骤S5中加入的所述电石渣上清液与粉煤灰+赤泥+电石渣+砂拌合物的质量比为0.6～0.8。
本发明与现在技术相比具有如下有益效果：
(1)硅酸盐水泥在生产过程中需要消耗大量的矿物资源和能源、排放大量二氧化碳，还带来粉尘和噪声污染，已经不符合节能减排、绿色可持续发展的要求。本发明使用大面积堆放的工业废渣，制备出一种新的地聚合物，大量取代硅酸盐水泥，变废为宝，保护环境的同时降低了生产成本。
(2)传统制备地聚合物的碱激发剂为NaOH或水玻璃等，本发明利用电石渣的强碱性来激发粉煤灰-赤泥基，利用电石渣的高钙性来提高地聚合物的强度，一举多得，一次利用多种固体废物，是一种有效的资源综合利用方法，有较好的推广利用前景。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其由以下组分组成：粉煤灰、赤泥、电石渣和砂，粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为，30～50％的粉煤灰、20～40％的赤泥和20～40％的电石渣。
其中，砂与粉煤灰+赤泥+电石渣的质量比为2.5～3.5，粉煤灰为FⅡ级粉煤灰，砂为天然河砂，粒径0.16mm～2.36mm，含泥量＜0.5％。
一种利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，电石渣原液上部清液，其OH-浓度为0.052mol/L，PH值高达12.7～12.8。电石渣下部浆体含水率为50％～60％，有效CaO含量＞80％，将上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过0.16mm方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将赤泥粉、电石渣粉和粉煤灰以预设质量比依次加入到搅拌机中搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物；
S4、在赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物中加入预设质量比的砂，搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物；
S5、在赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物中加入预设质量比的电石渣上部清液，电石渣上清液与粉煤灰+赤泥+电石渣+砂拌合物的质量比为0.6～0.8，搅拌均匀，得到地聚合物。
实施例1:
按粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为：30～50％的粉煤灰、20～40％的赤泥和20～40％的电石渣，砂与粉煤灰+赤泥+电石渣的质量比为2.5～3.5，粉煤灰为FⅡ级粉煤灰，砂为天然河砂，粒径0.16mm～2.36mm，含泥量＜0.5％的比例来制备利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其具体步骤如下：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过0.16mm方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将赤泥粉1kg、电石渣粉0.5kg和粉煤灰1kg依次加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物；
S4、在赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物中加入7.5kg的砂，搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物；
S5、在赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物中加入1.75kg的电石渣上部清液，搅拌均匀，得到地聚合物；
S6、将地聚合物装入涂有脱模剂的模具中，捣匀，放到振动台上振捣至地聚合物表面出浆、刮平；
S7、将装有地聚合物的模具平放24小时后脱模，在20±0.5℃温度下，水养护至设计龄期，得到样品1。
实施例2：
按粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为：30～50％的粉煤灰、20～40％的赤泥和20～40％的电石渣，砂与粉煤灰+赤泥+电石渣的质量比为2.5～3.5，粉煤灰为FⅡ级粉煤灰，砂为天然河砂，粒径0.16mm～2.36mm，含泥量＜0.5％的比例来制备利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其具体步骤如下：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过0.16mm方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将赤泥粉0.75kg、电石渣粉0.75kg和粉煤灰1kg依次加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物；
S4、在赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物中加入7.5kg的砂，搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物；
S5、在赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物中加入1.75kg的电石渣上部清液，搅拌均匀，得到地聚合物；
S6、将地聚合物装入涂有脱模剂的模具中，捣匀，放到振动台上振捣至地聚合物表面出浆、刮平；
S7、将装有地聚合物的模具平放24小时后脱模，在20±0.5℃温度下，水养护至设计龄期，得到样品2。
实施例3：
按粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为：30～50％的粉煤灰、20～40％的赤泥和20～40％的电石渣，砂与粉煤灰+赤泥+电石渣的质量比为2.5～3.5，粉煤灰为FⅡ级粉煤灰，砂为天然河砂，粒径0.16mm～2.36mm，含泥量＜0.5％的比例来制备利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其具体步骤如下：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过0.16mm方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将赤泥粉0.5kg、电石渣粉1kg和粉煤灰1kg依次加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物；
S4、在赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物中加入7.5kg的砂，搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物；
S5、在赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物中加入1.75kg的电石渣上部清液，搅拌均匀，得到地聚合物；
S6、将地聚合物装入涂有脱模剂的模具中，捣匀，放到振动台上振捣至地聚合物表面出浆、刮平；
S7、将装有地聚合物的模具平放24小时后脱模，在20±0.5℃温度下，水养护至设计龄期，得到样品3。
对上述实施例所制得的样品1、样品2和样品3，分别进行7d强度、14d强度和28d强度测试，试验结果如表1所示。
表1地聚合物样品特性
样品编号 7d强度(MPa) 14d强度(MPa) 28d强度(MPa)
样品1 9.50 10.41 11.54
样品2 12.55 13.85 15.10
样品3 10.88 11.66 14.15
如表1所示，样品1、样品2和样品3的28d抗压强度均达到10MPa以上。综合性能差异性较小，但样品2的抗压强度相对较高。
在中国，路面基础的最小强度要求约为5MPa，使用此电石渣激发粉煤灰-赤泥基体系合成地聚合物很容易实现。因此本发明使用大面积堆放的工业废渣，制备出的新的地聚合物完全可以大量取代硅酸盐水泥，变废为宝，保护环境的同时又降低了生产成本，具有巨大的工业推广前景和经济效益。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其特征在于，其由以下组分组成：粉煤灰、赤泥、电石渣和砂，所述粉煤灰、赤泥和电石渣的质量百分比为，30～50％的粉煤灰、20～40％的赤泥和20～40％的电石渣。
2.根据权利要求1所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其特征在于：所述砂与粉煤灰+赤泥+电石渣的质量比为2.5～3.5。
3.根据权利要求1所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其特征在于，所述粉煤灰为FⅡ级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物，其特征在于，所述砂为天然河砂，粒径0.16mm～2.36mm，含泥量＜0.5％。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、将电石渣原液进行静置分层，分别得到电石渣上部清液和电石渣下部浆体，将所述上部清液和下部浆体分开保存备用；
S2、对赤泥和所述电石渣下部浆体进行预处理，将其自然晾干、压碎并过方孔筛，分别得到赤泥粉和电石渣粉，然后分别装袋并防潮备用；
S3、将所述赤泥粉、所述电石渣粉和粉煤灰以预设质量比依次加入到搅拌机中搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物；
S4、在所述赤泥+粉煤灰+电石渣拌合物中加入预设质量比的砂，搅拌均匀，得到赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物；
S5、在所述赤泥+粉煤灰+电石渣+砂拌合物中加入预设质量比的电石渣上部清液，搅拌均匀，得到地聚合物。
6.根据权利要求5所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述电石渣原液上部清液，其OH-浓度为0.052mol/L，PH值高达12.7～12.8。
7.根据权利要求5所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物的制备方法，其特征在于,步骤S1中所述电石渣下部浆体含水率为50％～60％，有效CaO含量＞80％。
8.根据权利要求5所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述方孔筛孔径为0.16mm。
9.根据权利要求5所述的利用电石渣激发粉煤灰-赤泥基地聚合物的制备方法，其特征在于，步骤S5中加入的所述电石渣上清液与粉煤灰+赤泥+电石渣+砂拌合物的质量比为0.6～0.8。
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