CN112125543B - 一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料及其制备方法 - Google Patents
一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112125543B CN112125543B CN202010974961.8A CN202010974961A CN112125543B CN 112125543 B CN112125543 B CN 112125543B CN 202010974961 A CN202010974961 A CN 202010974961A CN 112125543 B CN112125543 B CN 112125543B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- fly ash
- raw materials
- bulk solid
- materials
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
- C04B7/243—Mixtures thereof with activators or composition-correcting additives, e.g. mixtures of fly ash and alkali activators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/14—Cements containing slag
- C04B7/147—Metallurgical slag
- C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公布了一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料，包括以下重量份的原料：铁尾矿40‑50份、高炉渣5‑10份、粉煤灰10‑20份、脱硫灰20‑30份、电石渣20‑30份、活化剂0.05‑0.14份。本发明能够大量消耗工业大宗固废，不仅可以减少环境污染，节约大片良田粘土，变废为宝，实现高效率利用工业大宗固废；而且复合凝胶材料生产工艺简单、成本低、品质高。
Description
技术领域
本发明属于固废资源化技术领域，特别是涉及一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料及其制备方法。
背景技术
近年来，针对充填胶凝材料单一、充填成本高的现状，诸多学者展开了一系列研究。卢前明等以造纸污泥灰、硫铝酸盐水泥熟料配制煤矿充填胶凝材料，研究悬浮增稠剂、激发剂、料浆水固比对胶凝材料强度、保水性、流动性的影响，并利用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表征手段对水化产物进行微观分析，所制备充填胶凝材料可同时满足泵送及强度要求；李高鲁等将粉煤灰和电石渣作为主要原料制成矿用充填胶凝材料，并开展了对胶凝材料凝结时间和强度的研究，研究发现凝结时间随着粉煤灰和电石渣掺量的增加而降低；王贻明等对不同磷石膏、碱性激发剂添加量及料浆浓度进行配比，确定半水磷石膏基充填材料最优配比，并利用SEM和石膏水化理论对半水磷石膏基充填体进行分析。研究结果表明：在磷石膏添加量为50%，碱性激发剂添加量为1.5%，充填料浆浓度为69%时，半水磷石膏基充填料的3、7、28d强度分别为3.0、3.8、3.8MPa，满足当地矿山充填采矿的要求；FerdiCihangir等采用高炉矿渣，利用激发剂激发其胶凝活性应用于井下充填，360天抗压强度可达到4MPa，满足充填体的强度要求；YuanYao等采用煤燃烧的副产物制备充填胶凝材料，研究结果发现所制备的胶凝材料具有较好的流动性以及较低的泌水率，360天抗压强度可达到7MPa，各项性能满足充填要求。虽然近年来在新型胶凝材料的研究方面取得了一定的进展，然后在采用超细铁尾砂制备充填胶凝材料方面鲜有报道。
通过一些学者对铁尾矿的理化性能检测与长期的研究，发现铁尾矿的成分与炉渣成分有相似之处，主要是以SiO2-CaO-Al2O3成分为主的硅酸盐矿物，作为原料成功制备了辅助胶凝材料或地质聚合物，理论上具备将超细铁尾矿制备成胶凝材料的基础，但铁尾矿的活性相对于炉渣要低，因此研究如何高效提高铁尾矿的活性，是项目研究的关键和重点。因此，若能利用超细铁尾矿通过激发活性制备成一种胶凝材料，实现矿山胶凝材料的自给自足，不仅可以解决矿山尾矿大量堆存，处置难的问题，可以大幅度降低充填采矿的成本，真正实现绿色矿山建设，矿业可持续发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料，采用工业大宗固废为原料，生产工艺简单，实现了高效率利用工业大宗固废，有效降低成本并提高材料品质。
为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料，包括以下重量份的原料：铁尾矿40-50份、高炉渣5-10份、粉煤灰10-20份、脱硫灰20-30份、电石渣20-30份、活化剂0.05-0.14份。
活化剂包括以下重量份的原料：碱渣15-20份、钡渣20-30份、硫磺渣10-15份、有机化合物10-15份。
有机化合物是二乙醇胺、三乙醇胺、环烷酸的一种或多种。
一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
①将铁尾矿、高炉渣、粉煤灰、脱硫灰、电石渣分别进行粗磨，经过粗磨后物料的最大粒径小于10mm；
②将步骤①粗磨后的物料分别进行超细磨，经超细粉磨后物料达到颗粒级配1-30μm＞98%以上，然后加入活化剂，③将步骤②的物料进行混合均匀，配成胶凝材料成品。
本发明所具有的优点及有益效果是：
本发明以大宗固废为原料，能够大量消耗工业大宗固废，不仅可以减少环境污染，节约大片良田粘土，变废为宝，实现高效率利用工业大宗固废；而且生产工艺简单、成本低、品质高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料，包括以下重量份的原料：
铁尾矿45份、高炉渣8份、粉煤灰15份、脱硫灰25份、电石渣25份、活化剂0.1份。铁尾矿、粉煤灰、高炉渣、脱硫灰、电石渣均为大宗固废，在本实施例中铁尾矿中二氧化硅含量72.6%、氧化铝含量7.3%、氧化铁含量12.1%。粉煤灰中二氧化硅含量47.6%、氧化铝含量22.3%、氧化铁含量10.2%、氧化钙含量7.5%。高炉渣中二氧化硅含量33.9%、氧化铝含量13.6%、氧化钙含量39.3%。脱硫灰中二氧化硅含量17.1%、氧化铝含量13.2%、氧化铁含量4.3%、氧化钙含量49.2%。电石渣中二氧化硅含量3.5%、氧化铝含量1.8%、氧化铁含量0.7%、氧化钙含量47.5%。
本实施例中活化剂包括以下重量份的原料：碱渣17份、钡渣25份、硫磺渣12份、有机化合物12份。
本实施例中有机化合物是二乙醇胺和三乙醇胺混合物，二乙醇胺和三乙醇胺可以按照任意比例混合，在本实施例中二乙醇胺和三乙醇胺是按照重量份数比为1：1混合的。
本实施例的一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
①重量份的铁尾矿、高炉渣、粉煤灰、脱硫灰、电石渣分别进行粗磨，经过粗磨后物料的最大粒径小于10mm；
②步骤①粗磨后的物料分别进行超细磨，经超细粉磨后物料达到颗粒级配1-30μm＞98%以上，然后加入重量份的活化剂，；
③将步骤②的物料进行混合均匀，配成胶凝材料成品。
根据国家标准GB/T17671水泥胶砂强度检验方法(IOS法)，将实施例1中制备的胶
凝材料按照规定的水灰比与IOS标准砂搅拌成型，加水搅拌后，制备成40mm×40mm×160mm的试块，试块放在标准养护箱内养护48小时拆模，拆模后试块放置于20±1℃养护箱内水养，检测复合胶凝材料3d、7d、28d的抗折强度和单轴抗压强度，得到复合胶凝材料抗折强度及抗压强度的试验结果为：
抗折强度：3d为1.26MPa；7d为1.45MPa；28d为1.99MPa；
抗压强度：3d为2.75MPa；7d为6.79MPa；28d为16.73MPa。
实施例2：
本实施例一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料，包括以下重量份的原料：
铁尾矿40份、高炉渣10份、粉煤灰20份、脱硫灰30份、电石渣30份、活化剂0.14份。
本实施例中铁尾矿中二氧化硅含量70%、氧化铝含量10%、氧化铁含量15%。粉煤灰中二氧化硅含量40%、氧化铝含量35%、氧化铁含量15%、氧化钙含量10%。高炉渣中二氧化硅含量32%、氧化铝含量16%、氧化钙含量42%。脱硫灰中二氧化硅含量10%、氧化铝含量20%、氧化铁含量7%、氧化钙含量60%。电石渣二氧化硅含量3%、氧化铝含量3%、氧化铁含量1%、氧化钙含量60%。
活化剂包括以下重量份的原料：碱渣15份、钡渣30份、硫磺渣15份、有机化合物15份。
有机化合物是二乙醇胺、三乙醇胺、环烷酸的混合物，二乙醇胺、三乙醇胺和环烷酸可以按照任意比例混合，在本实施例中二乙醇胺、三乙醇胺、环烷酸是按照重量份数比为1：1：2混合的。
本实施例的一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料的制备方法，与实施例1的制备方法相同。
根据国家标准GB/T17671水泥胶砂强度检验方法(IOS法)，将实施例2中制备的胶凝材料按照规定的水灰比与IOS标准砂搅拌成型，加水搅拌后，制备成40mm×40mm×160mm的试块，试块放在标准养护箱内养护48小时拆模，拆模后试块放置于20±1℃养护箱内水养，检测复合胶凝材料3d、7d、28d的抗折强度和单轴抗压强度，得到复合胶凝材料抗折强度及抗压强度的试验结果为：
抗折强度：3d为1.29MPa；7d为1.48MPa；28d为2.01MPa；
抗压强度：3d为2.78MPa；7d为6.82MPa；28d为16.74MPa。
实施例3：
本发明一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料，包括以下重量份的原料：
铁尾矿50份、高炉渣5份、粉煤灰10份、脱硫灰20份、电石渣20份、活化剂0.05份。
铁尾矿二氧化硅含量75%、氧化铝含量5%、氧化铁含量10%。粉煤灰二氧化硅含量60%、氧化铝含量15%%、氧化铁含量5%、氧化钙含量5%。高炉渣二氧化硅含量35%、氧化铝含量11%、氧化钙含量38%。脱硫灰二氧化硅含量30%、氧化铝含量10%、氧化铁含量2%、氧化钙含量30%。电石渣二氧化硅含量5%、氧化铝含量1%、氧化铁含量0.1%、氧化钙含量40%。
活化剂包括以下重量份的原料：碱渣20份、钡渣20份、硫磺渣10份、有机化合物10份。
有机化合物是二乙醇胺。
本实施例的一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料的制备方法，与实施例1的制备方法相同。
根据国家标准GB/T17671水泥胶砂强度检验方法(IOS法)，将实施例1中制备的胶凝材料按照规定的水灰比与IOS标准砂搅拌成型，加水搅拌后，制备成40mm×40mm×160mm的试块，试块放在标准养护箱内养护48小时拆模，拆模后试块放置于20±1℃养护箱内水养，检测复合胶凝材料3d、7d、28d的抗折强度和单轴抗压强度，得到复合胶凝材料抗折强度及抗压强度的试验结果为：
抗折强度：3d为1.22MPa；7d为1.41MPa；28d为1.96MPa；
抗压强度：3d为2.71MPa；7d为6.74MPa；28d为16.69MPa。
实施例4：
本实施例与实施例2的区别仅在于所使用的有机化合物不同，本实施例中有机化合物是三乙醇胺。
根据国家标准GB/T17671水泥胶砂强度检验方法(IOS法)，将实施例1中制备的胶凝材料按照规定的水灰比与IOS标准砂搅拌成型，加水搅拌后，制备成40mm×40mm×160mm的试块，试块放在标准养护箱内养护48小时拆模，拆模后试块放置于20±1℃养护箱内水养，检测复合胶凝材料3d、7d、28d的抗折强度和单轴抗压强度，得到复合胶凝材料抗折强度及抗压强度的试验结果为：
抗折强度：3d为1.26MPa；7d为1.47MPa；28d为2,01MPa；
抗压强度：3d为2.77MPa；7d为6.82MPa；28d为16.78MPa。
实施例5：
本实施例与实施例3的区别仅在于所使用的有机化合物不同，本实施例中有机化合物是环烷酸。
根据国家标准GB/T17671水泥胶砂强度检验方法(IOS法)，将实施例1中制备的胶凝材料按照规定的水灰比与IOS标准砂搅拌成型，加水搅拌后，制备成40mm×40mm×160mm的试块，试块放在标准养护箱内养护48小时拆模，拆模后试块放置于20±1℃养护箱内水养，检测复合胶凝材料3d、7d、28d的抗折强度和单轴抗压强度，得到复合胶凝材料抗折强度及抗压强度的试验结果为：
抗折强度：3d为1.29MPa；7d为1.51MPa；28d为2.03MPa；
抗压强度：3d为2.79MPa；7d为6.85MPa；28d为16.89MPa。
本发明克服了高硅型铁尾矿粉本身胶凝活性不足的问题，具有实际使用价值。因此，本发明利用铁尾矿、粉煤灰、高炉渣、脱硫灰、电石渣制备复合胶凝材料，显著提高了大幅提高大宗固废的的利用率，具有显著的经济效益和社会效益。
Claims (1)
1.一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料，其特征在于包括以下重量份的原料：
铁尾矿 40-50份、高炉渣5-10份、粉煤灰10-20份、脱硫灰20-30份、电石渣20-30份、活化剂0.05-0.14份；
所述活化剂包括以下重量份的原料：碱渣15-20份、钡渣20-30份、硫磺渣10-15份、有机化合物10-15份；
所述有机化合物是二乙醇胺、三乙醇胺、环烷酸的一种或多种；
制备方法包括以下步骤：
①将铁尾矿、高炉渣、粉煤灰、脱硫灰、电石渣分别进行粗磨，经过粗磨后物料的最大粒径小于10mm；
②将步骤①粗磨后的物料分别进行超细磨，经超细粉磨后物料达到颗粒级配1-30μm＞98%，然后加入活化剂；
③将步骤②的物料混合均匀，配成胶凝材料成品；
所述铁尾矿中二氧化硅含量70-75%、氧化铝含量5-10%、氧化铁含量10-15%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010974961.8A CN112125543B (zh) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010974961.8A CN112125543B (zh) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112125543A CN112125543A (zh) | 2020-12-25 |
| CN112125543B true CN112125543B (zh) | 2022-03-01 |
Family
ID=73845953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010974961.8A Active CN112125543B (zh) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112125543B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112830716B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-06-28 | 东北大学 | 一种多工业固废纤维改性地质聚合物及其制备方法 |
| CN114804672B (zh) * | 2022-01-14 | 2023-05-16 | 东北大学 | 一种超细铁尾砂充填胶凝材料及其制备方法 |
| CN115557716B (zh) * | 2022-10-31 | 2023-07-14 | 北科蕴宏环保科技(北京)有限公司 | 一种全固废路面基层胶凝材料及其制备方法 |
| CN116986829A (zh) * | 2023-06-13 | 2023-11-03 | 中国地质大学（武汉） | 半干法脱硫灰-粉煤灰-矿渣复合胶凝材料及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106945181A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-14 | 河北工业大学 | 一种尾矿、碱渣、矿渣胶凝材料搅拌装置及制备工艺 |
| CN110372247A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-10-25 | 江苏金木土科技有限公司 | 一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料及其制备方法 |
| CN111187010A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-22 | 安徽马钢嘉华新型建材有限公司 | 一种无熟料高性能低成本的新型复合胶凝材料 |
-
2020
- 2020-09-16 CN CN202010974961.8A patent/CN112125543B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "原材料对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的影响";刘荣;《中国优秀硕士论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20180228;C038-1429 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112125543A (zh) | 2020-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020101143A4 (en) | A Method For Preparing The Fast-Hardening Early-Strength High-Performance All-Solid Waste Concrete | |
| CN112125543B (zh) | 一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料及其制备方法 | |
| CN110041028A (zh) | 一种利用建筑垃圾的再生混凝土及其制备方法 | |
| CN110104998B (zh) | 一种微细粒高硅尾矿注浆材料 | |
| CN101182141B (zh) | 一种利用铁尾矿制备高强结构材料的方法 | |
| CN102765889A (zh) | 一种含粉煤灰的尾矿废石高强混凝土的制备方法 | |
| CN115650624B (zh) | 一种金属冶炼废渣衍生材料及其制备方法与应用 | |
| CN103613294A (zh) | 井下充填用的胶凝材料及其制备方法 | |
| CN106316248B (zh) | 一种采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土 | |
| CN110655375A (zh) | 内墙抹灰砂浆材料、其制备方法及应用 | |
| CN113526890A (zh) | 一种工业废渣和建筑垃圾综合利用的混凝土复合掺合料 | |
| CN114230208B (zh) | 一种高强度水泥及其制备方法 | |
| CN118047588A (zh) | 一种耐水土壤固化剂及其制备方法和使用方法 | |
| CN106977122A (zh) | 一种低熟料高磷渣水泥复合胶凝材料的制备方法 | |
| CN110981233B (zh) | 一种镍铁渣砌筑水泥及其制备方法 | |
| CN117383869A (zh) | 一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料及其制备方法 | |
| CN115368100B (zh) | 一种大掺量再生石膏微膨胀道路基层专用胶凝材料的制备方法 | |
| CN115010455B (zh) | 一种高性能全固废混凝土及其制备方法 | |
| CN115028395B (zh) | 一种固废建材制品及其制备方法 | |
| CN114349455B (zh) | 一种钛石膏复合路基材料原料及其制备方法以及钛石膏复合路基材料 | |
| CN115925286A (zh) | 一种低成本多源固废充填胶凝材料及其制备方法和应用 | |
| CN115849811A (zh) | 一种高稳定自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN109180060B (zh) | 一种增强型混凝土膨胀剂及其制备方法 | |
| CN114477810A (zh) | 一种基于废弃混凝土的低碳低热高贝利特水泥熟料及其制备方法 | |
| CN112960962A (zh) | 一种非水泥基防治水注浆无机胶结材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230705 Address after: The Inner Mongolia Autonomous Region city Dongsheng District 017000 Ordos ejinhuro Street No. 7 Patentee after: Xingtai Construction Group Co.,Ltd. Address before: 110000 no.608, Shenshui Road, Shenhe District, Shenyang City, Liaoning Province Patentee before: Zhang Yannian |
|
| TR01 | Transfer of patent right |