CN113735472A - 一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法 - Google Patents
一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113735472A CN113735472A CN202110909961.4A CN202110909961A CN113735472A CN 113735472 A CN113735472 A CN 113735472A CN 202110909961 A CN202110909961 A CN 202110909961A CN 113735472 A CN113735472 A CN 113735472A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fly ash
- tailing sand
- phosphorus tailing
- water
- phosphorus
- 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.)
- Pending
Links
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000006253 efflorescence Methods 0.000 claims abstract description 5
- 206010037844 rash Diseases 0.000 claims abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 3
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 9
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 229910002800 Si–O–Al Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910018516 Al—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
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
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
- C04B12/005—Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种粉煤灰‑磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法，原料包括：粉煤灰、磷尾矿砂、复合激发剂和水；所述粉煤灰和磷尾矿砂的质量比为1：2，所述复合激发剂占总固体含量的30％，所述水与固体之比为0.6。本发明既能激发粉煤灰、磷尾矿砂生成胶凝材料从而资源化利用，同时可以抑制其泛碱，减少危害。本发明的原材料均为固体废弃物，价格低廉，且来源广泛，可以用于矿井填充、离层注浆等工程。
Description
技术领域
本发明涉及基于粉煤灰、磷尾矿砂的碱激发胶凝材料的制备及抑制泛碱的领域，具体是一种通过对粉煤灰、磷尾矿砂等固废进行筛分、破碎、粉磨、碱激发等一系列措施所生成胶凝材料的方法，该方法既可以将粉煤灰、磷尾矿砂制备成胶凝材料，还可以抑制泛碱，使粉煤灰、磷尾矿砂无害化和资源化利用的同时，可以极大地降低其泛碱程度，减少因泛碱带来的危害。
背景技术
本发明主要原理为硅铝质材料的碱激发理论，在碱作用下，体系中的Si-O和Al-O键受到OH-的作用而断裂而处于游离态，Si-O-Al网络聚合体的聚合度降低，表面形成游离的不饱和活性键，容易与氢氧化物反应生成水化硅酸钙和水化硅酸铝等胶凝性产物。但因该材料处于强碱性条件下生成，体系内部余碱成分随结石体微小孔隙逸出至表面，从而与空气中的CO2接触后发生反应在结石体表面生成碳酸盐晶体，形似“白霜”，因此也称“泛霜”。泛碱不仅对结构外观产生影响，泛霜严重的话还会对材料的力学性能和耐久性产生影响。泛霜会导致材料体系空隙率增大、开裂、表面疏松掉皮，使原有的密实度被破坏，渗透浸蚀性加快，外部大气与内部毛细管相连通，从而导致结石体产生更严重的泛碱现象，使结构疏松、强度降低，导致耐磨性、抗渗性、抗冻性、抗碳化性降低，增加了结构的不安全因素。
本发明提供的方法在充分激发粉煤灰、磷尾矿砂等原材料活性，生成胶凝材料的基础上，能够极大程度地降低碱激发材料的泛碱程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种最佳配比参数和其制备流程；该方法既能激发粉煤灰、磷尾矿砂生成胶凝材料从而资源化利用，同时可以抑制其泛碱，减少危害。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料，原料包括：粉煤灰、磷尾矿砂、复合激发剂和水；所述粉煤灰和磷尾矿砂的质量比为1：2，所述复合激发剂占总固体含量的30％，所述水与固体之比为0.6。
一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法，包括如下步骤：
S1.对粉煤灰和磷尾矿砂分别进行研磨，过200目筛；
S2.将氢氧化钠溶于水中，加入纳米硅灰置于70-80℃下搅拌至充分溶解，冷却后的液体即为所需复合激发剂；
S3.将粉煤灰、磷尾矿砂按照质量比1.2：1的比例置于搅拌锅内，加入复合激发剂混合搅拌均匀，所成浆液即为凝胶材料。
作为改进，所述粉煤灰与磷尾矿砂的粒度为200目。
作为改进，所述复合激发剂的成分为氢氧化钠和纳米硅灰，换算为SiO2和Na2O的摩尔比为1.5-2.0。
作为改进，S2中所述水的用量以总固体所需水量为准。
作为改进，S2中所述用水量计算时，对于未干燥的固体原料考虑固体原料内的含水率。
本发明的优点在于：
1、经济效益：本发明原材料均为固体废弃物，价格低廉，且来源广泛。
2、环保效益：本发明既消耗了粉煤灰、磷尾矿砂等固废，减少了国家处理固废的耗资，同时降低了占用的土地资源，具有明显的环保效益。
3、实用性：本发明能消纳固废，优化资源利用，同时降低其泛碱程度，减少泛碱对于材料的危害及对土地的污染，可以用于矿井填充、离层注浆等工程。
附图说明
图1为水固比变化时浸出液Na+浓度检测结果；
图2为粉砂比变化时浸出液Na+浓度检测结果；
图3为SiO2和Na2O的摩尔比变化时浸出液Na+浓度检测结果。
图中，水固比为水与固体原料的质量比，粉砂比为粉煤灰与磷尾矿砂的质量比。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限定本发明的保护范围。
实施例1
本实施例公开了一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料，原料包括：粉煤灰、磷尾矿砂、复合激发剂和水；粉煤灰和磷尾矿砂的质量比为1：2，复合激发剂占总固体含量的30％，水与固体之比为0.6。
本实施例还公开了一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法，包括如下步骤：
S1.对粉煤灰和磷尾矿砂分别进行研磨，过200目筛；
S2.将氢氧化钠溶于水中，加入纳米硅灰置于70-80℃下搅拌至充分溶解，冷却后的液体即为所需复合激发剂；
S3.将粉煤灰、磷尾矿砂按照质量比1.2：1的比例置于搅拌锅内，加入复合激发剂混合搅拌均匀，所成浆液即为凝胶材料。
本实施例中，复合激发剂的成分为氢氧化钠和纳米硅灰，换算为SiO2和Na2O的摩尔比为1.5-2.0。
本实施例中，S2中所述水的用量以总固体所需水量为准，且对于未干燥的固体原料考虑固体原料内的含水率。
本发明以实施例1中的配比方案为实验组，将复合碱激发剂为纯氢氧化钠作为对照组。并分别调整水固比、粉砂比以及SiO2和Na2O的摩尔比，然后进行浸出试验、抗压测试以及浸提液PH检测。
根据图1-3所示，复合碱激发剂采用氢氧化钠和纳米硅灰时，浸出液Na+浓度明显低于碱激发剂为纯氢氧化钠，表明凝胶材料可以有效将钠离子固定在内，降低其溶出率，降低泛碱现象的发生。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不等同于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，不脱离本发明的精神和范围下所做的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (6)
1.一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料，其特征在于，原料包括：粉煤灰、磷尾矿砂、复合激发剂和水；所述粉煤灰和磷尾矿砂的质量比为1：2，所述复合激发剂占总固体含量的30％，所述水与固体之比为0.6。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料，其特征在于，所述粉煤灰与磷尾矿砂的粒度为200目。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料，其特征在于，所述复合激发剂的成分为氢氧化钠和纳米硅灰，换算为SiO2和Na2O的摩尔比为1.5-2.0。
4.一种根据权利要求1所述的粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.对粉煤灰和磷尾矿砂分别进行研磨，过200目筛；
S2.将氢氧化钠溶于水中，加入纳米硅灰置于70-80℃下搅拌至充分溶解，冷却后的液体即为所需复合激发剂；
S3.将粉煤灰、磷尾矿砂按照质量比1.2：1的比例置于搅拌锅内，加入复合激发剂混合搅拌均匀，所成浆液即为凝胶材料。
5.根据权利要求4所述的一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法，其特征在于，S2中所述水的用量以总固体所需水量为准。
6.根据权利要求5所述的一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法，其特征在于，S2中所述用水量计算时，对于未干燥的固体原料考虑固体原料内的含水率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110909961.4A CN113735472A (zh) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | 一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110909961.4A CN113735472A (zh) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | 一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113735472A true CN113735472A (zh) | 2021-12-03 |
Family
ID=78730416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110909961.4A Pending CN113735472A (zh) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | 一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113735472A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114890705A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-08-12 | 中能化江苏地质矿产设计研究院有限公司 | 一种地质聚合物注浆材料用微硅粉基复合激发剂及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104446045A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-25 | 武汉理工大学 | 一种碱激发胶凝材料及其制备方法 |
| CN108249788A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-07-06 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 碱激发胶凝材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-08-09 CN CN202110909961.4A patent/CN113735472A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104446045A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-25 | 武汉理工大学 | 一种碱激发胶凝材料及其制备方法 |
| CN108249788A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-07-06 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 碱激发胶凝材料及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114890705A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-08-12 | 中能化江苏地质矿产设计研究院有限公司 | 一种地质聚合物注浆材料用微硅粉基复合激发剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104909677B (zh) | 一种矿山充填用硅铝基尾砂胶结剂及其制备方法 | |
| CN108383471B (zh) | 利用含水赤泥协同高炉矿渣制备注浆材料的方法 | |
| CN110451903B (zh) | 一种复合胶结材料及高硫超细铅锌矿尾砂胶结的方法 | |
| CN105541140B (zh) | 一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用 | |
| CN103215043B (zh) | 无熟料钢渣微粉复合土体固结剂 | |
| CN110818345B (zh) | 一种黏土地层盾构改良渣土环保型免烧砖及制备方法 | |
| CN111187045B (zh) | 一种利用钢渣砂和选矿废弃物制备的矿山井下充填砂浆 | |
| CN110606721B (zh) | 一种基于多种固体废弃物的胶凝材料及其制备方法 | |
| CN108439831A (zh) | 一种激发剂及赤泥粉煤灰胶凝材料 | |
| CN102838365B (zh) | 煤矸石制备的高强耐碱浇注料及其方法 | |
| CN106630700A (zh) | 一种以粉煤灰和废玻璃为原料的无机胶凝材料及其制备方法 | |
| CN114573252A (zh) | 一种聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料及其制备方法 | |
| CN113735472A (zh) | 一种粉煤灰-磷尾矿砂基胶凝材料的制备及抑制泛碱的方法 | |
| CN110204276A (zh) | 一种含铅锌尾矿的防辐射加气混凝土 | |
| CN110482917B (zh) | 一种基于页岩提钒尾渣的地聚合物胶凝材料及制备方法 | |
| CN115849824B (zh) | 电炉镍渣碳固碳及其在混凝土中的高值化利用方法 | |
| CN116283139A (zh) | 一种蒸压加气混凝土废料碳化再利用方法 | |
| CN115490447A (zh) | 一种全固废碱激发胶凝材料及其制备方法 | |
| CN114920513A (zh) | 一种早强环保型超高性能混凝土及制备方法 | |
| CN116081971A (zh) | 废弃混凝土制备精品再生骨料的方法 | |
| CN113666674A (zh) | 一种利用赤泥生产装配式墙板的方法 | |
| CN114230244A (zh) | 一种赤泥合成碳钠铝石协同固化碳和钠的方法 | |
| CN114057418A (zh) | 一种适用于粗尾砂防离析型充填专用胶凝材料 | |
| CN1300035C (zh) | 一种碱激发碳酸盐－矿渣灌浆材料预处理包裹缓凝方法 | |
| CN111978050A (zh) | 一种聚合氯化铝废渣干混砂浆及其制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211203 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |