CN114380518A - 一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114380518A
CN114380518A CN202210085105.6A CN202210085105A CN114380518A CN 114380518 A CN114380518 A CN 114380518A CN 202210085105 A CN202210085105 A CN 202210085105A CN 114380518 A CN114380518 A CN 114380518A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphogypsum
red mud
bayer process
process red
cementing material
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.)
Granted
Application number
CN202210085105.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114380518B (zh
Inventor
徐方
焦玉勇
许劲
李斌
陈宗武
吴艺
彭超
林俊涛
李恒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN202210085105.6A priority Critical patent/CN114380518B/zh
Publication of CN114380518A publication Critical patent/CN114380518A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114380518B publication Critical patent/CN114380518B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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
    • C04B7/21—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators with calcium sulfate containing 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
    • C04B7/1535—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators with alkali metal containing activators, e.g. sodium hydroxide or waterglass
    • 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
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • 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

本发明公开一种拜耳法赤泥‑磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法。胶凝材料各组分及所占重量份数如下：拜耳法赤泥15～20份、磷石膏10～15份、矿粉25～30份、硅灰0～5份、活化剂7～10.3份，水胶比为0.4～0.6。将拜耳法赤泥、磷石膏经过前期处理工艺后，与矿粉、硅灰混合加入搅拌机中，使物料均匀分散，然后加入活化剂和水，搅拌至分散均匀，制得拜耳法赤泥‑磷石膏免烧胶凝材料。本发明简单易行、生产成本低，原料利废率高，在显著提升拜耳法赤泥和磷石膏性能的同时，解决了固体废弃物堆存占地、污染环境和资源浪费问题，且制得的胶凝材料抗压强度较高，制备工艺相对简单，容易实现工业化生产，较大程度的利用了两种工业固体废弃物，有利于资源与环境保护。

Description

一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法。
背景技术
赤泥是氧化铝工业产生的副产物，呈碱性，平均生产1吨氧化铝会产生1.0～2.0吨赤泥。我国是世界第一大氧化铝生产国，伴随氧化铝产业急速发展，我国赤泥排放已超过7000万吨/年，累计赤泥堆积量已达4亿吨以上，大量的赤泥堆积不仅会造成较高的维护成本，而且还会对环境造成很大的污染。而拜耳法赤泥占赤泥总排放的80％以上，且拜耳法赤泥是碱法工艺生产氧化铝的副产物，具有极强的碱性。与此同时，拜耳法赤泥的主要成分中含有一定量的SiO2、Al2O3、CaO等胶凝活性物质，具备一定的潜在胶凝活性。添加适量拜耳法赤泥用作胶凝材料的原料，可以减少水泥生产及使用过程中高污染、高排放和高能耗。
磷石膏的是工业中湿法制备磷酸的固体废弃物，呈酸性。目前，磷石膏的主要处置方法也是建设储存库堆存，该方法在大大提高生产成本的同时也会给环境带来巨大的安全隐患。国内主要对于磷石膏的资源化处理主要集中在用作路基材料等方面。同时也有较多的专家及学者在研究其胶凝活性。所以，如何对磷石膏进行改性以及活化处理，很大程度上决定了能否大量利用磷石膏。磷石膏的主要成分以CaSO4·2H2O为主，同时含有的可溶性磷(P)、氟(F)等杂质很大程度上限制了其在胶凝材料中的使用。相关单位将磷石膏进行高温煅烧，使得二水硫酸钙分解成半水硫酸钙而具有胶凝活性，但是这种处理方式会消耗较多的能源。同时，一般用磷石膏作为胶凝材料的原料时，会掺入各种水泥熟料，这也提高了磷石膏胶凝材料的成本，不利于磷石膏的大规模利用。
因此，加强拜耳法赤泥和磷石膏利用新技术研发，提高拜耳法赤泥和磷石膏的综合利用率，解决拜耳法赤泥和磷石膏堆放造成的生态环境影响已成为铝冶炼工业与磷化工行业转型升级，实现可持续发展过程中关键难题。现有的赤泥的利用中，大多数使用的是烧结法和联合法赤泥，而对拜耳法赤泥制备胶凝材料的报道较少，现有的磷石膏的利用中，较多采用将磷石膏高温煅烧成半水石膏再用来制备胶凝材料，磷石膏多作为水泥的缓凝剂来使用，而未体现出磷石膏的胶凝作用，现阶段未见利用拜耳法赤泥和磷石膏协同制备免烧胶凝材料的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法，在利用工业固废的同时未掺入水泥熟料，解决了拜耳法赤泥、磷石膏等工业废弃物难以大量资源化利用的问题，通过优选组分份数生产的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料强度较好，而且制备成型时间短，制备方法简单，使用成本低，进一步提高其实际应用价值。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料，由拜耳法赤泥、磷石膏、矿粉、硅灰、活化剂以及水复配而成，各组分所占重量份数如下：拜耳法赤泥15～20份，磷石膏10～15份，矿粉25～30份，硅灰0～5份，活化剂7～10.3份，水胶比为0.4～0.6。
进一步的，所述拜耳法赤泥中Fe2O3的含量为27％～35％，Al2O3的含量为19％～25％，Na2O的含量为11％～17％，SiO2的含量为11％～16％，CaO的含量为2％～6％，且其0.3mm方孔筛通过率不低于80％。
进一步的，所述磷石膏中CaO的含量为33％～39％，SO3的含量为44％～51％，SiO2的含量为2％～6％，且其0.3mm方孔筛通过率不低于80％。
进一步的，所述矿粉为S95级别，比表面积不小于400m2/kg。
进一步的，所述硅灰的SiO2质量含量不小于98％，比表面积不小于1550m2/kg，28d活性指数不小于100％。
进一步的，所述活化剂由硅酸钠与氢氧化钠复配而成，其中硅酸钠采用工业级液态水玻璃，模数为2.0M～3.5M，波美度为20～45，其中氢氧化钠为纯度≥96％的白色颗粒。
一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、材料前期处理：
将拜耳法赤泥置于烘干机中，烘干温度为85℃～95℃，烘干处理24～30h，再将烘干处理得到的拜耳法赤泥机械球磨处理15～20min，再过0.3mm方孔筛，未过0.3mm方孔筛的拜耳法赤泥继续机械破碎后再进行球磨处理，再次过筛，重复上述步骤直至拜耳法赤泥全部过筛；
将磷石膏置于烘干机中，烘干温度为45℃～60℃，烘干处理24～30h，再将烘干处理得到的磷石膏机械球磨处理15～20min，再过0.3mm方孔筛，未过0.3mm方孔筛的磷石膏继续机械破碎后再进行球磨处理，再次过筛，重复上述步骤直至磷石膏全部过筛；
S2、复合粉料制备：按配比称取各原料，置于搅拌锅中，搅拌2～4min，制得复合粉料；
S3、胶凝材料制备：按配比称取活化剂和水，将复合粉料与活化剂混合，然后倒入搅拌锅中加入水搅拌3～5min，制得复合胶凝材料。
进一步的，制备所述活化剂包括以下步骤：将工业级液态水玻璃与氢氧化钠混合，并使其充分溶解与混合均匀，静置2～3h，待溶液冷却至室温，制得活化剂。
本发明的有益效果为：
本发明具有如下有益效果：
1、本发明制得的净浆试块28d抗压强度在27.3MPa～41.1MPa之间，初凝时间不小于10h，终凝时间不大于20h，故本发明通过优选组分份数生产的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料强度较好，而且制备成型时间短，制备方法简单，使用成本低，进一步提高其实际应用价值；
2、本发明同时处理了拜耳法赤泥和磷石膏两种工业固体废弃物，可以较大量的协同利用两种固废，减轻积存带来的压力；
3、本发明采用机械球磨活化协同活化剂的方式，改善了拜耳法赤泥和磷石膏的活性，减少了高温煅烧拜耳法赤泥和磷石膏的能量消耗。
附图说明
图1为本发明拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料的制作流程图。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地描述。
本发明的实施例提供一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料，由拜耳法赤泥、磷石膏、矿粉、硅灰、活化剂以及水复配而成，各组分所占重量份数如下：拜耳法赤泥15～20份，磷石膏10～15份，矿粉25～30份，硅灰0～5份，活化剂7～10.3份，水胶比为0.4～0.6，水胶比即胶凝材料中所含水与所含复合粉料(拜耳法赤泥、磷石膏、矿粉、硅灰四种粉料的组合)之比。
所述拜耳法赤泥中Fe2O3的含量为27％～35％，Al2O3的含量为19％～25％，Na2O的含量为11％～17％，SiO2的含量为11％～16％，CaO的含量为2％～6％，且其0.3mm方孔筛通过率不低于80％。
所述磷石膏中CaO的含量为33％～39％，SO3的含量为44％～51％，SiO2的含量为2％～6％，且其0.3mm方孔筛通过率不低于80％。
所述矿粉为S95级别，比表面积不小于400m2/kg。
所述硅灰的SiO2质量含量不小于98％，比表面积不小于1550m2/kg，28d活性指数不小于100％。
所述活化剂由硅酸钠与氢氧化钠复配而成，其中硅酸钠采用工业级液态水玻璃，模数为2.0M～3.5M，波美度为20～45，其中氢氧化钠为纯度≥96％的白色颗粒。
上述胶凝材料中，矿粉可以在前期水化生成大量的凝胶类活性物质促进拜耳法赤泥和磷石膏的反应，硅灰可以促进后期进一步水化，调节材料的泛碱。
本发明的实施例一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、材料前期处理：
将拜耳法赤泥置于烘干机中，烘干温度为85℃～95℃，烘干处理24～30h，再将烘干处理得到的拜耳法赤泥机械球磨处理15～20min，再过0.3mm方孔筛，未过0.3mm方孔筛的拜耳法赤泥继续机械破碎后再进行球磨处理，再次过筛，重复上述步骤直至拜耳法赤泥全部过筛；
将磷石膏置于烘干机中，烘干温度为45℃～60℃，烘干处理24～30h，再将烘干处理得到的磷石膏机械球磨处理15～20min，再过0.3mm方孔筛，未过0.3mm方孔筛的磷石膏继续机械破碎后再进行球磨处理，再次过筛，重复上述步骤直至磷石膏全部过筛；
S2、复合粉料制备：按配比称取各原料，置于搅拌锅中，搅拌2～4min，制得复合粉料；
S3、胶凝材料制备：按配比称取活化剂和水，将复合粉料与活化剂混合，然后倒入搅拌锅中加入水搅拌3～5min，制得复合胶凝材料。
具体的，制备所述活化剂包括以下步骤：将工业级液态水玻璃与氢氧化钠混合，并使其充分溶解与混合均匀，静置2～3h，待溶液冷却至室温，制得活化剂。其中，工业级液态水玻璃的模数为3.24M、波美度为39.5。
上述制备方法中，粉磨可以将大颗粒材料破碎细化，极大程度的改变材料的粒径，增大材料的比表面积，提高反应活性。
下面列举实施例1-5对上述制备方法进行详细说明。
实施例1：
按照下列质量份数称取原材料：按拜耳法赤泥20份、磷石膏10份、矿粉30份、活化剂10.3份称取材料，按照水胶比0.44以及活化剂的称取量计算实际需水量并称取水，按照以下制备方法制得胶凝材料。
请参考图1，制备方法如下：
S1、材料前期处理：
将拜耳法赤泥置于烘干机中，烘干温度为80℃，烘干处理24h，再将烘干处理得到的拜耳法赤泥机械球磨处理20min，再过0.3mm方孔筛即得到拜耳法赤泥原材料。未过0.3mm方孔筛的拜耳法赤泥继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
将磷石膏置于烘干机中，烘干温度为50℃，烘干处理24h，再将烘干处理得到的磷石膏机械球磨处理15min，再过0.3mm方孔筛即得到磷石膏原材料。未过0.3mm方孔筛的磷石膏继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
S2、复合粉料制备：按配比称取各原料，置于搅拌锅中，搅拌2min，制得复合粉料。
S3、胶凝材料制备：按配比称取活化剂和水，将复合粉料与活化剂混合，然后倒入搅拌锅中加入水搅拌3min，制得复合胶凝材料。
按照上述技术方案制得的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料相关宏观性能测试方法如下：
(1)流动度：将新拌的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料浆体缓慢倒入截锥圆模中，所述截锥圆模的尺寸为：上口直径为36mm，下口直径为60mm，高度为60mm。
(2)凝结时间：将新拌的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料浆体倒入试模中，所述试模的尺寸为：试模为深40mm±0.2mm、顶内径Φ65mm±0.5mm、底内径Φ75mm±0.5mm的截顶圆锥体。每只试模应配备一个大于试模、厚度≥2.5mm的平板玻璃底板进行凝结时间的测定。
(3)抗压强度：将边长为40×40×40mm的正方体拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料试块，按照上述方法养护脱模后，测量不同龄期的抗压强度。
按照上述测试方法，本实施例制得的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料经过装模、振捣、覆盖薄膜后标准养护3d后拆模，再根据常温覆膜养护的要求，先标准养护3d后拆模，再在室内常温环境中覆盖一层薄膜养护至规定龄期，即得拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料试块。
测试出试块的主要性能指标为：初凝时间为10h02min，终凝时间为14h34min，流动度为114mm，3d抗压强度为10.7MPa，7d抗压强度为27.3MPa，14d抗压强度为39.1MPa，28d抗压强度为40.8MPa。
实施例2：
按照下列质量份数称取原材料：按拜耳法赤泥15份、磷石膏15份、矿粉30份、活化剂7份称取材料，按照水胶比0.46以及活化剂的称取量计算实际需水量并称取水，按照以下制备方法制得胶凝材料。
请参考图1，制备方法如下：
S1、材料前期处理：
将拜耳法赤泥置于烘干机中，烘干温度为90℃，烘干处理30h，再将烘干处理得到的拜耳法赤泥机械球磨处理20min，再过0.3mm方孔筛即得到拜耳法赤泥原材料。未过0.3mm方孔筛的拜耳法赤泥继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
将磷石膏置于烘干机中，烘干温度为60℃，烘干处理30h，再将烘干处理得到的磷石膏机械球磨处理20min，再过0.3mm方孔筛即得到磷石膏原材料。未过0.3mm方孔筛的磷石膏继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
S2、复合粉料制备：按配比称取各原料，置于搅拌锅中，搅拌2min，制得复合粉料。
S3、胶凝材料制备：按配比称取活化剂和水，将复合粉料与活化剂混合，然后倒入搅拌锅中加入水搅拌3min，制得复合胶凝材料。
按照实施例1测试方法，本实施例制得的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料经过装模、振捣、覆盖薄膜后标准养护3d后拆模，再根据标准覆膜养护要求，标准养护3d后拆模，在置于温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的环境中覆盖一层薄膜养护至规定龄期，即得拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料试块。
测试出试块的主要性能指标为：初凝时间为11h25min，终凝时间为16h27min，流动度为135mm，3d抗压强度为7.1MPa，7d抗压强度为26.5MPa，14d抗压强度为38.3MPa，28d抗压强度为41.1MPa。
实施例3：
按照下列质量份数称取原材料：按拜耳法赤泥20份、磷石膏10份、矿粉25份、硅灰5份、活化剂10.3份称取材料，按照水胶比0.46以及活化剂的称取量计算实际需水量并称取水，按照以下制备方法制得胶凝材料。
请参考图1，制备方法如下：
S1、材料前期处理：
将拜耳法赤泥置于烘干机中，烘干温度为85℃，烘干处理24h，再将烘干处理得到的拜耳法赤泥机械球磨处理15min，再过0.3mm方孔筛即得到拜耳法赤泥原材料。未过0.3mm方孔筛的拜耳法赤泥继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
将磷石膏置于烘干机中，烘干温度为45℃，烘干处理24h，再将烘干处理得到的磷石膏机械球磨处理15min，再过0.3mm方孔筛即得到磷石膏原材料。未过0.3mm方孔筛的磷石膏继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
S2、复合粉料制备：按配比称取各原料，置于搅拌锅中，搅拌2min，制得复合粉料。
S3、胶凝材料制备：按配比称取活化剂和水，将复合粉料与活化剂混合，然后倒入搅拌锅中加入水搅拌4min，制得复合胶凝材料。
按照实施例1测试方法，本实施例制得的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料经过装模、振捣、覆盖薄膜后标准养护3d后拆模，再根据常温室内养护要求，先标准养护3d后拆模，在室内常温环境中普通养护至规定龄期，即得拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料试块。
测试出试块的主要性能指标为：初凝时间为13h49min，终凝时间为19h56min，流动度为121mm，7d抗压强度为2.8MPa，14d抗压强度为23.6MPa，28d抗压强度为27.3MPa。
实施例4：
按照下列质量份数称取原材料：按拜耳法赤泥15份、磷石膏15份、矿粉30份、活化剂10.3份称取材料，按照水胶比0.44以及活化剂的称取量计算实际需水量并称取水，按照以下制备方法制得胶凝材料。
请参考图1，制备方法如下：
S1、材料前期处理：
将拜耳法赤泥置于烘干机中，烘干温度为90℃，烘干处理24h，再将烘干处理得到的拜耳法赤泥机械球磨处理15min，再过0.3mm方孔筛即得到拜耳法赤泥原材料。未过0.3mm方孔筛的拜耳法赤泥继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
将磷石膏置于烘干机中，烘干温度为50℃，烘干处理24h，再将烘干处理得到的磷石膏机械球磨处理15min，再过0.3mm方孔筛即得到磷石膏原材料。未过0.3mm方孔筛的磷石膏继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
S2、复合粉料制备：按配比称取各原料，置于搅拌锅中，搅拌3min，制得复合粉料。
S3、胶凝材料制备：按配比称取活化剂和水，将复合粉料与活化剂混合，然后倒入搅拌锅中加入水搅拌3min，制得复合胶凝材料。
按照实施例1测试方法，本实施例制得的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料经过装模、振捣、覆盖薄膜后标准养护3d后拆模，再根据常温覆膜养护的要求，先标准养护3d后拆模，再在室内常温环境中覆盖一层薄膜养护至规定龄期，即得拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料试块。
测试出试块的主要性能指标为：初凝时间为10h54min，终凝时间为15h08min，流动度为109mm，3d抗压强度为2.1MPa，7d抗压强度为12.1MPa，14d抗压强度为32.2MPa，28d抗压强度为37.5MPa。
实施例5：
按照下列质量份数称取原材料：按拜耳法赤泥12份、磷石膏18份、矿粉30份、活化剂10.3份称取材料，按照水胶比0.44以及活化剂的称取量计算实际需水量并称取水，按照以下制备方法制得胶凝材料。
请参考图1，制备方法如下：
S1、材料前期处理：
将拜耳法赤泥置于烘干机中，烘干温度为85℃，烘干处理30h，再将烘干处理得到的拜耳法赤泥机械球磨处理20min，再过0.3mm方孔筛即得到拜耳法赤泥原材料。未过0.3mm方孔筛的拜耳法赤泥继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
将磷石膏置于烘干机中，烘干温度为45℃，烘干处理30h，再将烘干处理得到的磷石膏机械球磨处理20min，再过0.3mm方孔筛即得到磷石膏原材料。未过0.3mm方孔筛的磷石膏继续机械破碎后再进行球磨处理，重复上述步骤。
S2、复合粉料制备：按配比称取各原料，置于搅拌锅中，搅拌3min，制得复合粉料。
S3、胶凝材料制备：按配比称取活化剂和水，将复合粉料与活化剂混合，然后倒入搅拌锅中加入水搅拌3min，制得复合胶凝材料。
按照实施例1测试方法，本实施例制得的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料经过装模、振捣、覆盖薄膜后标准养护3d后拆模，再根据常温覆膜养护的要求，先标准养护3d后拆模，再在室内常温环境中覆盖一层薄膜养护至规定龄期，即得拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料试块。
测试出试块的主要性能指标为：初凝时间为12h24min，终凝时间为17h43min，流动度为102mm，7d抗压强度为6.8MPa，14d抗压强度为18.8MPa，28d抗压强度为33.0MPa。
实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5制得拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料试块的性能对比如下表：
Figure BDA0003487382350000121
上述技术方案中，利用活化处理的拜耳法赤泥和磷石膏，与矿粉、硅灰及活化剂制成免烧胶凝材料，利用活化剂使得复合粉料发生水化反应，通过改变拜耳法赤泥和磷石膏的掺量进而控制前期水化产物的生成速度，同时拜耳法赤泥能提高反应体系的Si/Al比和Na/Al比促进水化作用，而磷石膏提供的硫酸根离子则利于后期水化产物的进一步水化。
总的来说，在利用工业固废的同时未掺入水泥熟料，解决了拜耳法赤泥、磷石膏等工业废弃物难以大量资源化利用的问题，通过优选组分份数生产的拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料强度较好，而且制备成型时间短，制备方法简单，使用成本低，进一步提高其实际应用价值。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，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、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料，其特征在于：由拜耳法赤泥、磷石膏、矿粉、硅灰、活化剂以及水复配而成，各组分所占重量份数如下：拜耳法赤泥15～20份，磷石膏10～15份，矿粉25～30份，硅灰0～5份，活化剂7～10.3份，水胶比为0.4～0.6。
2.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料，其特征在于：所述拜耳法赤泥中Fe2O3的含量为27％～35％，Al2O3的含量为19％～25％，Na2O的含量为11％～17％，SiO2的含量为11％～16％，CaO的含量为2％～6％，且其0.3mm方孔筛通过率不低于80％。
3.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料，其特征在于：所述磷石膏中CaO的含量为33％～39％，SO3的含量为44％～51％，SiO2的含量为2％～6％，且其0.3mm方孔筛通过率不低于80％。
4.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料，其特征在于：所述矿粉为S95级别，比表面积不小于400m2/kg。
5.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料，其特征在于：所述硅灰中SiO2质量含量不小于98％，比表面积不小于1550m2/kg，28d活性指数不小于100％。
6.根据权利要求1所述的一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料，其特征在于：所述活化剂由硅酸钠与氢氧化钠复配而成，其中硅酸钠采用工业级液态水玻璃，模数为2.0M～3.5M，波美度为20～45，其中氢氧化钠为纯度≥96％的白色颗粒。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、材料前期处理：
将拜耳法赤泥置于烘干机中，烘干温度为85℃～95℃，烘干处理24～30h，再将烘干处理得到的拜耳法赤泥机械球磨处理15～20min，再过0.3mm方孔筛，未过0.3mm方孔筛的拜耳法赤泥继续机械破碎后再进行球磨处理，再次过筛，重复上述步骤直至拜耳法赤泥全部过筛；
将磷石膏置于烘干机中，烘干温度为45℃～60℃，烘干处理24～30h，再将烘干处理得到的磷石膏机械球磨处理15～20min，再过0.3mm方孔筛，未过0.3mm方孔筛的磷石膏继续机械破碎后再进行球磨处理，再次过筛，重复上述步骤直至磷石膏全部过筛；
S2、复合粉料制备：按配比称取各原料，置于搅拌锅中，搅拌2～4min，制得复合粉料；
S3、胶凝材料制备：按配比称取活化剂和水，将复合粉料与活化剂混合，然后倒入搅拌锅中加入水搅拌3～5min，制得复合胶凝材料。
8.根据权利要求7所述的一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料的制备方法，其特征在于：制备所述活化剂包括以下步骤：将工业级液态水玻璃与氢氧化钠混合，并使其充分溶解与混合均匀，静置2～3h，待溶液冷却至室温，制得活化剂。
CN202210085105.6A 2022-01-25 2022-01-25 一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法 Active CN114380518B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210085105.6A CN114380518B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210085105.6A CN114380518B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114380518A true CN114380518A (zh) 2022-04-22
CN114380518B CN114380518B (zh) 2023-03-24

Family

ID=81204601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210085105.6A Active CN114380518B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114380518B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115215624A (zh) * 2022-05-30 2022-10-21 湖北工业大学 一种以磷石膏为充填料的二氧化碳地质封存的方法
CN115385591A (zh) * 2022-08-12 2022-11-25 贵州理工学院 一种赤泥-磷石膏协同处理材料及制备方法
CN115626787A (zh) * 2022-11-11 2023-01-20 深圳大学 一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用
CN116496013A (zh) * 2023-03-09 2023-07-28 中国铝业股份有限公司 一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法
CN116621552A (zh) * 2023-06-08 2023-08-22 济南轨道交通集团有限公司 一种低浓度料浆调节剂及其制备方法
CN117645497A (zh) * 2023-11-29 2024-03-05 昆明理工大学 一种生物炭掺入多源固废制备生态护坡材料的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108585575A (zh) * 2018-06-19 2018-09-28 华润水泥技术研发（广西）有限公司 水泥缓凝剂及其制备方法和应用
CN109336637A (zh) * 2018-12-22 2019-02-15 中国地质大学（武汉） 基于硅酸盐-硅铝酸盐复合胶材的泡沫混凝土及制备方法
US20200231504A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-23 Kunming University Of Science And Technology Method for synergistic stabilization/solidification of red mud and phosphogypsum
CN112239345A (zh) * 2020-09-10 2021-01-19 广东同创科鑫环保有限公司 一种赤泥基高速公路垫层材料
CN113061011A (zh) * 2021-04-19 2021-07-02 贵州理工学院 一种赤泥-改性磷石膏矿山充填料的制作方法
CN113880539A (zh) * 2021-11-24 2022-01-04 贵州理工学院 一种矿山溶洞填充浆料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108585575A (zh) * 2018-06-19 2018-09-28 华润水泥技术研发（广西）有限公司 水泥缓凝剂及其制备方法和应用
CN109336637A (zh) * 2018-12-22 2019-02-15 中国地质大学（武汉） 基于硅酸盐-硅铝酸盐复合胶材的泡沫混凝土及制备方法
US20200231504A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-23 Kunming University Of Science And Technology Method for synergistic stabilization/solidification of red mud and phosphogypsum
CN112239345A (zh) * 2020-09-10 2021-01-19 广东同创科鑫环保有限公司 一种赤泥基高速公路垫层材料
CN113061011A (zh) * 2021-04-19 2021-07-02 贵州理工学院 一种赤泥-改性磷石膏矿山充填料的制作方法
CN113880539A (zh) * 2021-11-24 2022-01-04 贵州理工学院 一种矿山溶洞填充浆料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHAOFENG LI: "Effect of different gypsums on the workability and mechanical properties of red mud-slag based grouting materials", 《JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION》 *
仇伟: "赤泥与磷石膏制备胶凝材料的激发研究", 《广东化工》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115215624A (zh) * 2022-05-30 2022-10-21 湖北工业大学 一种以磷石膏为充填料的二氧化碳地质封存的方法
CN115215624B (zh) * 2022-05-30 2023-05-05 湖北工业大学 一种以磷石膏为充填料的二氧化碳地质封存的方法
CN115385591A (zh) * 2022-08-12 2022-11-25 贵州理工学院 一种赤泥-磷石膏协同处理材料及制备方法
CN115626787A (zh) * 2022-11-11 2023-01-20 深圳大学 一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用
CN115626787B (zh) * 2022-11-11 2023-09-22 深圳大学 一种基于磷石膏的可固碳免烧轻集料及其制备方法与应用
CN116496013A (zh) * 2023-03-09 2023-07-28 中国铝业股份有限公司 一种拜耳法赤泥基胶凝材料的制备方法
CN116621552A (zh) * 2023-06-08 2023-08-22 济南轨道交通集团有限公司 一种低浓度料浆调节剂及其制备方法
CN116621552B (zh) * 2023-06-08 2024-05-10 济南轨道交通集团有限公司 一种低浓度料浆调节剂及其制备方法
CN117645497A (zh) * 2023-11-29 2024-03-05 昆明理工大学 一种生物炭掺入多源固废制备生态护坡材料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114380518B (zh) 2023-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114380518B (zh) 一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法
CN102875187B (zh) 一种高强度加气混凝土砌块
CN110642585B (zh) 加气混凝土砌块及其制备工艺
CN110734300A (zh) 一种加气混凝土砌块及其制备工艺
CN108821671B (zh) 一种全工业固废高强度即用型发泡混凝土材料及制备方法
CN113336516A (zh) 一种采用多元固废制备的胶凝材料及其协同调控方法
CN103539417B (zh) 一种利用铁尾矿、钢渣制蒸压砖的方法
CN101519896B (zh) 蒸压石膏砖及其制备方法
CN111606691A (zh) 一种利用锂渣生产轻质发泡陶瓷隔墙板的方法
CN114605121B (zh) 一种钨尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法
CN115215597A (zh) 一种盾构渣浆碱激发再生砂浆及其制备方法和应用
CN114988791A (zh) 一种掺富硫锂渣的烟道灌浆料及其制备方法和应用
CN114804672A (zh) 一种超细铁尾砂充填胶凝材料及其制备方法
CN116715491A (zh) 一种钢渣基固碳材料及其制备方法和应用
CN108530015B (zh) 一种利用铝土矿尾矿制造的蒸养砖及其制备方法
CN111559896A (zh) 一种发泡磷石膏砌块及其制备方法
CN114716193B (zh) 一种再生渣土砖的制备方法
CN108395264B (zh) 一种碳素炉窑用再生砖及其制备方法
CN113912370B (zh) 一种钢渣砖的制备方法
CN101891420A (zh) 一种磷渣粉建筑砂浆
CN103613342A (zh) 一种利用建筑废弃物制备mu7.5再生实心砖的方法
CN102875192B (zh) 一种原料含有蒙脱石的加气砖
CN114409366A (zh) 一种利于回收利用的加气混凝土板材及其制备方法
CN105776986A (zh) 绿色水泥类胶凝材料及其制备方法
CN111825356A (zh) 一种基于物理球磨和化学改性协同强化砖混粉料的高活性再生辅助胶凝材料及其制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant