CN115849750B - 一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：（1）将气化渣与无机酸进行机械化学活化处理，得到活化料浆；（2）第一钙基固废与步骤（1）所得活化料浆进行第一机械混合，所得预混合料浆与第二钙基固废进行第二机械混合，得到混合料浆；（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料。本发明以气化渣作为原料，将酸活化与机械耦合除杂，通过批次加入钙基固废，实现了活性硅氧结构与铝酸盐重新配位，所得气化渣基复合胶凝材料可以替代52.5标号水泥，降低了生产成本。

Description

一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及建工建材技术领域，具体涉及一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着煤气化技术的大规模推广，煤炭消耗量日益增加，其副产物低碳气化渣的产量也随之提高。当前，低碳气化渣的处理方式主要为堆存和填埋，一方面，造成了严重的生态环境污染，对人类身体健康构成威胁；另一方面，还造成了土地资源的浪费，无法达到可持续发展的目的。基于低碳气化渣具有玻璃相含量高、硅含量高等特点，可作为替代原料进一步制备胶凝材料。

目前采用固废制备胶凝材料，大多利用多种固废复配，通过碱和硅酸盐进行激发得到胶凝材料。CN 100340517A公开了一种碱激发碳酸盐/矿渣复合胶凝材料及其制备方法。以质量份数计，将0.5~2份外加剂加10~25份水稀释，并将30~50份矿渣粉加入到所制备的外加剂溶液中，搅拌均匀，然后加入30~65份模数为1.4~1.8，氧化钠和氧化硅质量浓度之和为45%~55%的激发剂，再加入50~70份边缘性碳酸盐矿粉，搅拌均匀后，制得碱激发碳酸盐/矿渣复合胶凝材料。

CN 1792973A公开了一种水硬性胶凝材料及其制备方法，组成原料包括：石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰各原料所占质量百分比为：石膏尾矿粉50-70，矿渣粉20-40，粉煤灰9-11；外加激发剂和早强剂，激发剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的0.8-1.2%，早强剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1.3-1.7%。以上发明通过矿渣粉等固废复配制备胶凝材料，但存在矿渣利用量大或碱激发剂用量大等缺点，生产成本较高。

气化渣作为较难以利用的铝硅酸盐固废，其反应活性低，主要通过与其他固废复配，通过碱激发制备胶凝材料。CN 113336516A公开了一种采用多元固废制备的胶凝材料及其协同调控方法，该胶凝材料由以下重量百分比的原料制成：熟料79.5%，赤泥4%，钢渣4%，脱硫石膏3.5%，高铝粉煤灰3.5%，煤气化渣1.5%，水4%；所述熟料由以下重量百分比的原料制成：锆渣35%，煤矸石35%，电石渣17%，高硫烟灰13%。但该方法中气化渣用量仅为1.5%，无法实现气化渣规模化利用，且制得胶凝材料的强度难以满足要求。

针对现有技术的不足，需要提供一种大掺量气化渣制备高强度复合胶凝材料的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用，以气化渣为主要原料，采用无机酸对气化渣活化解离，并原位生成铝钙系列化学激发剂，进一步分批加入钙基固废促进铝硅酸盐胶凝，所述制备方法能耗物耗低，产品强度高，可替代水泥广泛用于混凝土、水泥制品、矿井充填等领域，实现了气化渣的全量化、规模化利用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种气化渣基复合胶凝材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将气化渣与无机酸进行机械化学活化处理，得到活化料浆；

（2）第一钙基固废与步骤（1）所得活化料浆进行第一机械混合，所得预混合料浆与第二钙基固废进行第二机械混合，得到混合料浆；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；

步骤（1）所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段。

本发明提供的制备方法，以气化渣作为原料，采用质子酸酸活化除杂，不仅提高了气化渣的火山灰活性，同时铝钙杂质可原位利用形成铝钙系化学激发剂，解决了气化渣反应活性低、掺量低、激发剂用量大等问题；另外，通过批次加入钙基固废，实现活性硅氧结构与铝酸盐重新配位，形成铝硅酸盐胶凝材料，产品强度较高，可以替代52.5标号水泥，同时避免了碱激发剂和水泥的加入，缩短了工艺流程，降低了生产成本。

本发明采用机械化学耦合活化除杂的方式，可以降低颗粒的粒度，同时增加矿相的畸变率，提高反应活性；化学场的引入一方面通过将多聚体解聚和硅氧羟基化协同调控，促进气化渣硅组分胶体化，大幅提高胶凝材料的早期强度；另一方面原位形成铝钙系化学激发剂，促进铝硅酸盐胶凝增强。

优选地，步骤（1）所述气化渣的来源包括干煤粉气流床气化炉和/或水煤浆气化炉。

优选地，步骤（1）所述无机酸包括工业副产无机酸，所述工业副产无机酸包括盐酸、硫酸、醋酸或硝酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括盐酸与硫酸的组合，硫酸、醋酸与硝酸的组合，或盐酸、硫酸、醋酸与硝酸的组合。

优选地，步骤（1）所述无机酸中氢离子的浓度为2-8mol/L，例如可以是2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L、6mol/L、7mol/L或8mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（1）所述机械化学活化处理前还包括将所述无机酸逐步加入气化渣中并均匀混合的步骤。

优选地，所述第一活化段的转速为100-200r/min，球磨时间为5-30min；所述第二活化段的转速为200-400r/min，球磨时间为30-120min。

所述第一活化段的转速为100-200r/min，例如可以是100r/min、120r/min、150r/min、180r/min或200r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第一活化段的球磨时间为5-30min，例如可以是5min、10min、15min、20min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第二活化段的转速为200-400r/min，例如可以是200r/min、250r/min、300r/min、350r/min或400r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第二活化段的球磨时间为30-120min，例如可以是30min、50min、80min、100min或120min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（1）所述无机酸与气化渣的液固比为1-2mL/g，例如可以是1mL/g、1.2mL/g、1.5mL/g、1.8mL/g或2mL/g，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（1）所述机械化学活化处理的设备包括球磨机、棒磨机或柱磨机中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括球磨机与棒磨机的组合，棒磨机与柱磨机的组合，或球磨机、棒磨机与柱磨机的组合。

优选地，步骤（1）所述机械化学活化处理的温度为20-80℃，例如可以是20℃、35℃、50℃、65℃或80℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（2）所述第一钙基固废的质量为所述气化渣质量的1-5%，第二钙基固废的质量为所述气化渣质量的5-20%。

所述第一钙基固废的质量为所述气化渣质量的1-5%，例如可以是1%、2%、3%、4%或5%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第二钙基固废的质量为所述气化渣质量的5-20%，例如可以是5%、8%、10%、15%或20%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（2）所述第一钙基固废与第二钙基固废分别独立地包括电石渣和/或钢渣。

优选地，步骤（2）所述第一机械混合为：第一钙基固废缓慢加入活化料浆中进行第一机械混合。

所述“缓慢加入”是指逐步加入，不能一次性全部加入。

优选地，步骤（2）所述第二机械混合为：第二钙基固废一次性加入预混合料浆中进行第二机械混合。

优选地，步骤（2）所述第一机械混合的转速为200-400r/min，时间为30-60min。

所述第一机械混合的转速为200-400r/min，例如可以是200r/min、250r/min、300r/min、350r/min或400r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第一机械混合的时间为30-60min，例如可以是30min、35min、40min、50min或60min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（2）所述第二机械混合的转速为100-300r/min，时间为60-90min。

所述第二机械混合的转速为100-300r/min，例如可以是100r/min、150r/min、200r/min、250r/min或300r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第二机械混合的时间为60-90min，例如可以是60min、65min、70min、80min或90min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

本发明基于钙基固废激发的反应过程机理，采用了分批次加入钙基固废，第一机械混合过程加入少量钙基固废的目的是中和未发生反应的质子酸，保证体系成为中性或弱碱性环境，为铝硅系化合物脱水重新配位提供反应环境；第二机械混合过程加入钙基固废的目的是为了激发硫酸铝、氯化铝、醋酸铝等铝盐与硅羟基发生反应，形成高强度的四配位铝硅酸盐胶凝材料，不同于传统的碱激发过程机理，可避免激发剂的消耗。

优选地，步骤（3）所述养护处理包括依次进行的第一养护段、第二养护段以及第三养护段；

所述第一养护段的湿度为0-20%，温度为60-80℃，时间为2-8h；所述第二养护段的湿度为20-80%，温度为40-60℃，时间为8-18h；所述第三养护段的湿度为80-100%，温度为40-60℃，时间为18-24h。

本发明所述养护处理中通过对温度、湿度与时间进行梯度控制，可以保证反应活化以及胶凝过程循序渐进逐步强化，从而提高硅氧铝配位结构解离效率、铝酸盐和硅酸盐胶凝效率，提高胶凝材料的综合性能。

所述第一养护段的湿度为0-20%，例如可以是0%、5%、10%、15%或20%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第一养护段的温度为60-80℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第一养护段的时间为2-8h，例如可以是2h、4h、6h、7h或8h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第二养护段的湿度为20-80%，例如可以是20%、35%、50%、65%或80%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第二养护段的温度为40-60℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第二养护段的时间为8-18h，例如可以是8h、10h、12h、15h或18h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第三养护段的湿度为80-100%，例如可以是80%、85%、90%、95%或100%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第三养护段的温度为40-60℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述第三养护段的时间为18-24h，例如可以是18h、20h、21h、22h或24h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（3）所述养护处理在蒸养箱中进行。

作为本发明所述的制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将氢离子浓度为2-8mol/L的无机酸逐步加入气化渣中并均匀混合，液固比为1-2mL/g，然后在20-80℃下机械化学活化处理，得到活化料浆；所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段；所述第一活化段的转速为100-200r/min，球磨时间为5-30min；所述第二活化段的转速为200-400r/min，球磨时间为30-120min；

（2）第一钙基固废缓慢加入步骤（1）所得活化料浆中，并在200-400r/min下第一机械混合30-60min；第二钙基固废一次性加入所得预混合料浆中，并在100-300r/min下第二机械混合60-90min，得到混合料浆；所述第一钙基固废的质量为所述气化渣质量的1-5%，第二钙基固废的质量为所述气化渣质量的5-20%；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与蒸养箱中养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；所述养护处理包括依次进行的第一养护段、第二养护段以及第三养护段；所述第一养护段的湿度为0-20%，温度为60-80℃，时间为2-8h；所述第二养护段的湿度为20-80%，温度为40-60℃，时间为8-18h；所述第三养护段的湿度为80-100%，温度为40-60℃，时间为18-24h。

第二方面，本发明提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料通过第一方面所述的制备方法制备得到。

本发明提供的气化渣基复合胶凝材料，1天抗压强度可达18.72MPa，7天抗压强度可达43.94MPa，28天抗压强度可达68.49MPa，且气化渣基复合胶凝材料的抗压强度符合相应的回归方程，能够通过调整材料参数获得所需的力学性能。

第三方面，本发明提供了一种如第二方面所述气化渣基复合胶凝材料的应用，所述气化渣基复合胶凝材料用于建材制品制备以及矿井充填中。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的制备方法，以气化渣作为原料，采用质子酸酸活化与机械耦合除杂的方式，不仅提高了气化渣的火山灰活性，同时铝钙杂质可原位利用形成铝钙系化学激发剂，解决了气化渣反应活性低、掺量低、激发剂用量大等问题；另外，通过批次加入钙基固废，实现了活性硅氧结构与铝酸盐重新配位，所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度可达18.72MPa，7天抗压强度可达43.94MPa，28天抗压强度可达68.49MPa，可以替代52.5标号水泥，同时避免了碱激发剂和水泥的加入，缩短了工艺流程，降低了生产成本；本发明提供的制备方法为共性活化胶凝调控方法，可以拓展应用到其他铝硅基固体废弃物规模化利用方面。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将氢离子浓度为5mol/L的硫酸逐步加入气化渣中并均匀混合，液固比为1.5mL/g，然后在50℃下机械化学活化处理，得到活化料浆；所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段；所述第一活化段的转速为150r/min，球磨时间为15min；所述第二活化段的转速为300r/min，球磨时间为80min；

（2）第一电石渣缓慢加入步骤（1）所得活化料浆中，并在300r/min下第一机械混合40min；第二电石渣一次性加入所得预混合料浆中，并在200r/min下第二机械混合70min，得到混合料浆；所述第一电石渣的质量为所述气化渣质量的3%，第二电石渣的质量为所述气化渣质量的10%；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与蒸养箱中养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；所述养护处理包括依次进行的第一养护段、第二养护段以及第三养护段；所述第一养护段的湿度为5%，温度为70℃，时间为6h；所述第二养护段的湿度为50%，温度为50℃，时间为12h；所述第三养护段的湿度为90%，温度为50℃，时间为21h。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为18.72MPa，7天抗压强度为43.94MPa，28天抗压强度为68.49MPa。

实施例2

本实施例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将氢离子浓度为6mol/L的硫酸逐步加入气化渣中并均匀混合，液固比为1.2mL/g，然后在35℃下机械化学活化处理，得到活化料浆；所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段；所述第一活化段的转速为180r/min，球磨时间为10min；所述第二活化段的转速为350r/min，球磨时间为50min；

（2）第一电石渣缓慢加入步骤（1）所得活化料浆中，并在350r/min下第一机械混合35min；第二电石渣一次性加入所得预混合料浆中，并在250r/min下第二机械混合65min，得到混合料浆；所述第一电石渣的质量为所述气化渣质量的4%，第二电石渣的质量为所述气化渣质量的8%；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与蒸养箱中养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；所述养护处理包括依次进行的第一养护段、第二养护段以及第三养护段；所述第一养护段的湿度为10%，温度为65℃，时间为7h；所述第二养护段的湿度为65%，温度为45℃，时间为15h；所述第三养护段的湿度为95%，温度为45℃，时间为20h。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为16.73MPa，7天抗压强度为43.68MPa，28天抗压强度为61.89MPa。

实施例3

本实施例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将氢离子浓度为4mol/L的硫酸逐步加入气化渣中并均匀混合，液固比为1.8mL/g，然后在65℃下机械化学活化处理，得到活化料浆；所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段；所述第一活化段的转速为120r/min，球磨时间为20min；所述第二活化段的转速为250r/min，球磨时间为100min；

（2）第一电石渣缓慢加入步骤（1）所得活化料浆中，并在250r/min下第一机械混合50min；第二电石渣一次性加入所得预混合料浆中，并在150r/min下第二机械混合80min，得到混合料浆；所述第一电石渣的质量为所述气化渣质量的2%，第二电石渣的质量为所述气化渣质量的15%；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与蒸养箱中养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；所述养护处理包括依次进行的第一养护段、第二养护段以及第三养护段；所述第一养护段的湿度为2%，温度为75℃，时间为4h；所述第二养护段的湿度为35%，温度为55℃，时间为10h；所述第三养护段的湿度为85%，温度为55℃，时间为22h。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为15.32MPa，7天抗压强度为42.74MPa，28天抗压强度为60.27MPa。

实施例4

本实施例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将氢离子浓度为8mol/L的硝酸逐步加入气化渣中并均匀混合，液固比为1mL/g，然后在20℃下机械化学活化处理，得到活化料浆；所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段；所述第一活化段的转速为200r/min，球磨时间为5min；所述第二活化段的转速为400r/min，球磨时间为30min；

（2）第一钢渣缓慢加入步骤（1）所得活化料浆中，并在400r/min下第一机械混合30min；第二钢渣一次性加入所得预混合料浆中，并在300r/min下第二机械混合60min，得到混合料浆；所述第一钢渣的质量为所述气化渣质量的5%，第二钢渣的质量为所述气化渣质量的5%；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与蒸养箱中养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；所述养护处理包括依次进行的第一养护段、第二养护段以及第三养护段；所述第一养护段的湿度为20%，温度为60℃，时间为8h；所述第二养护段的湿度为80%，温度为40℃，时间为18h；所述第三养护段的湿度为100%，温度为40℃，时间为18h。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为13.31MPa，7天抗压强度为37.85MPa，28天抗压强度为56.42MPa。

实施例5

本实施例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将氢离子浓度为2mol/L的醋酸逐步加入气化渣中并均匀混合，液固比为2mL/g，然后在80℃下机械化学活化处理，得到活化料浆；所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段；所述第一活化段的转速为100r/min，球磨时间为30min；所述第二活化段的转速为200r/min，球磨时间为120min；

（2）第一电石渣缓慢加入步骤（1）所得活化料浆中，并在200r/min下第一机械混合60min；第二电石渣一次性加入所得预混合料浆中，并在100r/min下第二机械混合90min，得到混合料浆；所述第一电石渣的质量为所述气化渣质量的1%，第二电石渣的质量为所述气化渣质量的20%；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与蒸养箱中养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；所述养护处理包括依次进行的第一养护段、第二养护段以及第三养护段；所述第一养护段的湿度为0%，温度为80℃，时间为2h；所述第二养护段的湿度为20%，温度为60℃，时间为8h；所述第三养护段的湿度为80%，温度为60℃，时间为24h。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为12.38MPa，7天抗压强度为35.74MPa，28天抗压强度为55.81MPa。

实施例6

本实施例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法与实施例1的区别在于，除将步骤（2）所述第二电石渣的质量调整为所述气化渣质量的1%外，其余均与实施例1相同。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为8.32MPa，7天抗压强度为18.35MPa，28天抗压强度为36.14MPa。

所述第二电石渣的比例过低，体系仍未呈酸性，一方面，酸性体系铝酸盐与硅酸盐难以聚合形成胶凝材料，导致其强度降低；另一方面，钙源掺入量少，难以形成硅酸钙、铝酸钙等胶凝矿相，导致其强度降低。

实施例7

本实施例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法与实施例1的区别在于，除将步骤（2）所述第二电石渣的质量调整为所述气化渣质量的45%外，其余均与实施例1相同。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为12.32MPa，7天抗压强度为25.74MPa，28天抗压强度为37.58MPa。

所述第二电石渣的比例过高，短期内可促进形成硅酸钙、铝酸钙等胶凝矿相，但是因电石渣比例过高，导致大量的活性氧化钙和氢氧化钙无法参与反应，长期置于空气中易洗水膨胀，从而造成胶凝材料性能降低。

实施例8

本实施例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法与实施例1的区别在于，除将步骤（3）所述养护处理替换传统蒸养养护，养护湿度为90%，温度为50℃，时间为39h，其余均与实施例1相同。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为3.2MPa，7天抗压强度为12.3MPa，28天抗压强度为18.4MPa。

本实施例的养护处理采用传统蒸养养护，羟基化脱水和铝钙激发剂活化胶凝反应条件不同，因此导致羟基化脱水效率低，后续铝钙激发剂无法进一步高效胶凝，进而造成材料强度较低。

对比例1

本对比例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法与实施例1的区别在于，步骤（1）无硫酸加入混合，直接进行机械活化处理，其余均与实施例1相同。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为0MPa，7天抗压强度为1.2MPa，28天抗压强度为3.3MPa。

本对比例不加入无机酸而直接进行球磨过程，气化渣铝硅酸盐结构不发生任何变化，其反应活性未发生改变，导致后续钙基固废调控过程无效，从而导致胶凝材料性能差。

对比例2

本对比例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法与实施例1的区别在于，步骤（1）无机械化学活化处理的步骤，其余均与实施例1相同。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为4.5MPa，7天抗压强度为15.7MPa，28天抗压强度为23.3MPa。

本对比例仅直接加入质子酸进行酸活化除杂，会造成局部反应激烈，反应效率低，气化渣活化效果差，杂质脱除效率低，导致后续的钙基组分无法激发惰性铝硅酸盐，从而导致胶凝材料性能差。

对比例3

本对比例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法与实施例1的区别在于，步骤（1）所述机械化学活化处理替换为一段活化段，所述活化段的转速为200r/min，时间为95min，其余均与实施例1相同。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为6.81MPa，7天抗压强度为15.42MPa，28天抗压强度为24.17MPa。

本对比例虽然发生了机械化学协同活化，但因为铝硅酸盐解聚和铝硅钙原位激发过程所需的工艺条件不一致，导致整体反应效率低，惰性铝硅酸盐活性差，钙铝组分反应不彻底，材料胶凝活性降低。

对比例4

本对比例提供了一种气化渣基复合胶凝材料，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法与实施例1的区别在于，步骤（2）为：电石渣一次性加入步骤（1）所得活化料浆中，并在250r/min下机械混合110min，得到混合料浆，所述电石渣的质量为所述气化渣质量的13%，其余均与实施例1相同。

所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度为6.8MPa，7天抗压强度为17.8MPa，28天抗压强度为31.3MPa。

本对比例一次性加入钙基固废电石渣，导致活化气化渣中残留的酸与其发生反应团聚胶凝，无法与铝硅酸盐颗粒进行高效传质与反应激发，进而导致活化的铝硅酸盐激发效果差，降低了气化渣基复合胶凝材料的性能。

综上所述，本发明提供的制备方法，以气化渣作为原料，采用质子酸酸活化与机械耦合除杂的方式，不仅提高了气化渣的火山灰活性，同时铝钙杂质可原位利用形成铝钙系化学激发剂，解决了气化渣反应活性低、掺量低、激发剂用量大等问题；另外，通过批次加入钙基固废，实现了活性硅氧结构与铝酸盐重新配位，所得气化渣基复合胶凝材料的1天抗压强度可达18.72MPa，7天抗压强度可达43.94MPa，28天抗压强度可达68.49MPa，可以替代52.5标号水泥，同时避免了碱激发剂和水泥的加入，缩短了工艺流程，降低了生产成本；本发明提供的制备方法为共性活化胶凝调控方法，可以拓展应用到其他铝硅基固体废弃物规模化利用方面。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (3)

1.一种气化渣基复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将液固比为1-2mL/g的无机酸与气化渣进行机械化学活化处理，得到活化料浆；所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段；所述第一活化段的转速为100-200r/min，球磨时间为5-30min；所述第二活化段的转速为200-400r/min，球磨时间为30-120min；

（2）第一钙基固废与步骤（1）所得活化料浆在200-400r/min下第一机械混合30-60min，所得预混合料浆与第二钙基固废在100-300r/min下第二机械混合60-90min，得到混合料浆；所述第一钙基固废的质量为所述气化渣质量的1-5%，第二钙基固废的质量为所述气化渣质量的5-20%；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；所述养护处理包括依次进行的第一养护段、第二养护段以及第三养护段；所述第一养护段的湿度为0-20%，温度为60-80℃，时间为2-8h；所述第二养护段的湿度为20-80%，温度为40-60℃，时间为8-18h；所述第三养护段的湿度为80-100%，温度为40-60℃，时间为18-24h。

2.一种气化渣基复合胶凝材料，其特征在于，所述气化渣基复合胶凝材料通过权利要求1所述的制备方法制备得到。

3.一种如权利要求2所述气化渣基复合胶凝材料的应用，其特征在于，所述气化渣基复合胶凝材料用于建材制品制备以及矿井充填中。