CN117735868B - 一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法 - Google Patents
一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117735868B CN117735868B CN202410193969.9A CN202410193969A CN117735868B CN 117735868 B CN117735868 B CN 117735868B CN 202410193969 A CN202410193969 A CN 202410193969A CN 117735868 B CN117735868 B CN 117735868B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid waste
- boric sludge
- magnesium silicate
- raw material
- boron mud
- 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
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 70
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 title claims abstract description 49
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 103
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 97
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 59
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 29
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims description 61
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 33
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 32
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 22
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 16
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 16
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 16
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 14
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 14
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 10
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 10
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 10
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 claims description 8
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 14
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 32
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 21
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 16
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 15
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 5
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 3
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- JOOKTTKZGRVHOQ-UHFFFAOYSA-N [Ca].[K].[Si] Chemical compound [Ca].[K].[Si] JOOKTTKZGRVHOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- 150000002680 magnesium Chemical class 0.000 description 1
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000012629 purifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000012258 stirred mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
本发明公开了一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，属于工业固体废弃物的综合利用技术，该方法包括如下步骤：烘干硼泥后加入一定质量的碳纳米管，球磨过筛成细粉，反应釜碳化一段时间后磁选除铁，添加轻烧氧化镁或活性SiO2，使得滤渣中MgO：SiO2质量比为1:1~4:1，加入滤渣质量50%的去离子水，搅拌1~2h获得浆液；将浆液倒入模具中快速成型，经脱模、养护即可获得。本发明提供了一种由固废硼泥为主要原料经过一定处理工艺直接获得硅酸镁胶凝材料的方法，工艺流程简单，能耗较低，没有固、液、气废弃物的排放，实现对硼泥固废的100%再利用，同时获得的硅酸镁胶凝材料性能稳定，有较好的抗弯强度，可部分取代硅酸钙水泥，具有一定的经济价值与环保价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，属于工业固体废弃物的综合利用技术，该方法以固废硼泥为原料，通过简单处理即可获得具有较高质量的硅酸镁胶凝材料，可实现固废硼泥的高效利用。
背景技术
硅酸镁水泥是由轻烧氧化镁、活性硅制原料和水混合制备而成的一种新型水硬性材料，其兼具了高强、低碱、生产工艺简单等优良特性，是一种具有高商业潜质的新型绿色胶凝材料，近年来备受关注，目前硅酸镁主要采用含Mg原料、含Si原料进行混合制备，能耗较低，可替代部分硅酸钙水泥。
硼泥是化工厂用硼矿制取硼砂、硼酸过程中产生的废弃物，生产1吨硼砂将产生3~4吨硼泥。目前硼泥堆积量已达1000多万吨以上，随着对硼砂的需求量不断扩大，废弃物硼泥的堆积量也会随之增长。硼泥的危害表现在两方面，一方面是其量大，占用大量的耕地，使土地资源浪费；另一方面硼泥含有氧化镁、氧化钙、氧化钠等碱性物质对农田、地下水和大气都有严重危害显碱性，其碱液可溶入到地下水中，使周围的农田减产，严重者可以使农作物绝产，并且对周围的饮用水产生污染，严重影响农业生产和生态环境，并且随着硼矿品位的贫化，硼泥排放量将越来越多，如不加以治理，必然会造成资源浪费而且还会严重污染环境。
硼泥色浅红，表面为疏松的无规则颗粒，颗粒很细，有约80%的颗粒可以通过200目筛。硼泥的主要化学组成为MgO和SiO2，并含有一定量的Fe2O3、B2O3和少量CaO、Al2O3等。高温煅烧后的硼泥的主要矿物组成为橄榄石、方镁石及少量的铁酸镁，解决硼泥污染问题，主要是从其生产源头减量和综合利用两方面着手，变废为宝，将其对环境的污染降低到最低程度。从硼泥组成来看，其内部氧化物也是目前主流低碳胶凝材料使用的原料，但除将硼泥处理后作为水泥填料外，直接利用硼泥作为原料制备胶凝材料的方案并未有人提及。
近些年针对硼泥中组分的回收和开发产品越来越多，国内比较成熟的工艺是用于建筑砂浆、混凝土及路基混合料、制作耐火材料、制作微晶玻璃和冶金行业等，还用于农业肥料和除草剂、镁系列化工产品、炼钢添加剂和燃煤高效节净化剂等，除以上外，还开发了其他一些新用途，如生产菱苦土镁石瓦和板块制品；与粉煤灰硅钙钾肥混合施用改良土壤；与粉煤灰混合，掺入其它助剂经硬化后粉碎，代替碎石填筑海堤等。但若要从根本上解决硼泥大量堆积带来的环境污染问题，应该着眼于对硼泥消耗量较大且不产生二次污染的途径上，虽然将硼泥作为掺合料加入到水泥混凝土中能实现硼泥的全部应用，但硼泥中含有大量Mg元素，如果只是简单地把硼泥加入到普通水泥混凝土中，不仅会造成镁资源的浪费，硼泥内部结构以及多种氧化物的存在可能会影响混凝土产品整体稳定性。
目前对硼泥的使用主要集中在主要组成元素Mg及SiO2的利用，多数方式是采用酸性或碱性物质浸出或反应，将Mg浸出以氧化镁、碳酸镁或其他形式分离，SiO2则分离后活化作为原料参与反应。上述利用方案围绕单一或少数几个物质进行，未能实现硼泥的整体有效利用。同时在进行物质分离的过程中，会使用到大量的酸碱性物质或需要高温水热等处理，能耗较高，且容易产生废酸、废渣等，容易导致环境污染。围绕硼泥的整体使用，目前也有少量研究，如CN103449806A公开了一种利用镁矿尾矿、铁矿尾矿、硼泥制备的支撑剂，所述支撑剂的制备方法为：先将镁矿尾矿、铁矿尾矿、硼泥、硅石分别进行轻烧处理，再分别经球磨机粉磨；将软质粘土进行干燥处理，再经球磨机粉磨；然后按配比称取原料混合均匀得预混料；将预混料造粒、筛分；然后送入回转窑中，烧成，保温；烧成陶粒筛分即得所述支撑剂。本发明的支撑剂具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、高强度、高导流能力、低破碎率等特点，其制备方法能耗小，产能大。CN104418573A公开了一种综合利用工业废弃物硼泥的方法，将硼泥经转化、碳化处理得到混合物，混合物经磁选机过滤得铁粉，过滤的滤液经热解得轻质碳酸镁，过滤的滤渣经配料浇注及蒸压养护制备蒸汽砖。该方法能耗低、镁收率高；并且，提取镁化合物、铁粉后的废渣能够完全转化为蒸汽砖，从而实现了生态效益、环境效益、经济效益、社会效益的高度统一。CN108821303B公开了一种硼泥综合利用的方法，具体包括以下步骤：1)磨细；2)加入无水氯化镁低温煅烧；3)磁选除铁；4)高温煅烧除铁后硼泥；5)与铵盐溶液混合反应；6)过滤，滤液为镁盐浸出液，滤渣含硼、硅、镁、少量铝和铁，对滤渣进行处理：加入碳酸钠和CO2进行浸取、过滤、酸解、过滤、净化、过滤，获到粗硼砂、二氧化硅、建材填料，同时还获得镁盐浸出液；7)向两次得到的镁盐浸出液中加入浓氨水和沉淀剂，进行反应、沉淀，过滤得到氢氧化镁滤饼；8)干燥、煅烧氢氧化镁，即得高纯氧化镁。本发明中的工艺能利用硼泥制备高纯氧化镁，镁回收率高，并且实现了硼泥的完全综合利用，同时实现了CO2的循环利用。CN113060741B公开了一种硼镁铁矿提硼提铁尾矿综合利用的方法，将磁选尾矿进行高温高压水浸，水浸后产物经过滤处理得到浸出液和浸出渣；向浸出液中通入CO2气体，浸出液经蒸发浓缩分步结晶析出硼砂与碳酸钠晶体；浸出渣经成型-烧结制备镁质耐火材料，工艺流程简单、生产效率高、产品附加值高等，实现固废零排放以及硼、钠的高效回收与利用。CN117303766A公开了一种全固废复合采矿充填固碳胶凝材料的生产方法，包括以下步骤：1)源自钢渣的C2S硅酸盐渣粉40~70份；源自硼泥、菱镁尾矿的活性氧化镁粉20~40份；源自硼泥的镁橄榄石渣粉0~20份；源自硼泥的Mg(OH)2溶液2~10份；2)将Mg(OH)2溶液通入含CO210％~100％的工业废气，形成CO2饱和悬浮液；3)搅拌均匀的混合料与CO2饱和悬浮液、尾矿粉、其他固废添加物加水搅拌混合。利用钢渣、硼泥、粉煤灰、脱硫灰等难利用固体废弃物为原料，制造负碳复合胶凝材料可在混料、输送、养护及长期吸收CO2及固碳要求。CN110316986A公开了一种镁基胶凝材料及其制备方法，主要由70~85份超细矿粉、3~15份轻烧白云石、3~15份脱硫石膏、5~10份外加剂组成，先将普通矿粉分选至比表面积≥700m2/Kg实现超细活化，与轻烧白云石、烘干的电厂脱硫石膏、外加剂混合粉磨至比表面积≥400m2/Kg制备而成。首次利用轻烧白云石作为钙质胶凝材料的镁基改性组份，利用超细活化提高胶凝材料的早期活性，提高了早期强度，减少了水泥用量，消纳了工业固废资源，降低了生产成本，节能减排和经济效益突出。
可见上述利用方式较为单一，能耗较高，不利于产业上使用。也有人将硼泥直接煅烧，使其中的MgCO3分解获得MgO，但硼泥中MgCO3含量较低，直接低温烧结只能获得很少量的具有较高活性的氧化镁，能量利用率低，高温长时间烧结则会显著降低氧化镁的活性，不利于后续使用。
从硼泥组成来看比较适合作为原料直接制备低碳胶凝材料，可见目前硼泥固废的资源化利用存在一些急需改进之处，有必要开发一种基于硼泥原料的低能耗制备硅酸镁胶凝材料的方法，同时也需要该方法操作简单、易于产业化利用。
发明内容
为了解决现有技术中的缺陷，本发明提供了一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，可由固废硼泥为原料，制备获得有较好力学性能的硅酸镁胶凝材料产品，该方法简单易行，能耗较低，没有固、液、气废弃物的排放，实现对硼泥固废的100%再利用，为固废硼泥处理提供了操作简单、易于推广的规模化应用技术；在资源化过程中充分利用了硼泥中的镁、硅资源，实现了硼泥的高附加值利用；同时获得的硅酸镁胶凝材料性能稳定，有较好的抗弯强度，可部分取代硅酸钙水泥，具有一定的经济价值与环保价值。
本发明的目的在于提供一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，所述固废硼泥组成为：MgO：36~45wt％、SiO2：20~35wt％、B2O3：2~4wt％、Fe2O3：4~6wt％、CaO：5~15wt％、Al2O3：2~8wt％，该以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法包括如下步骤：（1）取一定量的硼泥在105~120℃烘干；由于硼泥是一种工业废弃物，常采用湿排方式获得导致本身含水率较高。同时硼泥长期露天堆积，表层部分也容易吸水。由于硼泥自然状态下的为湿状泥块无法球磨需要先在烘箱中一定温度下烘干，烘干后的硼泥呈褐红色泥块状，在105~120℃进行烘干处理具有较快的干燥速度。作为优选方案，将硼泥在110℃烘干，至质量不再变化，可实现完全烘干。
（2）向步骤（1）烘干后的硼泥中加入烘干后硼泥质量2%~5%的碳纳米管，混合均匀；所述碳纳米管为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。碳纳米管的引入一方面作为活性碳源在反应釜碳化过程中还原部分铁，实现杂质铁的磁选筛除，另一方面残留的碳纳米管在胶凝材料产品中充当加强材料增强基体力学性能。
（3）将步骤（2）得到的混合物放置于球磨机中球磨，球磨之后过筛形成细粉；球磨时间为10~20h为宜，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉，通过球磨可实现固废硼泥内部部分MgO、CaO的充分机械活化，增加后续反应的活性。申请人发现，对原料长时间的球磨可细化颗粒，一定程度上加快反应的进行，但也会增加能耗，提升成本。
（4）将细粉与水按质量比100：40~80混合，搅拌均匀后放入具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为1~5Mpa，碳化20~50h；常规水热矿化反应需要维持高温高压环境，申请人意外发现采用本申请特定的原料及参数混合矿化，无需外部热源也能实现反应釜内远超室温的温度，申请人推测可能硼泥中的少量含硼氧化物在体系中会以[BO4]形态存在并替代C2S或C3S中的[SiO4]，部分B3+离子也会替代Ca2+，使固废中的C2S以及C3S晶体产生晶格畸变，增加了可矿化钙或镁的反应活性，进而提高了原料矿化活性，产生了一定的热量增加了反应釜内温度。申请人发现硼泥进行矿化时，矿化速度与硼泥粒径、固液比例及二氧化碳浓度相关，为了提高矿化速度且避免其物质反应产生较多非活性杂质，申请人通过对烘干后的硼泥进行球磨、过筛调控反应物料粒径，增加颗粒比表面积，促进矿化反应的快速进行。矿化时二氧化碳的含量及固液比例会影响反应速度及矿化产物种类，申请人经大量实验发现在对包含MgO、SiO2、B2O3、Fe2O3、CaO、Al2O3等氧化物或复合氧化物时，调整硼泥细粉与水按质量比为100：5~10、持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为1~5Mpa下能促使MgO较完全的碳化，其他氧化物碳化程度较低，随着水热反应温度、时间以及二氧化碳浓度的增加，其他金属氧化物也会一定程度上出现矿化成碳酸盐，不利于后续凝胶材料的形成。
（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，采用如下程序升温：以5℃/min的速度升温至105~125℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至400~650℃保温2~4h后自然冷却至室温；控制煅烧温度进行煅烧处理使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，此外煅烧之后也可包括将煅烧后冷却到室温的物料进行球磨粉碎的步骤。对于菱镁矿，通常认为其在超过400℃温度下开始分解生成MgO，在750℃时完全分解，在更高的温度下会促使MgO晶粒的生长，反应活性降低。申请人意外发现，通过本申请特定的处理后的矿化硼泥能降低碳酸镁活化分解温度，在650℃下即可实现碳酸镁的全部分解，同时在该温度下煅烧4h也并未生成新的物相，长时间高温煅烧仅使得MgO的粒径适当增加，反应活性有所降低。低温煅烧分解的产物介于均匀无定形状态和晶质状态之间，晶格发育不完善，活性较高，但随着煅烧温度升高，MgO逐渐结晶，在800～900℃煅烧时，产物已成为方镁石晶体，活性较低，反应速度较慢。为了对水热产物更好的热处理，维持产物较高反应活性，申请人进行了大量实验，发现将反应釜内固体取出置于马弗炉中后，采用如下程序升温：以5℃/min的速度升温至105~125℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至400~650℃保温2~4h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，且MgO粒径并未明显增加，MgO活性占比较高。将煅烧获得的混合料进行球磨粉碎获得混合料可直接用于低碳胶凝材料的制备。
（6）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为1:1~4:1补足所缺物质，得到固态物料A，其中补充的MgO选自轻烧氧化镁，补充的SiO2选自活性SiO2；由于硼泥中具体物质组成可能存在偏差，直接利用原有硼泥组成比例制备硅酸镁水泥会导致原料比例欠缺使得胶凝材料晶格出现较多缺陷，不利于产物的应用。申请人经过大量实验发现在此过程中增加检测滤渣组成的工序，根据滤渣中物料组成选择性增加部分活性物料，提高最终产品的性能。
（7）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌1~2h获得浆液；（8）将获得的浆液倒入模具中快速成型，经脱模、养护即可获得硅酸镁胶凝材料。所述快速成型包括如下步骤：震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模；所述养护为脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护至所需时间，一般养护时间可设为28d，或者根据实际需要设置更长时间。
本发明的另一个目的在于提供以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法获得的硅酸镁胶凝材料，该硅酸镁胶凝材料主要以固废硼泥为原料制备，能实现对硼泥固废的100%再利用，充分利用了硼泥中的镁、硅资源，实现了硼泥的高附加值利用。
对于硼泥原料，可有多种来源。作为优选方案，所述硼泥组成为：MgO：40wt％、SiO2：32wt％、B2O3：2wt％、Fe2O3：4wt％、CaO：14wt％、Al2O3：8wt％，作为优选方案，一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，包括如下步骤：（1）取一定量的硼泥在110℃烘干，至质量不再变化；（2）向步骤（1）烘干后的硼泥中加入烘干后硼泥质量5%的单壁碳纳米管，混合均匀；（3）将步骤（2）得到的混合物放置于球磨机中球磨，球磨之后过筛形成细粉；（4）将细粉与水按质量比100：60混合，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为4Mpa，碳化30h；（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，以5℃/min的速度升温至115℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至550℃保温3h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，自然冷却至室温后将获得的产物球磨30min；（6）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为1.5:1补足所缺物质，得到固态物料A，其中补充的MgO选自轻烧氧化镁，补充的SiO2选自活性SiO2；（7）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌1~2h获得浆液；（8）将获得的浆液倒入模具中震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模，脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护28天。
本发明的另一个目的在于提供一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料在建筑行业中的应用。
与现有技术相比，本申请技术方案的有益效果如下：
1、本发明工艺流程简单，能耗较低，没有固、液、气废弃物的排放，实现对硼泥固废的100%再利用，同时获得的硅酸镁胶凝材料性能稳定，有较好的抗弯强度，可部分取代硅酸钙水泥，具有一定的经济价值与环保价值。
2、本发明的方案提供了一种由固废硼泥为主要原料直接获得硅酸镁胶凝材料的方法，为固废硼泥处理提供了操作简单、易于推广的规模化应用技术；在资源化过程中充分利用了硼泥中的镁、硅资源，实现了硼泥的高附加值利用；硼泥使用量大，可有效解决目前硼泥固废存在的各种问题，环境价值明显。
3、本发明未引入酸碱类物质对硼泥中金属元素浸渍分离，未产生其他废渣，以较低的成本实现对硼泥固废的再利用，且原料中二氧化碳气体方便易得，整个反应过程操作方便，无需引入其他复杂设备，极大节省了成本，降低了工业推广的难度，原料利用率高，安全环保，真正实现了硼泥的大规模、工业化综合利用。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将对本发明实施方式的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
硼泥化学成分的测定
采用荷兰PANalytical B.V.公司生产的Axios Pw 4400型波长色散X射线荧光光谱分析仪测定硼泥化学组成。主要技术指标：铑靶端窗X光管4 kW，准确度0.05%。
抗压强度、抗弯强度均由三点弯曲试验获得，测试仪器为微机控制电子万能试验机，测试条件如下：测试跨距为100 mm，加载方式设定位移加载，加载速度为0.5 mm/min。
实施例1
硼泥组成为：MgO：45wt％、SiO2：25wt％、B2O3：4wt％、Fe2O3：3wt％、CaO：15wt％、Al2O3：8wt％。
以该固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，包括如下步骤：（1）取1000g硼泥在110℃烘干，至质量不再变化；（2）向烘干后的硼泥中加入18g的单壁碳纳米管，混合均匀；（3）将得到的混合物放置于球磨机中球磨10h，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉；（4）将细粉与水按质量比100：40混合，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为4Mpa，碳化30h；（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，以5℃/min的速度升温至115℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至550℃保温3h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，自然冷却至室温后将获得的产物球磨30min；（6）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为1.5:1补充活性SiO2，得到固态物料A；（7）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌1获得浆液；（8）将获得的浆液倒入模具中震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模，脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护28天。经检测，该硅酸镁胶凝材料的抗压强度为41Mpa，抗弯强度为15Mpa。
实施例2
硼泥组成为：MgO：36wt％、SiO2：31wt％、B2O3：4wt％、Fe2O3：6wt％、CaO：15wt％、Al2O3：8wt％。
以该固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法包括如下步骤：（1）取1000g硼泥在105℃烘干；（2）向烘干后的硼泥中加入40g多壁碳纳米管，混合均匀；（3）将步骤（2）得到的混合物放置于球磨机中球磨20h，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉；（4）将细粉与水按质量比100：80混合，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为5Mpa，碳化50h；（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，以5℃/min的速度升温至115℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至650℃保温2h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，自然冷却至室温后将获得的产物球磨30min；（6）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为1:1补入活性SiO2；（7）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌2h获得浆液；（8）将获得的浆液倒入模具中震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模，脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护28天。经检测，该硅酸镁胶凝材料的抗压强度为43Mpa，抗弯强度为17Mpa。
实施例3
硼泥组成为：MgO：40wt％、SiO2：32wt％、B2O3：2wt％、Fe2O3：4wt％、CaO：14wt％、Al2O3：8wt％。
以该固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法包括如下步骤：（1）取1000g硼泥在120℃烘干；（2）向烘干后的硼泥中加入25g单壁碳纳米管混合均匀；（3）将步骤（2）得到的混合物放置于球磨机中球磨15h，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉；（4）将细粉与水按质量比100：60混合，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为1Mpa，碳化20h；（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，以5℃/min的速度升温至115℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至400℃保温4h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，自然冷却至室温后将获得的产物球磨30min；（6）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为4:1补入轻烧氧化镁；（7）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌2h获得浆液；（8）将获得的浆液倒入模具中震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模，脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护28天。经检测，该硅酸镁胶凝材料的抗压强度为52Mpa，抗弯强度为13Mpa。
实施例4
硼泥组成为：MgO：40wt％、SiO2：32wt％、B2O3：2wt％、Fe2O3：4wt％、CaO：14wt％、Al2O3：8wt％。
以该固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法包括如下步骤：（1）取1000g硼泥在115℃烘干；（2）向烘干后的硼泥中加入32g单壁碳纳米管混合均匀；（3）将得到的混合物放置于球磨机中球磨15h，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉；（4）将细粉与水按质量比100：50混合，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为3Mpa，碳化25h；（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，以5℃/min的速度升温至115℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至600℃保温3h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，自然冷却至室温后将获得的产物球磨30min；（6）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为2:1补入轻烧氧化镁；（7）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌2h获得浆液；（8）将获得的浆液倒入模具中震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模，脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护28天。经检测，该硅酸镁胶凝材料的抗压强度为50Mpa，抗弯强度为13.5Mpa。
对比例1
硼泥组成为：MgO：40wt％、SiO2：32wt％、B2O3：2wt％、Fe2O3：4wt％、CaO：14wt％、Al2O3：8wt％。
以该固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法包括如下步骤：（1）取1000g硼泥在115℃烘干；（2）将烘干后的硼泥放置于球磨机中球磨15h，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉；（3）将细粉与水按质量比100：50混合，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为3Mpa，碳化25h；（4）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，以5℃/min的速度升温至115℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至600℃保温3h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，自然冷却至室温后将获得的产物球磨30min；（5）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为2:1补入轻烧氧化镁；（6）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌2h获得浆液；（7）将获得的浆液倒入模具中震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模，脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护28天。经检测，该硅酸镁胶凝材料的抗压强度为36Mpa，抗弯强度为8.5Mpa。
对比例2
硼泥组成为：MgO：40wt％、SiO2：32wt％、B2O3：2wt％、Fe2O3：4wt％、CaO：14wt％、Al2O3：8wt％。
以该固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法包括如下步骤：（1）取1000g硼泥在115℃烘干；（2）向烘干后的硼泥中加入32g单壁碳纳米管混合均匀；（3）将得到的混合物放置于球磨机中球磨15h，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉；（4）将细粉与水按质量比100：50混合，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为3Mpa，碳化25h；（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，以5℃/min的速度升温至115℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至600℃保温3h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，自然冷却至室温后将获得的产物球磨30min；（6）检测滤渣组成，按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌2h获得浆液；（7）将获得的浆液倒入模具中震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模，脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护28天。经检测，该硅酸镁胶凝材料的抗压强度为23Mpa，抗弯强度为6.2Mpa。
对比例3
硼泥组成为：MgO：40wt％、SiO2：32wt％、B2O3：2wt％、Fe2O3：4wt％、CaO：14wt％、Al2O3：8wt％。
以该固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法包括如下步骤：（1）取1000g硼泥在115℃烘干；（2）向烘干后的硼泥中加入32g单壁碳纳米管混合均匀；（3）将得到的混合物放置于球磨机中球磨15h，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉；（4）将细粉与水按质量比100：50混合，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为3Mpa，将反应釜放置在80℃烘箱中碳化25h；（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，以5℃/min的速度升温至115℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至600℃保温3h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁，自然冷却至室温后将获得的产物球磨30min；（6）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为2:1补入轻烧氧化镁；（7）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌2h获得浆液；（8）将获得的浆液倒入模具中震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模，脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护28天。经检测，该硅酸镁胶凝材料的抗压强度为49Mpa，抗弯强度为13Mpa。
从上述实施例、对比例获得产品可以看出，采用本申请特定方法可从硼泥中获得具有较高质量的硅酸镁胶凝材料。其抗弯强度、抗压强度均能满足常规硅酸钙水泥的应用要求，可见本申请中的低碳胶凝材料在一定场景能实现硅酸钙水泥的替换，具有较好的环保价值。
以上对一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法进行了详细介绍，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）取一定量的硼泥在105~120℃烘干；（2）向步骤（1）烘干后的硼泥中加入烘干后硼泥质量2%~5%的碳纳米管，混合均匀；（3）将步骤（2）得到的混合物放置于球磨机中球磨，球磨之后过筛形成细粉；（4）将细粉与水按质量比100：40~80混合，搅拌均匀后放入反应釜中，密封并持续搅拌，持续通入CO2气体，维持反应釜内压力为1~5MPa，碳化20~50h；（5）反应结束后将反应釜内混合液磁选过滤，将滤渣置于马弗炉内，在400~650℃条件下煅烧2~4小时后自然冷却至室温；（6）检测滤渣组成，按MgO：SiO2质量比为1:1~4:1补足所缺物质，得到固态物料A，其中补充的MgO选自轻烧氧化镁，补充的SiO2选自活性SiO2；（7）按固态物料A质量的50%加入去离子水，搅拌1~2h获得浆液；（8）将获得的浆液倒入模具中快速成型，经脱模、养护即可获得硅酸镁胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，其特征在于，步骤（1）中硼泥在110℃烘干，至质量不再变化。
3.根据权利要求1所述的一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，其特征在于，步骤（3）中球磨时间为10~20h，球磨后的产物通过200目圆孔筛获得细粉，步骤（4）中所述反应釜为具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜。
5.根据权利要求1所述的一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，其特征在于，步骤（5）将滤渣置于马弗炉中后，采用如下程序升温：以5℃/min的速度升温至105~125℃，保温30min；之后以10℃/min的速度升温至350℃，保温5min；最后以15℃/min的速度升温至400~650℃保温2~4h，煅烧使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为活性氧化镁。
6.根据权利要求5所述的一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，其特征在于，步骤（5）还包括将煅烧后冷却到室温的物料进行球磨粉碎。
7.根据权利要求1所述的一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，其特征在于，所述固废硼泥组成为：MgO：36~45wt％、SiO2：20~35wt％、B2O3：2~4wt％、Fe2O3：4~6wt％、CaO：5~15wt％、Al2O3：2~8wt％。
8.根据权利要求1所述的一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法，其特征在于，所述快速成型包括如下步骤：震动20秒以去除气泡，并同时进行真空抽滤直至浆体试样表面硬化，抽滤时真空度保持在70kPa，然后在模具表面覆盖一层聚乙烯薄膜避免水分流失，养护5小时后脱模；所述养护为脱模后继续放置于温度为20±2℃、相对湿度为60±5%的环境下养护至所需时间。
9.根据权利要求1~8任一项以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法获得的硅酸镁胶凝材料。
10.一种权利要求9所述的硅酸镁胶凝材料作为建筑材料的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410193969.9A CN117735868B (zh) | 2024-02-21 | 2024-02-21 | 一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410193969.9A CN117735868B (zh) | 2024-02-21 | 2024-02-21 | 一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117735868A CN117735868A (zh) | 2024-03-22 |
| CN117735868B true CN117735868B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=90261447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410193969.9A Active CN117735868B (zh) | 2024-02-21 | 2024-02-21 | 一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117735868B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4737477A (en) * | 1985-04-01 | 1988-04-12 | Shandong Providence New Materials Institute | Ceramic powder and articles |
| CN1386721A (zh) * | 2001-05-18 | 2002-12-25 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 用硼泥生产高纯镁砂系列产品的方法 |
| CN101077781A (zh) * | 2007-07-02 | 2007-11-28 | 高佳令 | 硼镁矿中硼镁分离新工艺 |
| CN101219802A (zh) * | 2008-01-25 | 2008-07-16 | 吉林省新世纪农业科技有限公司 | 由硼泥生产碱式碳酸镁的方法 |
| CN102424408A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-04-25 | 深圳市信诺泰投资管理有限公司 | 一种综合利用硼泥的方法 |
| CN103553537A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-05 | 沈阳建筑大学 | 一种利用硼泥和粉煤灰合成硅酸镁建材制品的方法 |
| CN105755297A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-07-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高压碳化提镁的方法 |
| CN110015902A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-16 | 佛山市博特美陶瓷有限公司 | 一种低温烧琉璃瓦添加剂 |
-
2024
- 2024-02-21 CN CN202410193969.9A patent/CN117735868B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4737477A (en) * | 1985-04-01 | 1988-04-12 | Shandong Providence New Materials Institute | Ceramic powder and articles |
| CN1386721A (zh) * | 2001-05-18 | 2002-12-25 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 用硼泥生产高纯镁砂系列产品的方法 |
| CN101077781A (zh) * | 2007-07-02 | 2007-11-28 | 高佳令 | 硼镁矿中硼镁分离新工艺 |
| CN101219802A (zh) * | 2008-01-25 | 2008-07-16 | 吉林省新世纪农业科技有限公司 | 由硼泥生产碱式碳酸镁的方法 |
| CN102424408A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-04-25 | 深圳市信诺泰投资管理有限公司 | 一种综合利用硼泥的方法 |
| CN103553537A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-05 | 沈阳建筑大学 | 一种利用硼泥和粉煤灰合成硅酸镁建材制品的方法 |
| CN105755297A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-07-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高压碳化提镁的方法 |
| CN110015902A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-16 | 佛山市博特美陶瓷有限公司 | 一种低温烧琉璃瓦添加剂 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 硼泥中有价组分提取工艺现状及发展趋势;侯会丽;张广心;郑水林;孙青;;中国非金属矿工业导刊;20130625(03);32-35页 * |
| 硼镁渣在建筑砂浆中的应用;邓卫国;房材与应用;19820825(04);25-27页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117735868A (zh) | 2024-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110282925B (zh) | 一种碳化钢渣人工多孔骨料及其制备方法 | |
| CN106242509A (zh) | 一种环保烧结砖及其制备方法 | |
| CN105130220B (zh) | 用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法 | |
| CN103864455B (zh) | 一种黄磷炉渣基加气砌块的方法 | |
| CN112608043B (zh) | 一种高强度镍渣基固废胶凝材料及制备方法 | |
| CN105130218A (zh) | 一种低钙硅酸盐水泥及其制备与硬化方法 | |
| CN114409353B (zh) | 一种气-固相碳化协同无碱激发固化尾矿重金属的方法 | |
| CN114105543B (zh) | 一种全固废泡沫混凝土的制备方法 | |
| CN109776067A (zh) | 一种利用陶土制备烧结透水材料的方法 | |
| CN110104979A (zh) | 一种采用带式烧结制备煤矸石轻骨料的方法 | |
| CN114804672B (zh) | 一种超细铁尾砂充填胶凝材料及其制备方法 | |
| CN105130217B (zh) | 用立窑厂处理电解锰渣制生态活性渣的方法 | |
| CN103864086A (zh) | 一种利用富硼渣制造硼砂的方法 | |
| CN104986974A (zh) | 用旋窑厂处理电解锰渣制生态活性渣的方法 | |
| CN117735868B (zh) | 一种以固废硼泥为原料制备硅酸镁胶凝材料的方法 | |
| CN115259817B (zh) | 一种利用多元固废协同制备基坑回填料的方法 | |
| CN109695059B (zh) | 一种石膏晶须的制备方法 | |
| Han et al. | Comprehensive utilization technology of steel slag | |
| CN105130222B (zh) | 用沸腾炉处理电解锰渣制特种硫酸盐胶凝材料的方法 | |
| CN104609837A (zh) | 利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法 | |
| CN104030589B (zh) | 一种铁尾矿干堆用固化剂及其制备方法 | |
| CN113955958A (zh) | 一种环保型高强度水泥及其制备方法 | |
| CN113831108A (zh) | 一种利用机制砂污泥制备轻质陶粒的方法 | |
| CN113800835A (zh) | 硅酸镁钙免烧砖及其制备方法 | |
| CN100368295C (zh) | 一种利用菱镁尾矿生产轻质碳酸镁的方法 |
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 |