[发明专利]一种绿辉石地质聚合物材料的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种无机胶凝材料的制备方法，具体涉及一种绿辉石地质聚合物材料的制备方法。

背景技术

绿辉石的成分为(Ca，Na)(Mg，Fe²⁺，Fe³⁺，Al)(Si₂O₆)，属单斜晶系，完整晶体少见，常呈柱状和柱粒状集合体，绿色、暗绿色，有时呈蓝绿、浅绿甚至灰白色，条痕无色或淡绿色，玻璃光泽，硬度5～6，密度3.29～3.37g/cm³，主要产于榴辉岩中，亦见于蓝闪石片岩中。本发明所选用的绿辉石是榴辉岩型金红石矿的伴生矿物，它是榴辉岩型金红石矿初选出金红石和石榴子石后剩余的矿物，根据选矿试验综合回收估算，榴辉岩型金红石矿中，伴生石榴子石＞40%，储量203.40万吨，伴生绿辉石含量＞20%，储量101.70万吨。榴辉岩型金红石矿中附加值高的金红石和石榴子石被选出后，剩下的绿辉石的可利用率低，容易造成大量的堆积，不仅占地，还引起环境的污染和资源的浪费。因而实现绿辉石矿渣的资源化利用，是符合环保、资源综合利用的一项值得实践的工作。当前，绿辉石的应用主要集中在磨料、陶瓷原料、颜料、宝石等，但在这些方面的应用，都有成本高，工艺复杂，消耗量少的缺陷。

地质聚合物是一种无机聚合铝硅酸盐材料，又称土壤聚合物、地聚物、土聚物、矿物键合材料、矿物聚合材料等。它主要是指一种或一种以上的矿物材料或经改性的矿物材料为原料，采用浇注或压制的成型方法，在较低的温度下发生地质聚合反应，形成以共价键、离子键为主的致密高强材料。合成地质聚合物的原料以无机非金属矿物和工业废渣为主，主要的有效成分为铝硅酸盐。地质聚合物的合成主要包括在碱激活条件下的溶解、水解、缩聚和固化过程,即无机原料在碱性条件下溶解而释放出水合硅 、铝离子。这些离子通过水解而形成特定的硅、铝氢氧离子,如[Al(OH)₄]^-、[Si(OH)₃]^-、[SiO₂(OH)₂]^2-等，缩聚形成三维的网络状结构，随着网络结构的不断扩大而导致材料凝固,直至最终硬化成为有用的地质聚合物材料。地聚物的三维网络状结构与水泥以水化氧化硅为主的微纤维状结构完全不同,而这种差别导致地质聚合物材料与水泥在性质上大不相同：如它比水泥有更高的机械强度 ,比水泥更耐化学腐蚀和环境的侵蚀，比水泥更耐高温并具有水泥所没有的防火性能等。

目前国内已有部分研究采用偏高岭土，粉煤灰，矿渣等有效成分为铝硅酸盐的材料为原料，合成地质聚合物，并将此用作建筑砖块材料，建筑装饰材料，防火涂料，铺路材料，保温材料等；中国地质大学（北京）的课题组利用富钾板岩提钾后的废渣35%、细粉煤灰60%、NaOH5%(质量比)等原料合成了地质聚合物地面砖，制备出的地面砖样品平均抗压强度达到52.8MPa，单块抗压强度达到46.1MPa。