[发明专利]利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法

说明书

本发明公开了利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物材料的方法，包括如下步骤：1)将干燥粉磨后的煤矸石与碱、水玻璃、拜耳法赤泥、熔融钢渣混合均匀，使固体物质中SiO₂/Al₂O₃在3.5‑4.5之间，Na₂O/Al₂O₃在0.8‑1.2之间；2)利用闷渣法煅烧混合物；3)将煅烧后的混合物粉磨，得到固废基地质聚合物材料。将拜耳法赤泥、煤矸石、碱金属材料混合后，与熔融钢渣混合，进行闷渣法锻烧活化，提高硅、铝的活性，制备能够直接加水搅拌自然养护成型的地聚物类胶凝材料，由此解决现有的拜耳法赤泥生产的地聚物胶凝材料需要高温煅烧、赤泥需要压滤蒸干除水以及养护过程需要蒸压或干燥成型等技术问题。

技术领域

本发明属于地质聚合物胶凝材料领域，具体涉及利用转炉钢渣余热采用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法。

背景技术

地聚合物是一类新型的高性能无机聚合物材料，是碱激活胶凝材料中最具前途的一类。由于其特殊的无机缩聚三维氧化物网络结构，使得地聚合物材料在众多方面具有比高分子材料、水泥、陶瓷和金属更高的高温性能和机械性能；另一方面,地聚合物材料制造过程中的能耗和三废排放量都非常低，材料对环境友好并且可以很好地被回收再利用，是一种可持续发展的“绿色环保材料”。制备地聚合物材料的原料主要为含“铝硅酸盐”的天然矿物或废渣(如粘土、矿渣、火山灰、粉煤灰、硅灰等)。但原料需经高温煅烧，造成制备成本的大幅提高。

赤泥是制铝产业中产生的工业废弃物，排放量巨大，每生产1吨氧化铝即可产生0.8-1.5吨赤泥。由于赤泥有高碱度、高湿度、高细度等特征，利用极其困难，利用率不足5％，如回收利用时存在需要压滤蒸干除水。目前全国累计堆存量已达几十亿吨。赤泥的堆存一方面堆场建设投资大，占用大量土地，另一方面破坏生态，危害人体健康。

当前，赤泥在用于制备地质聚合物方面已有部分专利报道，专利CN103920457A中公开了一种利用赤泥和高岭土制备的利用新型地聚物吸附材料；专利CN104250792A中公开了一种利用赤泥和高岭土制备地聚物材料的方法；专利CN103964710A中公开了一种利用赤泥和高炉矿渣制备地聚物胶凝材料的制备方法及产品。上述专利公开的方法均需高温煅烧，还有部分技术需要使用高岭土等稀缺资源，制备成本高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法。将拜耳法赤泥、煤矸石、碱金属材料混合后，与熔融钢渣混合，通过钢渣处理工艺中的闷渣流程进行锻烧活化，提高硅、铝的活性，制备能够直接加水搅拌自然养护成型的地聚物类胶凝材料，由此解决现有的拜耳法赤泥生产的地聚物胶凝材料需要高温煅烧、赤泥需要压滤蒸干除水以及养护过程需要蒸压或干燥成型等技术问题。

为了解决以上问题，本发明的技术方案为：

利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物材料的方法，包括如下步骤：

1)将干燥粉磨后的煤矸石与碱、水玻璃、拜耳法赤泥、熔融钢渣混合均匀，使固体物质中SiO₂/Al₂O₃在3.5-4.5之间，Na₂O/Al₂O₃在0.8-1.2之间；

2)利用闷渣法煅烧混合物；

3)将煅烧后的混合物粉磨，得到固废基地质聚合物材料。

闷渣法是采用熔融钢渣的余热对混合物进行煅烧，省却了传统工艺中的煅烧流程，节省了成本。