[发明专利]非烧制整体料

说明书

本发明涉及用于从前体制造无机聚合物物体的方法，其中该前体由选自以下的一种或多种构成或包含选自以下的一种或多种：含有三水铝石的铝土矿、拜耳法的含有三水铝石的残渣、经热加工的含有三水铝石的铝土矿和经热加工的拜耳法的含有三水铝石的残渣，该方法包括以下步骤：碱性活化所述前体，混合该前体，使混合的前体成型和在70℃和350℃之间的温度下水热硬化所成型的前体。

发明领域

本发明涉及含有三水铝石的材料在常称作“地质聚合物”的无机聚合物的制备中的用途。

发明背景

水热硬化材料具有的优势是需要的能量输入与包括前体材料的烧制或热预处理的工艺相比明显更低。在近几年，在公开文献中发表了关于制备基于水热硬化铝土矿渣(BR)的砖的出版物，所述砖或为水泥复合材料或来自碱活化前体。

在CN100363296中，提出建议制备含有至多40重量％BR的高压处理的水泥砖。将含有BR的硅酸二钙(C₂S)与其它工业副产物例如粉煤灰、含有CaO的碳化物炉渣和煅烧磷石膏结合使用。在与水混合之后，使用液压机(15-25MPa)成型糊料并且在60℃下12h的预硬化步骤之后，在8-12巴下将样品高压处理8h直至190℃。实现了18至23MPa的强度。

CN102276219B描述了制备基于BR(35-43重量％)的混凝土砖以及水泥材料(水泥、石灰)、细磨粒状高炉渣(GGBFS)和在其它富含二氧化硅的材料(例如粉煤灰)中的砂。在获得15巴持续6-7h的水热条件下将混合物压制成型并硬化。报道了压缩强度在15和21MPa之间的砖，在耐久性测试中具有令人满意的结果例如耐碳酸化和抗冻性。

CN101219883B描述了制备高压处理的水泥砖，其由22-42重量％BR与20-40重量％粉煤灰、20-30重量％砂、3-7重量％石膏、6-10重量％石灰混合构成。添加0.5-1重量％BaSO₄以便降低BR的任何潜在放射性。在预硬化步骤之后，使生坯体经受180℃和12巴的水热条件8h。

在CN101215142中施加水热硬化，其制备各种类型的水泥复合材料砖，具有组成范围为20-35重量％BR、15-34重量％粉煤灰、30-40重量％炉渣、5-15重量％碳化物炉渣、5-12重量％水泥和0-5重量％石膏。通过改变成型压力(15-40MPa)和从1至13巴和80℃至250℃范围的硬化机制来制备不同的样品类型。报道了压缩强度至多20MPa。

在(O’Connor等人(2010)J Mater Sci 45,3284-3288)中，微细三水铝石(平均颗粒尺寸为14μm)和无定形氧化硅微粉连同由氢氧化钾组成的活化溶液一起用作前体。在40℃下硬化72h之后，使用XRD和²⁷Al和²⁹Si MAS NMR分析所得的产物。在²⁷Al MAS NMR谱图中检测到未反应的三水铝石，峰在8-10ppm处，这是矿物中铝的八面体构型的特征。还在XRD谱图中检测到未反应的三水铝石，然后是石英(其存在于氧化硅微粉中)，然而没有形成沸石。

在CN103641402中合成高压处理无机聚合物砖，其将最大分数为80重量％的BR与其它反应性材料例如GGBFS、碱性氧气转炉渣、高岭土尾矿、煤矸石或0.5-1重量％硅灰组合使用。使用3-8重量％的可溶性硅酸钠或硅酸钾来活化样品。材料在高压釜中8-12巴下挤出并硬化2至4h。样品显示良好的抗冻融性、没有风化和约20MPa的强度。在该专利中没有提供关于所使用BR的化学组成的信息，但是考虑到它的来源，被认为是Quangxi区域氧化铝工厂的高铁硬水铝石赤泥(Hannian等人(2018)J.Sust.Metall,4(1),147–154)。