[发明专利]一种利用固废材料的生态友好复合胶凝材料及其制备方法

说明书

一种利用固废材料的生态友好复合胶凝材料，包括以下重量份的电解锰渣10‑45份，粉煤灰10‑35份，赤泥10‑40份，含钙的碱性化合物0.5‑8份，水泥5‑40份，水3‑10份；复合胶凝材料中各原料所含的CaO之和占总原料的15wt％‑40wt％，复合胶凝材料中的Ca与Si的重量比值0.7‑1.3。本发明能够将成分复杂的电解锰渣、粉煤灰及赤泥多种固废直接用于制备复合胶凝材料，通过控制各原料的配比及含钙的碱性化合物的用量，调控原料中氧化钙含量为15wt％‑40wt％，Ca/Si为0.7‑1.3，最终得到抗折、抗压强度等综合性能优异，同时重金属浸出毒性测试符合国家标准的复合凝胶材料。本发明通过加入复合相变材料使所制备复合胶凝材料对温度不敏感，能控制材料温度不会变化过大，防止温度变化过大导致含复合胶凝材料变形、开裂。

技术领域

本发明属于工业固体废物资源化利用技术领域，具体涉及一种利用固废材料的生态友好复合胶凝材料及其制备方法。

背景技术

随着工业生产的发展，工业固废数量日益增加，工业固废是指工业生产活动中产生的固体废物，包括高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏、电解锰渣、电石渣、盐泥、尾矿等，这些固废数量庞大，长时间的堆放，不仅占用了大量的土地，对环境也会造成严重的危害。工业固废种类繁多，成分复杂，处理困难，由于部分固废中含有胶凝能力的活性成分，进行一定加工处理可以制备成胶凝材料，如专利CN201010615495.0公开了一种改性锰渣-矿粉复合胶凝材料，包括Ca(OH)₂、煅烧改性的电解锰渣构成的复合掺合料、矿渣粉及熟料，这是一种可大掺量地利用工业固体废物(主要是锰渣和矿渣)的无熟料或者少熟料绿色胶凝材料，即改性锰渣-矿粉复合胶凝材料。专利CN201811549134.3公开了一种钢渣-锰渣复合胶凝材料及其制备方法，包括硅酸盐水泥、转炉钢渣微粉、电解锰渣微粉、石膏粉及碱激发剂，这是一种在水泥中掺杂少量钢渣和电解锰渣制备复合胶凝材料的方法。专利CN201710369417.9公开了一种基于锰渣、粉煤灰的地质聚合物凝胶材料及其制备方法和应用，包括锰渣、粉煤灰、减水剂及激发剂，锰渣、粉煤灰含量为65-85wt％。上述专利均为利用固废中含有的胶凝活性成分制备胶凝材料的技术，但受固废中复杂成分影响，目前也只是有限的几种工业废物得到利用，且多种固废尚不能得到同时利用，加之再利用的加工工艺复杂、能耗高、不环保、成本高，固废制备胶凝材料使用这一应用并不能得到推广和广泛的应用。

张娜等人(刘晓明，孙恒虎，赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性[J].材料研究学报,2014,28(5):325-332.)以赤泥、煤矸石为主要原料，辅以矿渣，熟料和少量石膏，配制了三种不同，CaO/SiO₂比值的复合胶凝材料。该方案虽然综合处理了3种固废，但是该方案中的重金属固封效果不好，依然存在环境污染的问题，依照此方案制备的胶凝材料力学性能也不好，尤其是抗折强度和抗压强度。

综上，目前急需研发一种能同时综合利用多种成分复杂的固废，且加工工艺简单、绿色环保、能耗低、成本低的方法。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明的第一个目的在于提供一种利用固废材料的生态友好复合胶凝材料，该复合凝胶材料包括多种成分复杂的固体废物；本发明的第二个目的在于提供所述本发明另一个目的在于提供一种同时综合利用多种成分复杂的固废的方法，其加工工艺简单、绿色环保、能耗低、成本低。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用固废材料的生态友好复合胶凝材料，所述复合胶凝材料包括以下重量份数的原料：电解锰渣10-45份，粉煤灰10-35份，赤泥10-40份，含钙的碱性化合物0.5-8份，水泥5-40份，水3-10份；其中，所述复合胶凝材料中各原料所含的CaO之和占所述复合胶凝材料总原料的15wt％-40wt％，所述复合胶凝材料中的Ca与Si的重量比值记作Ca/Si，Ca/Si在0.7-1.3。