[发明专利]用于固化铬渣的粉煤灰基地聚合物材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于固化铬渣的粉煤灰基地聚合物材料及其制备方法，以质量份数计，制备该粉煤灰基地聚合物的原料包括：复合碱激发剂15‑25份，粉煤灰15‑25份，矿渣3‑5份，煅烧的偏高岭土3‑6份，硅粉4‑6份，普硅酸盐水泥3‑5份，水15‑20份，减水剂0.1‑0.3份，改性PVA改性纤维0.1‑0.3份，多壁碳纳米管0.2‑0.4份，苯丙乳液1‑2份，铬渣17‑19份。本发明发明的粉煤灰地质聚合物固化7天后的抗压强度超过30MPa，远远大于国标GB14569.1‑93《低中水平放射性废品固化体性能要求》要求的7MPa，粉煤灰地质聚合物固化体六价铬侵出浓度小于1mg/L，远远低于GB5085.3‑2007《危险物鉴别标准，浸出毒性鉴别》中规定的限制5mg/L。

技术领域

本发明涉及地聚合物基材料技术领域，尤其涉及一种用于固化铬渣的粉煤灰基地聚合物材料及其制备方法。

背景技术

铬渣是冶金部门和化工生产金属铬和铬盐过程中产生的工业固体废弃物，是由铬铁矿中加入石灰石，白云石，纯碱等在1000-1200℃高温下焙烧后，用水浸取出其中的可溶性盐后残余的固体废渣。在我国的铬盐生产中，每生产1t铬盐将排出2-3t铬渣，每生产1t金属铬会排出7t左右铬渣，我国作为一个铬盐生产大国，全国年排放铬渣约为20万吨，历年堆存的铬渣量已经超过300万吨。铬渣的堆积不仅占用了大量的土地，而且如果不加以处理任意排放，经过雨水淋洗后浸出的水溶性和酸溶性六价铬进入水源，将会严重污染土质和水源，从而危害人的身体。地聚合物是一种采用天然矿物或者固体废弃物及人工合成的硅铝材料为原料，在常温下，通过碱激发制备的具有硅氧四面体和铝氧四面体的三维网络结构的无机高分子聚合物，具有较好的固化能力，它具有较高的力学性能和非常优异的耐化学腐蚀，耐高温等性能，可以广泛用于通讯设施，机场跑道，道路桥梁等领域。但由于碱激发剂和矿物的种类和掺量的选择，地聚合物的材料选择仍存在韧性差，固化强度低，流动性差等原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于固化铬渣的粉煤灰基地聚合物材料及其制备方法，该材料具有工作性能好，固化体强度高，固化重金属离子强等优点。

为了实现上述目标，本发明一方面提供一种用于固化铬渣的粉煤灰基地聚合物材料，其特征在于：按质量份数计，包含如下组分：复合碱激发剂15-25份，粉煤灰15-25份，矿渣3-5份，煅烧的偏高岭土3-6份，硅粉4-6份，普硅酸盐水泥3-5份，水15-20份，减水剂0.1-0.3份，改性PVA改性纤维0.1-0.3份，多壁碳纳米管0.2-0.4份，苯丙乳液1-2份，铬渣17-19份。

作为优选方案，所述复合碱激发剂为采用初始模数为3-4，固体含量为40％-60％的钠水玻璃，并且采用氢氧化钠溶液配制成模数为0.8-1.6的钠水玻璃，然后陈化12-72h；

所述粉煤灰为高钙粉煤灰，其中氧化钙的含量为10-20％；

所述矿渣为首先使用筛分法将球球磨机球磨6-24小时，使得平均粒径为0.075-0.095mm；

所述硅粉使用球磨机球磨，使平均粒径为150-200nm；

所述煅烧的偏高岭土的制备过程如下：将高岭土在600℃-800℃煅烧6-8个小时，然后研磨，过筛得到所述高龄土，所述偏高龄土的平均粒径为100-150nm；

所述减水剂为碳酸钠粉末，其含量为总组分的0.1-0.3％；

所述改性PVA纤维为硅烷偶联剂改性PVA纤维，所述改性PVA纤维的长度为3mm-6mm；所述改性PVA纤维的改性过程如下：将PVA纤维置于质量溶度为9％-11％的KH560硅烷偶联剂中的无水乙醇中，然后用超声波震荡2-4min，接着冲洗烘干；

所述多壁碳纳米管的长度为3-12um，比表面积为233-250m²/g；

所述苯丙乳液的固含量为46-48％，粘度为200-800Pa·s。