[发明专利]一种地质聚合物干粉材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种地质聚合物干粉材料及其制备方法，以含硅铝成份的废渣为硅铝原料，将部分硅铝原料进行高温煅烧活化；将部分硅铝原料与碱熔剂混合，进行高温碱熔处理；将高温活化后的物料与碱熔后的物料混合，其中碱熔后的物料含量控制在25％～40％；向混合物料中添加硅灰调节硅铝比为1.5～5，同时添加钙、镁氧化物或氢氧化物，钙、镁氧化物或氢氧化物的添加量控制在总物料量的15％以内；将所得物料进行粉磨作业，即得到地质聚合物干粉材料。本发明克服克服了传统地质聚合物合成中使用硅酸钠溶液所带来的成本高、不便利的弊端，且合成原料为含硅铝成份的废渣，来源广泛，价格低廉，操作简单。

技术领域

本发明涉及地质聚合物材料领域，具体涉及一种地质聚合物干粉材料及其制备方法。

背景技术

地质聚合物(Geopolymer)是一种无机硅铝聚合材料，由法国科学家J.Davidovits教授于20世纪70年代末发现并命名。与传统水泥相比，地质聚合物具有许多优异的性能：早强快硬、耐化学腐蚀、耐高温、耐久性好及抗冻性好等，同时具有合成原材料丰富、碳排放低的优点。因此，其在建筑材料、陶瓷材料及核废料处置等领域显示出了广阔的应用前景，已成为世界各国关注的热点。它的主要反应机理是利用富含活性硅铝的原料在激发剂作用下发生地质聚合物反应，进而生成以共价键为主的致密高强材料。其中合成原料可以是热活化后的煤矸石(富含高岭石)、电厂粉煤灰及其它工业废渣(富含硅铝)，而激发剂通常为高浓度氢氧化钠溶液或硅酸钠溶液。目前的研究表明，硅酸钠溶液作为激发剂得到的地质聚合物各项性能要优于氢氧化钠溶液激发得到的产物。但硅酸钠溶液高昂的制备成本及运输与储存的不便利性均制约了地质聚合物的推广应用。鉴于此，将地质聚合物合成原料制备成类似于传统的硅酸盐水泥一样的粉体材料可以很大程度地提高其在各种环境应用的适应性，同时降低制备成本。

发明内容

为了克服现有技术中使用高浓度碱液作为激发液所带来的成本高、运输存储不便等弊端，本发明提供一种地质聚合物干粉材料的制备方法。

本发明还提供由上述制备方法制得的地质聚合物干粉材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种地质聚合物干粉材料的制备方法，包括以下步骤：

a.以含硅铝成份的废渣为硅铝原料，将部分硅铝原料进行高温煅烧活化；

b.将部分硅铝原料与碱熔剂混合，进行高温碱熔处理；

c.将步骤a高温活化后的物料与步骤b碱熔后的物料混合，其中碱熔后的物料含量控制在25％～40％；

d.向步骤c得到的混合物料中添加硅灰调节硅铝比为1.5～5，同时添加钙、镁氧化物或氢氧化物，钙、镁氧化物或氢氧化物的添加量控制在总物料量的15％以内；将所得物料进行粉磨作业，即得到地质聚合物干粉材料。

优选的，步骤a、步骤b中所述硅铝原料为高岭土、煤矸石粉末、粉煤灰、矿渣中的一种或多种，硅铝原料的粒度为1mm以下。

优选的，步骤a中所述煅烧活化温度为500～800℃，活化时间为2～12h。

优选的，步骤b中所述碱熔剂为氢氧化钠或碳酸钠，碱熔剂与硅铝原料质量比为1：0.8～1.5。

优选的，步骤b中所述碱熔温度为450～850℃，碱熔时间为1.5～3h。

本发明还提供了上述制备方法制得的地质聚合物干粉材料。

优选的，所述地质聚合物干粉材料的粒度为40微米以下。

本发明进一步提供了所述地质聚合物干粉的使用说明，将水与干粉材料按质量比0.3～0.6进行混合搅拌，混匀即可。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：