[发明专利]一种高钛渣基草酸盐水泥及其应用

说明书

本发明公开了一种高钛渣基草酸盐水泥，属于建筑材料及环境保护技术领域；该水泥的组成物及重量份为高钛渣100份、酸性成分10‑25份、缓凝剂1‑2份、水15‑30份；使用时该水泥与水搅拌混合，具有凝结速度快、早期强度高、凝结时间可控等优点；将高钛渣基草酸盐水泥应用在固化重金属中，通过物理包裹、吸附和化学键合制得重金属固化体，重金属离子可与水泥材料形成难溶性沉淀物，且水泥水化产物可对重金属离子产生吸附作用，从而达到固化重金属的作用；利用高钛渣作为原料来制备草酸盐水泥，降低了材料制备的成本，同时提高了高钛渣的高效资源化利用，该发明具有一定的环保和经济效益。

技术领域

本发明涉及一种高钛渣基草酸盐水泥，属于建筑材料及环境保护领域。

背景技术

酸-碱水泥是一种金属氧化物与酸或酸式盐通过酸碱中和反应生成的新型无机胶凝材料，磷酸盐水泥是目前酸-碱水泥中研究应用最为广泛的材料之一，由金属氧化物与磷酸盐反应制得，其中反应最好，抗压强度最大的磷酸盐是磷酸二氢铵，但由于磷酸二氢铵在反应过程中会释放大量的氨气而造成环境污染，另一种使用广泛的磷酸盐是磷酸二氢钾，但又会增大生产成本，因此需要寻求合适的酸或酸式盐来代替磷酸盐。

高钛渣是在高炉中炼铁之后产生的废渣，高钛渣主要成分为二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙等，利用高钛渣作为原料，不仅能解决固体废弃物的堆积问题，还能对高钛渣进行二次利用，产生一定的经济效益。

重金属污染的治理情况在目前被全球所关注，当前已发现的重金属种类约有45种，其中包括铬、铅、锌等。重金属主要通过水和土壤的途径进入人体，从而对人体引发一系列的危害，如镉(Cd)会造成肾脏、肺等器官的严重损伤，锌(Zn)会影响人的生育能力，砷(As)是一种慢性毒药，可能会引发皮肤病和肺癌等。目前重金属的主要处理方法有物理化学吸附、微生物修复技术以及固化稳定化技术，其中固化稳定化技术是使用最多的一种方法。使用无机胶凝材料固化稳定化处理重金属离子，主要通过物理包裹、吸附和化学键合的三个方面固化重金属离子，其中重金属离子能够与胶凝材料形成难溶性产物，从而降低重金属离子浓度的浸出，达到处理重金属的目的。

发明内容

本发明提供了一种高钛渣基草酸盐水泥，该高钛渣基草酸盐水泥组成物及重量份为高钛渣100份、酸性成分10-25份、缓凝剂1-2份；本发明解决了高钛渣大量堆放产生的土地污染问题，具有一定的环保和经济效益。

本发明高钛渣基草酸盐水泥使用时添加15-30份的水。

所述高钛渣经过粉磨，过120目筛，筛余量小于5%；酸性成分为草酸或草酸氢钾；缓凝剂为硼砂或冰醋酸。

本发明另一目的是将高钛渣基草酸盐水泥应用在重金属固定稳定化处理中，即在高钛渣基草酸盐水泥中添加重金属或含重金属废渣，混匀，在混合物中添加水，常温下搅拌混匀后浇注成型、脱模后养护。

本发明的优点：

（1）本发明高钛渣基草酸盐水泥使用方法与普通硅酸盐水泥类似，现场只需加水即可，操作简单；同时高钛渣中的铁、氧化铝等和二水合草酸或其盐类发生酸碱中和反应生成难溶盐，胶凝材料通过化学键和的方式连接在一起，使胶凝材料具有一定的强度；

（2）本发明高钛渣基草酸盐水泥的制备，可通过二水合草酸或其盐类调节其pH从而调节其反应速度，使其凝结时间可控；凝结时间越长，可施工空间越大，本发明的胶凝材料能得到更广泛的应用；

（3）本发明采用高钛渣为主要原料，配合草酸或其盐类、水和缓凝剂，制备出高钛渣基草酸盐水泥，该胶凝材料强度高，粘结力强，体积稳定性好，与普通硅酸盐水泥相比具有低温快速凝结、强度较高、耐磨性好等优点，同时能够有效利用工业废渣，提高高钛渣的综合利用率；

将高炉钛矿渣基磷酸盐水泥应用在固定/稳定化重金属中也有良好效果，通过物理包裹、吸附和化学键合的三重作用固化重金属离子；该方法不仅固化/稳定化重金属效果显著，同时能够有效再利用工业废渣，提高高炉钛矿渣的综合利用率，对重金属污染的治理提供了新思路。

附图说明