[发明专利]一种无碱速凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种无碱速凝剂及其制备方法和应用，该无碱速凝剂利用磷酸厂废液和改性铝灰中的有效成分作为原料，在降低成本的同时，解决了其稳定性问题。该无碱速凝剂主要由溶液A、溶液B、溶液C按照质量比1:1:0.005‑0.02配制而成，A液和B液将改性铝灰铝灰液分成两个体系反应，可以抑制Al³⁺水解成Al(OH)₃沉淀，提高无碱速凝剂稳定性，C液作为高分子表面分散剂，具有很好的分散作用，可以解决无碱速凝剂的稳定性问题。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂领域，具体涉及一种无碱速凝剂及其制备方法和应用，尤其是一种利用磷酸厂废液和铝灰制备得到的无碱速凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

速凝剂作为喷射混凝土中必不可少的外加剂已有多年的研究历史，作用是加速水泥的水化硬化，在很短的时间内形成足够的强度，以保证特殊施工的要求，被广泛应用于隧道、电力管道、水利涵洞等工程。无碱速凝剂由于强度保有率高、耐久性好、无腐蚀性等优点成为了研究热门，但是目前仍处于研究阶段，其应用存在诸多问题，如掺量大、价格高、稳定性不足、与水泥外掺料适应性差等问题待解决。

磷酸厂主要生产磷酸、硫酸、磷铵、磷肥及副产物氟化铝、氟硅酸等，磷酸厂在生产运行过程中会产生大量的废液，未经处理的废液pH为2-3，氟化物含量可达400-2000mg/L，这种废液的排放会造成水源污染及生态破坏。目前磷酸厂废液净化的方法有化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法等，其工艺复杂，成本高。磷酸厂废液中含的氟化物、硫酸、盐酸，这些成分都是无碱速凝剂的所需原材料，将其用于速凝剂合成可以实现废弃物资源化，实现循环经济和节能减排。

二次铝灰是再生铝工业生产中的主要副产物之一，其成分很不均匀，主要为氧化铝、单质铝，其他为镁、钙、钠、钾金属氯化物和铁、硅、镁氧化物。据统计，每生产1t铝，会产生25-30kg的二次铝灰。目前，二次铝灰处理以堆积为主，而铝灰的堆积不仅是对铝资源的极大浪费，同时铝灰中的重金属盐等会对周围的大气、土壤、地下水造成严重污染。因此，进一步对二次铝灰中的铝及其化合物的利用可以实现铝资源的高效循环利用，对社会的可持续发展有重要意义。

目前，无碱速凝剂的稳定性不佳，表现为产品出现沉淀分层，严重限制了无碱速凝剂的产业化发展，是整个行业急需解决的，当前大多通过引入有机酸、抗沉剂、悬浮剂等解决无碱速凝剂稳定性，但是稳定效果还亟待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种利用废液废渣制备的无碱速凝剂及其制备方法，该方法利用磷酸厂废液和改性铝灰中的有效成分作为无碱速凝剂合成原料，降低无碱速凝剂原材料成本，同时在不影响无碱速凝剂性能的同时解决稳定性问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种无碱速凝剂，主要由溶液A、溶液B、溶液C按照质量比1:1:0.005-0.02配制而成，以质量百分比计算，溶液A包括改性铝灰液40-65%、氟化物3-9%、磷酸厂废液20-40%；溶液B包括磷酸厂废液32-50%、改性铝灰液35-50%、氢氧化铝10-18%；溶液C包括甲基丙烯酸2-10%、丙烯酸钠2-15%、丙三醇1-5%、十二烷基苯磺酸钠0.1-0.8%、脂肪醇聚氧乙烯醚0.1-1%、硫酸亚铁0.001-0.02%、双氧水（10-15 vol.%过氧化氢溶液）0.02-0.5%、次亚磷酸钠0.05-1%、去离子水70-86%；所述改性铝灰液包括硫酸铝和硫酸镁，其中硫酸铝含量≥52%，硫酸镁含量为14-16%；所述磷酸厂废液包括氟硅酸、氟化铝、硫酸和盐酸，其中氟硅酸含量≥16.5%、氟化铝含量≥6%，硫酸含量不大于3.5%、盐酸含量不大于2%。

进一步地，所述的改性铝灰液的制备方法如下：