专利摘要

本发明涉及一种激发剂及赤泥粉煤灰胶凝材料。该激发剂由聚合活性铝、氢氧化钠、硅酸钠及水泥按下列质量百分比组成：聚合活性铝为30％～35％，氢氧化钠为10％～20％，硅酸钠为10～20％，水泥为35～40％。将本激发剂按重量百分比混合后以0.5～1.5％掺入赤泥粉煤灰胶凝材料中，7d强度可提高15～35％，28d强度可提高30％～50％。本发明可有效激发赤泥粉煤灰胶凝材料的活性，提高其强度，达到大量消耗赤泥和粉煤灰等工业废弃物的目的，社会效益和经济效益显著。

权利要求

1.一种激发剂，其特征在于，所述激发剂由聚合活性铝、氢氧化钠、硅酸钠及水泥按下列质量百分比组成：聚合活性铝为30％～35％，氢氧化钠为10％～20％，硅酸钠为10～20％，水泥为35～40％。

2.根据权利要求1所述的激发剂，其特征在于，所述激发剂的容重为：1050kg/m³～1140kg/m³。

3.根据权利要求1所述的激发剂，其特征在于，所述聚合活性铝为聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合硅酸铝。

4.根据权利要求1所述的激发剂，其特征在于，所述氢氧化钠的纯度≥98-99％，杂质Na₂CO₃≤0.5-1％，NaCl≤0.03-0.08％，Fe₂O₃≤0.005-0.01％。

5.根据权利要求1所述的激发剂，其特征在于，所述硅酸钠模数n在2.0～3.0之间。

6.根据权利要求1所述的激发剂，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。

7.一种赤泥粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述赤泥粉煤灰胶凝材料包括外掺量占其质量百分比0.5％～1.5％的激发剂，所述激发剂为权利要求1至6任一项所述的激发剂。

8.根据权利要求7所述的赤泥粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述赤泥粉煤灰胶凝材料包括赤泥、粉煤灰、脱硫石膏及石灰。

9.根据权利要求8所述的赤泥粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述赤泥、粉煤灰、脱硫石膏及石灰的质量比为10:8:1:1。

说明书

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物处理技术领域，具体来说是一种激发剂及赤泥粉煤灰胶凝材料。

背景技术

赤泥是制铝工业从铝土矿中提炼氧化铝后，残留的一种红色粉泥状强碱性固体废料。其主要成分为SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、TiO₂、K₂O等氧化物，此外还含灼减成分和微量有色金属。赤泥因生产工艺的不同分为拜尔法赤泥、烧结法赤泥或联合法赤泥。一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。“为了提高赤泥综合利用率和技术水平，减少赤泥堆存对环境、安全造成的影响”，2010年国家工业与信息化部、科技部就联合印发了《赤泥综合利用指导意见》(工信部联节【2010】401号)，在通知中明确提出“应鼓励开发赤泥制备路基固结材料、环境修复材料等关键技术，并积极进行产业化应用”。赤泥废渣的处理和综合利用是一个世界性的大难题。中国目前只能采用堆存处置、填充洼地、排入海中的方式处理。其中以堆存处置、填充洼地的方式为主。

我国属于能源大国，其中又以煤炭产能为主。煤燃烧后烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰。其主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。随着电力工业的发展，粉煤灰的排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。由于粉煤灰具有活性，可以作为一种矿物掺合料加入混凝土中，节约了大量的水泥和细骨料，减少水化热提高混凝土抗渗能力。

赤泥含有的强碱虽然可以激发粉煤灰从而产生强度，且已应用于道路材料，免烧砖，矿山充填等领域。但由于强度较低通常为1～2MPa。因此，如何提高赤泥胶凝材料的强度是本领域技术人员急需解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种能够提高赤泥强度的激发剂及赤泥粉煤灰胶凝材料。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种激发剂，所述激发剂由聚合活性铝、氢氧化钠、硅酸钠及水泥按下列质量百分比组成：聚合活性铝为30％～35％，氢氧化钠为10％～20％，硅酸钠为10～20％，水泥为35～40％。

上述方案中，所述激发剂的容重为：1050kg/m³～1140kg/m³。

上述方案中，所述聚合活性铝为聚合氯化铝，聚合硫酸铝或聚合硅酸铝。

上述方案中，所述氢氧化钠的纯度≥98-99％，杂质Na₂CO₃≤0.5-1％，NaCl≤0.03-0.08％， Fe₂O₃≤0.005-0.01％。

上述方案中，所述硅酸钠模数n在2.0～3.0之间。

上述方案中，所述水泥为硅酸盐水泥。

一种赤泥粉煤灰胶凝材料，所述赤泥粉煤灰胶凝材料包括外掺量为其质量百分比0.5％～1.5％的激发剂，所述激发剂为上述的激发剂。

上述方案中，所述赤泥粉煤灰胶凝材料包括赤泥、粉煤灰、脱硫石膏及石灰。

上述方案中，所述赤泥、粉煤灰、脱硫石膏及石灰的质量比为10:8:1:1。

本发明以聚合活性铝、氢氧化钠，硅酸钠作为激发剂的主要原料，其增强赤泥粉煤灰胶凝材料的机理为：

聚合活性铝是水处理中广泛使用的无机高分子絮凝剂，在水溶液中铝会络和水分子或者羟基形成水合羟基铝离子。其既具有高电荷的特性，有含有大量活性基团，因而聚合活性铝加入后可以降低C-A-S-H凝胶分子的平均链长和聚合度，使得C-A-S-H凝胶颗粒分布更加均匀和细化，表现出较强的范德华力。同时有文献说道Al引入凝胶分子结构后，可以增大层板间距，提高了凝胶微孔的孔隙率，使得离子的扩散更容易。提高了硅铝质玻璃体 (粉煤灰、矿渣等)的水化程度。

氢氧化钠，俗称烧碱、火碱、苛性钠，是一种具有腐蚀性的强碱。其溶于水中解离产生的OH^-会使硅铝质玻璃体(粉煤灰、矿渣等)中的Si-O-Si和Al-O-Al键断裂，形成[SiO₄]^4-和[AlO₄]^5-进入液相，形成分散的絮凝状产物。随着絮凝状产物增多，絮凝相之间发生缩聚反应最后形成凝胶或复杂的晶体以及无定型结构水化产物，填充了胶凝材料的孔隙并形成网络结构将颗粒包裹在其中，从而提高胶凝材料体系的强度。

硅酸钠俗称水玻璃或泡花碱。其水解既提供OH^-离子促进硅铝质玻璃体(粉煤灰、矿渣等)解聚；又提供[SiO₄]^4-离子，与玻璃体中富硅相解离出的[SiO₄]^4-离子一起Ca²⁺等离子生成胶凝性物质。

本发明具有以下有益效果：

1、用于赤泥粉煤灰胶凝材料的激发剂，用量占胶凝材料的0.5％～1.5％。

2、采用外掺的方式加入原材料中，工艺简单，操作方便。

3、可使胶凝材料的7d强度提高15～25％，28d强度提高20％～30％。本发明可有效激发赤泥粉煤灰胶凝材料的活性，提高其强度，拓宽了赤泥的应用领域。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1

本实施例提供一种激发剂，所述激发剂包括聚合活性铝：15g，氢氧化钠：7.5g，硅酸钠：7.5g，水泥：20g。

在本实施例中，聚合活性铝为聚合氯化铝。

本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料为：赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏 0.5kg，石灰0.5kg，激发剂50g，所需水量为2.75kg。

该赤泥粉煤灰胶凝材料的制备步骤如下：

a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

b、称取固体原材料总含量0.5％的激发剂并以外掺的方式加入混合均匀。

c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

实施例2

本实施例提供一种激发剂，所述激发剂包括聚合活性铝：15g，氢氧化钠：10g，硅酸钠：5g，水泥：20g。

在本实施例中，聚合活性铝为聚合硫酸铝。

本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料：赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏0.5kg，石灰0.5kg，激发剂50g，所需水量为2.78kg。

a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

b、称取固体原材料总含量0.5％的激发剂并以外掺的方式加入混合均匀。

c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

实施例3

本实施例提供一种激发剂，所述激发剂包括聚合活性铝：15g，氢氧化钠：5g，硅酸钠： 10g，水泥：20g。

在本实施例中，聚合活性铝为聚合氯化铝。

本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料：赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏0.5kg，石灰0.5kg，激发剂50g，所需水量为2.74kg。

a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

b、称取固体原材料总含量0.5％的激发剂并以外掺的方式加入混合均匀。

c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

实施例4

本实施例提供一种激发剂，所述激发剂包括聚合活性铝：17.5g，氢氧化钠：7.5g，硅酸钠：7.5g，水泥：17.5g。

在本实施例中，聚合活性铝为聚合硅酸铝。

本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料：赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏0.5kg，石灰0.5kg，激发剂50g，所需水量为2.83kg。

a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

b、称取固体原材料总含量0.5％的激发剂并以外掺的方式加入混合均匀。

c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

实施例5

本实施例提供一种激发剂，所述激发剂包括聚合活性铝：17.5g，氢氧化钠：10g，硅酸钠：5g，水泥：17.5g。

在本实施例中，聚合活性铝为聚合氯化铝。

本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料：赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏0.5kg，石灰0.5kg，激发剂50g，所需水量为2.81kg。

a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

b、称取固体原材料总含量0.5％的激发剂并以外掺的方式加入混合均匀。

c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

实施例6

本实施例提供一种激发剂，所述激发剂包括聚合活性铝：17.5g，氢氧化钠：5g，硅酸钠：10g，水泥：17.5g。

在本实施例中，聚合活性铝为聚合硫酸铝。

本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料：赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏0.5kg，石灰0.5kg，激发剂50g，所需水量为2.83kg。

a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

b、称取固体原材料总含量0.5％的激发剂并以外掺的方式加入混合均匀。

c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

实施例7

本实施例提供一种激发剂，所述激发剂包括聚合活性铝：15g，氢氧化钠：10g，硅酸钠：7.5g，水泥：17.5g。

在本实施例中，聚合活性铝为聚合氯化铝。

本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料：赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏0.5kg，石灰0.5kg，激发剂50g，所需水量为2.76kg。

a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

b、称取固体原材料总含量0.5％的激发剂并以外掺的方式加入混合均匀。

c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

实施例8

本实施例提供一种激发剂，所述激发剂包括聚合活性铝：15g，氢氧化钠：7.5g，硅酸钠：10g，水泥：17.5g。

在本实施例中，聚合活性铝为聚合硅酸铝。

本实施例还提供一种赤泥粉煤灰胶凝材料，原料：赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏0.5kg，石灰0.5kg，激发剂50g，所需水量为2.74kg。

a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

b、称取固体原材料总含量0.5％的激发剂并以外掺的方式加入混合均匀。

c、将水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

上述实施例的7d和28d无侧限抗压强度与对比样测试结果见下表1。

对比样为赤泥5kg，粉煤灰4kg，脱硫石膏0.5kg，石灰0.5kg。所需水量为2.71kg。

表1本发明的强度测试结果:

上面对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

一种激发剂及赤泥粉煤灰胶凝材料专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。