专利摘要

本发明公开了利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物材料的方法，包括如下步骤：1)将干燥粉磨后的煤矸石与碱、水玻璃、拜耳法赤泥、熔融钢渣混合均匀，使固体物质中SiO2/Al2O3在3.5‑4.5之间，Na2O/Al2O3在0.8‑1.2之间；2)利用闷渣法煅烧混合物；3)将煅烧后的混合物粉磨，得到固废基地质聚合物材料。将拜耳法赤泥、煤矸石、碱金属材料混合后，与熔融钢渣混合，进行闷渣法锻烧活化，提高硅、铝的活性，制备能够直接加水搅拌自然养护成型的地聚物类胶凝材料，由此解决现有的拜耳法赤泥生产的地聚物胶凝材料需要高温煅烧、赤泥需要压滤蒸干除水以及养护过程需要蒸压或干燥成型等技术问题。

权利要求

1.利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将干燥粉磨后的煤矸石与碱、水玻璃、拜耳法赤泥、熔融钢渣混合均匀，使固体物质中SiO2/Al2O3在3.5-4.5之间，Na2O/Al2O3在0.8-1.2之间；

2)利用闷渣法煅烧混合物；

3)将煅烧后的混合物粉磨，得到固废基地质聚合物材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，拜耳法赤泥的使用量为原料总量的质量百分数大于50％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，拜耳法赤泥与熔融钢渣的质量比为2:1-4:1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，煤矸石的含水率小于1％，粉磨后煤矸石过100目筛。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述水玻璃的模数为3.5-3.9。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，煅烧的时间为1-2小时，煅烧的温度为700-850℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，将煅烧后的混合物粉磨至比表面积为360-400m2/kg。

8.权利要求1-7任一所述制备方法制备得到的固废基地质聚合物材料。

9.一种固废基地质聚合物胶凝材料，其特征在于：由权利要求8所述固废基地质聚合物材料与设定比例的水混匀后，经自然养护成型而得。

10.根据权利要求9所述的固废基地质聚合物胶凝材料，其特征在于：水的加入量为固废基地质聚合物材料质量的20％-70％。

说明书

技术领域

本发明属于地质聚合物胶凝材料领域，具体涉及利用转炉钢渣余热采用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法。

背景技术

地聚合物是一类新型的高性能无机聚合物材料，是碱激活胶凝材料中最具前途的一类。由于其特殊的无机缩聚三维氧化物网络结构，使得地聚合物材料在众多方面具有比高分子材料、水泥、陶瓷和金属更高的高温性能和机械性能；另一方面,地聚合物材料制造过程中的能耗和三废排放量都非常低，材料对环境友好并且可以很好地被回收再利用，是一种可持续发展的“绿色环保材料”。制备地聚合物材料的原料主要为含“铝硅酸盐”的天然矿物或废渣(如粘土、矿渣、火山灰、粉煤灰、硅灰等)。但原料需经高温煅烧，造成制备成本的大幅提高。

赤泥是制铝产业中产生的工业废弃物，排放量巨大，每生产1吨氧化铝即可产生0.8-1.5吨赤泥。由于赤泥有高碱度、高湿度、高细度等特征，利用极其困难，利用率不足5％，如回收利用时存在需要压滤蒸干除水。目前全国累计堆存量已达几十亿吨。赤泥的堆存一方面堆场建设投资大，占用大量土地，另一方面破坏生态，危害人体健康。

当前，赤泥在用于制备地质聚合物方面已有部分专利报道，专利CN103920457A中公开了一种利用赤泥和高岭土制备的利用新型地聚物吸附材料；专利CN104250792A中公开了一种利用赤泥和高岭土制备地聚物材料的方法；专利CN103964710A中公开了一种利用赤泥和高炉矿渣制备地聚物胶凝材料的制备方法及产品。上述专利公开的方法均需高温煅烧，还有部分技术需要使用高岭土等稀缺资源，制备成本高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法。将拜耳法赤泥、煤矸石、碱金属材料混合后，与熔融钢渣混合，通过钢渣处理工艺中的闷渣流程进行锻烧活化，提高硅、铝的活性，制备能够直接加水搅拌自然养护成型的地聚物类胶凝材料，由此解决现有的拜耳法赤泥生产的地聚物胶凝材料需要高温煅烧、赤泥需要压滤蒸干除水以及养护过程需要蒸压或干燥成型等技术问题。

为了解决以上问题，本发明的技术方案为：

利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物材料的方法，包括如下步骤：

1)将干燥粉磨后的煤矸石与碱、水玻璃、拜耳法赤泥、熔融钢渣混合均匀，使固体物质中SiO2/Al2O3在3.5-4.5之间，Na2O/Al2O3在0.8-1.2之间；

2)利用闷渣法煅烧混合物；

3)将煅烧后的混合物粉磨，得到固废基地质聚合物材料。

闷渣法是采用熔融钢渣的余热对混合物进行煅烧，省却了传统工艺中的煅烧流程，节省了成本。

拜耳法赤泥是铝土矿在拜耳法溶出过程或烧结法熟料在溶出过程中形成的残渣，含有大量的水分。采用该方法制备地质聚合物时，无需将拜耳法赤泥进行压滤蒸干除水等处理，简化了流程，降低了拜耳法赤泥回收利用成本。该方法采用的原料均为固废，能够有效缓解固废大量排放造成的环境问题。

优选的，步骤1)中，拜耳法赤泥的使用量为原料总量的质量百分数大于50％。

拜耳法赤泥的掺量在50％以上，赤泥利用量大，可有效解决赤泥堆存量大的问题。

进一步优选的，步骤1)中，拜耳法赤泥与熔融钢渣的质量比为2:1-4:1。

优选的，步骤1)中，煤矸石的含水率烘干至小于1％，以利于粉磨。

进一步优选的，步骤1)中，粉磨后煤矸石过100目筛。

优选的，步骤1)中，所述水玻璃的模数为3.5-3.9。

优选的，步骤1)中，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

优选的，步骤2)中，煅烧的时间为1-2小时，煅烧的温度为700-850℃。

优选的，步骤3)中，将煅烧后的混合物粉磨至比表面积为360-400m2/kg。

上述制备方法制备得到的固废基地质聚合物材料。

一种固废基地质聚合物胶凝材料，由上述固废基地质聚合物材料与设定比例的水混匀后，经自然养护成型而得。

优选的，水的加入量为固废基地质聚合物材料质量的20％-70％。

本发明的有益效果为：

(1)拜耳法赤泥不需要压滤蒸干除水工序，节约制备成本，简化流程；

(2)赤泥掺量在50％以上，赤泥利用量大，且其余原料均为固废，能够缓解固废大量排放造成的环境问题；

(3)使用钢渣余热进行高温煅烧，省却传统工艺中的煅烧流程，节约成本；

(4)本发明提供的地聚物胶凝材料，使用时仅需加水搅拌，常温常压自然养护成型，无需高温高压的蒸汽或干燥养护成型，因此应用方便，应用范围广。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法，包括以下步骤：

(1)将煤矸石烘干至含水率小于1％，粉磨，过100目筛；

(2)以每转炉中钢渣质量为100份计，称取煤矸石粉30份、氢氧化钠20份、水玻璃10份与含水赤泥160份均匀混合；

(3)将混合物与熔融钢渣40份充分混合，利用闷渣法煅烧混合物1.5小时，温度在750℃；

(4)将煅烧后混合物粉磨至比表面积为360-400m2/kg，得到固废基地质聚合物材料。

制备地聚物胶凝材料时，直接加固体总质量30％的水搅拌均匀，倒入40×40×160的模具中，放置20℃、相对湿度95％的养护箱中养护24小时后脱模，试块继续养护。产品经检测，试块自然养护28天抗压强度为30.8MPa。

实施例2

利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法，包括以下步骤：

(1)将煤矸石烘干至含水率小于1％，粉磨，过100目筛；

(2)以每转炉中钢渣质量为100份计，称取煤矸石粉40份、氢氧化钠25份、水玻璃10份与含水赤泥120份均匀混合，

(3)将混合物与熔融钢渣60份充分混合，利用闷渣法煅烧混合物2小时，温度在850℃；

(4)将煅烧后混合物粉磨至比表面积为360-400m2/kg，得到固废基地质聚合物材料。

所述地聚物胶凝材料，直接加固体总质量70％的水搅拌均匀，倒入40×40×160的模具中，放置20℃、相对湿度95％的养护箱中养护24小时后脱模，试块继续养护。产品经检测，试块自然养护28天抗压强度为22.8MPa。

实施例3

利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法，包括以下步骤：

(1)将煤矸石烘干至含水率小于1％，粉磨，过100目筛；

(2)以每转炉中钢渣质量为100份计，称取煤矸石粉50份、氢氧化钠25份、水玻璃10份与含水赤泥120份均匀混合，

(3)将混合物与熔融钢渣60份充分混合，利用闷渣法煅烧混合物2小时，温度在700℃；

(4)将煅烧后混合物粉磨至比表面积为360-400m2/kg，得到固废基地质聚合物材料。

所述地聚物胶凝材料，直接加固体总质量70％的水搅拌均匀，倒入40×40×160的模具中，放置20℃、相对湿度95％的养护箱中养护24小时后脱模，试块自然养护28天抗压强度为32.6MPa。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

利用闷渣法协同赤泥制备固废基地质聚合物的方法专利购买费用说明

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》。