基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料砂浆材料

本发明涉及建筑材料，尤其涉及基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料砂浆材料。

背景技术：

1、随着工业化的不断推进，催生出大量的城市垃圾和工业生产废弃物。近些年，垃圾焚烧逐渐成为了垃圾处理的主要方式，在焚烧过程中产生的二噁英会在炉内低温段富集在垃圾焚烧飞灰中，如不对其中的有害物质进行妥善处理，会给环境造成极为严重的危害。

2、目前垃圾焚烧飞灰的处置方式主要有固化稳定和资源化利用两种方式，其缺点是固化量低、产品质量较难把控、处置效率极低，无法有效降低飞灰造成的环境污染的技术问题。并且，电石渣是工业生产聚氯乙烯的过程中产生的工业废料，据统计每生产1t的pvc产品就要排出约20t的电石渣浆体。此外，赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，因含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，故被称为赤泥，赤泥具有强碱性以及含有少量重金属，堆积赤泥会对周边的环境带来严重威胁，严重者可能对地下水造成污染，直接危害到生态环境。因此，实现废弃物的稳定化、安全化、资源化处理具有社会经济效益，符合可持续发展理念。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料砂浆材料，利用本发明提供的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料砂浆材料，在原有的赤泥-电石渣-粉煤灰三元胶凝体系的基础上，掺入垃圾焚烧飞灰形成四元胶凝材料，利用多种固体废弃物协同固化垃圾焚烧飞灰中的重金属使其不会对环境造成污染，且四元胶凝材料较三元胶凝材料抗压强度高，基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料砂浆材料的强度显著提高。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料和砂石；

4、所述赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：10.00~40.00份粉煤灰、10.00~30.00份赤泥、10.00~30.00份电石渣、10.00~30.00份垃圾焚烧飞灰，20~40份水；

5、所述水的质量与所述赤泥、垃圾焚烧飞灰、电石渣和粉煤灰的总质量之比为0.2~0.4。

6、优选地，所述矿砂与赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料质量比为2~4。

7、优选地，所述赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料中赤泥、飞灰、电石渣和粉煤灰的质量比为（2~4）：（1~3）：（1~3）：（2~4）。

8、优选地，按重量份数计，所述赤泥由包括以下组分组成：23~27份的fe2o3、26~30份的al2o3、20~24份的sio2、11~15份的na2o、3~7份的tio2、2~5份的cao、0.1~0.4份的p2o5、0.1~0.4份的so3、0.1~0.3份的zro2、0.1~0.3份的v2o5。

9、优选地，所述垃圾焚烧飞灰的比表面积为320~360m2/kg，所述垃圾焚烧飞灰的中粒径为17~21μm。

10、优选地，按重量份数计，所述电石渣由包括以下组分组成：86~90份的cao、2~6份的sio2、2~6份的al2o3、0.3~0.8份的na2o、0.1~0.4份的fe2o3、0.3~0.7份的so3、0.08~0.2份的mgo。

11、优选地，所述电石渣的比表面积为260~300m2/kg，所述电石渣的比表面积的中粒径为12~15μm。

12、优选地，按重量份数计，所述粉煤灰由包括以下组分组成：38~42份的al2o3、46~50份的sio2、2~5份的fe2o3、0.8~2.2份的tio2、2~5份的cao、0.1~0.5份的p2o5、0.2~0.6份的so3、0.7~1.2份的k2o。

13、优选地，所述砂石为铁尾矿砂，所述铁尾矿砂的粒径为0.1mm~3.2mm，所述铁尾矿砂的含泥量为2~7%，所述铁尾矿砂的细度模数为1.2~3.6，所述铁尾矿砂的堆积面积为1250~1700kg/m3，所述铁尾矿砂的表观密度为2350~2750kg/m3。

14、本发明还提供了上述技术方案所述基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料的制备方法，包括以下步骤：

15、（1）将赤泥、飞灰、电石渣、粉煤灰和水混合后，进行第一搅拌，得到赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料；

16、（2）向所述步骤（1）得到赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料中加入砂石，进行第二搅拌，得到混合体；

17、（3）将所述步骤（2）得到的混合体进行高速搅拌，得到基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料。

18、本发明提供了一种基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料、砂石和水；所述赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：10.00~40.00份粉煤灰、10.00~30.00份赤泥、10.00~30.00份电石渣、10.00~30.00份垃圾焚烧飞灰。本发明提供的所述砂浆材料，利用赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料可以对垃圾焚烧飞灰中的重金属进行有效地固结，防止重金属浸出危害周边环境，节约成本且符合可持续发展理念；在赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料中，通过掺入含有大量氯化物的垃圾焚烧飞灰，促使水化反应生成f盐和水化氯铝酸钙等新水化产物的生成，不仅垃圾焚烧飞灰反应的较为完全，其他三种胶凝材料水化生成c-s-h和c-a-s-h等反应产物也较多，水化氯铝酸钙与c-s-h、c-a-s-h等凝胶共同填充颗粒结构间的孔隙，使得结构更加密实，各物相间形成统一的整体，提高了体系的抗压强度，由其制备出的所述砂浆材料的7d抗压强度可达15.5mpa，28d抗压强度可达17.6mpa，具有环保、高强的特点；垃圾焚烧飞灰作为危险固体废弃物仅需考虑运输成本，将其加入赤泥-电石渣-粉煤灰三元体系后制备得到的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料，无论是强度还是经济效益都优于原有三元胶凝体系的砂浆材料。实施例的结果显示，本发明实施例1~3制备的砂浆材料1~3的7d抗压强度均达到10mpa以上，28d抗压强度均达到12mpa以上，抗压强度高。

技术特征：

1.一种基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料和砂石；

2.根据权利要求1所述的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，其特征在于，所述砂石与赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料质量比为2~4。

3.根据权利要求1所述的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，其特征在于，所述赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料中赤泥、垃圾焚烧飞灰、电石渣和粉煤灰的质量比为（2~4）：（1~3）：（1~3）：（2~4）。

4.根据权利要求1所述的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，其特征在于，按重量份数计，所述赤泥由包括以下组分组成：23~27份的fe2o3、26~30份的al2o3、20~24份的sio2、11~15份的na2o、3~7份的tio2、2~5份的cao、0.1~0.4份的p2o5、0.1~0.4份的so3、0.1~0.3份的zro2、0.1~0.3份的v2o5。

5.根据权利要求1或2所述的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，其特征在于，所述垃圾焚烧飞灰的比表面积为320~360m2/kg，所述垃圾焚烧飞灰的中粒径为17~21μm。

6.根据权利要求1所述的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，其特征在于，按重量份数计，所述电石渣由包括以下组分组成：86~90份的cao、2~6份的sio2、2~6份的al2o3、0.3~0.8份的na2o、0.1~0.4份的fe2o3、0.3~0.7份的so3、0.08~0.2份的mgo。

7.根据权利要求1或6所述的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，其特征在于，所述电石渣的比表面积为260~300m2/kg，所述电石渣的比表面积的中粒径为12~15μm。

8.根据权利要求1所述的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，其特征在于，按重量份数计，所述粉煤灰由包括以下组分组成：38~42份的al2o3、46~50份的sio2、2~5份的fe2o3、0.8~2.2份的tio2、2~5份的cao、0.1~0.5份的p2o5、0.2~0.6份的so3、0.7~1.2份的k2o。

9.根据权利要求1所述的基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，其特征在于，所述砂石为铁尾矿砂，所述铁尾矿砂的粒径为0.1mm~3.2mm，所述铁尾矿砂的含泥量为2~7%，所述铁尾矿砂的细度模数为1.2~3.6，所述铁尾矿砂的堆积面积为1250~1700kg/m3，所述铁尾矿砂的表观密度为2350~2750kg/m3。

10.一种权利要求1~9任一项所述基于赤泥-飞灰-电石渣-粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料的制备方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种基于赤泥‑飞灰‑电石渣‑粉煤灰四元胶凝材料的砂浆材料，利用赤泥‑飞灰‑电石渣‑粉煤灰四元胶凝材料对垃圾焚烧飞灰中的重金属有效地固结，防止重金属浸出危害周边环境，节约成本；在所述四元胶凝材料中，通过掺入含有大量氯化物的垃圾焚烧飞灰，促使水化反应生成F盐和水化氯铝酸钙等新水化产物的生成，垃圾焚烧飞灰反应的较为完全，其他三种胶凝材料水化生成C‑S‑H和C‑A‑S‑H等反应产物也较多，水化氯铝酸钙与C‑S‑H、C‑A‑S‑H等凝胶共同填充颗粒结构间的孔隙，使得结构更加密实，形成统一的整体，提高所述砂浆材料的抗压强度，7d抗压均达到10MPa以上，28d抗压强度均达到12MPa以上。

技术研发人员：潘慧敏,王嘉欣,肖畅,李梦谊,赵庆新,王帅
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15