一种锂渣胶凝材料及其制备方法

文档序号:37471585发布日期:2024-03-28 18:54阅读:15来源:国知局

本发明涉及固废材料,尤其涉及一种锂渣胶凝材料及其制备方法。


背景技术:

1、混凝土是大型工程中常用到的材料,其原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点。同时混凝土具有抗压强度高、耐久性好,强度等级范围宽等特点,这些优点使得混凝土的使用范围十分的广泛。但是随着工程要求越来越高,单纯水泥制备得到的混凝土材料已经无法达到要求,因此研究人员致力于获得性能更加优越的混凝土。

2、同时发现生产作业中产生的固体废弃物也在增加,如果直接排放到自然环境中,会对环境造成大面积的伤害;如果集中堆放,不仅占用了大量的土地资源,而且会对堆放地产生不可逆的损害。因此如何处理固废同样成为工业发展的另一难题。

3、部分研究人员发现,部分固废表现出了和水泥相似的性质,因此如何将固废配置成混凝土成为了目前亟需解决的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷,提供一种锂渣胶凝材料,由包含下列质量份数的原料制备得到:

2、水泥100~150份、锂渣50~80份、骨料330~500份、减水剂5~10份、连接剂38~56份、玄武岩纤维10~15份、硅灰12~16份、水50~70份。

3、作为优选,所述锂渣的粒径为4~6μm;

4、锂渣使用前进行球磨,所述球磨的时间为30~50min。

5、作为优选,所述骨料包含河砂和碎石,所述河砂和碎石的质量比为1:1.5~2;

6、所述河砂的粒径为0.2~0.5mm;所述碎石的粒径为10~25mm。

7、作为优选,所述连接剂由下列质量比的原料制备得到:

8、煤矸石:正硅酸乙酯:三乙醇胺的质量比为8~12:1~2:0.5~0.8;

9、所述煤矸石的粒径为1~2mm。

10、作为优选,所述连接剂的制备方法包含下列步骤:

11、在碱性条件下、将煤矸石、正硅酸乙酯、三乙醇胺和水混合后进行反应,即得所述连接剂;

12、所述碱性条件的ph值为8~10;

13、所述煤矸石和水的质量比为8~12:80~120;

14、所述反应的温度为60~120℃;时间为14~20h。

15、作为优选,所述玄武岩纤维的直径为10~20μm,长度为5~10mm;

16、所述硅灰的粒径为0.1~0.5μm。

17、本发明还提供了所述锂渣胶凝材料的制备方法,包含下列步骤:

18、(1)将水泥、锂渣、骨料、连接剂、玄武岩纤维和硅灰混合,得到中间料;

19、(2)将中间料、减水剂和水混合,得到所述锂渣胶凝材料。

20、作为优选,步骤(1)中所述混合的转速为200~300rpm,时间为2~4min。

21、作为优选,步骤(2)中所述混合的转速为200~300rpm,时间为3~5min。

22、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

23、本发明提供了一种锂渣胶凝材料,包含下列原料:水泥、锂渣、骨料、减水剂、连接剂、玄武岩纤维、硅灰和水。本发明在胶凝材料中以锂渣替代了部分的水泥,锂渣中含有大量的氧化硅和氧化铝,硅、铝盐可以和水泥中的氧化钙或氢氧化钙发生化学反应,生成水化硅酸钙或者水化铝酸钙凝胶从而提升混凝土整体的机械性能。而且锂渣的加入会包围在水泥颗粒的外围,阻碍水泥颗粒与水反应,减缓水化反应的发生,从而降低放热量,避免混凝土内部热量过高而引起的初期开裂现象。

24、本发明在胶凝材料中添加了连接剂,连接剂是通过煤矸石和正硅酸乙酯制备得到,煤矸石表面含有大量羟基基团,通过正硅酸乙酯引入硅元素,硅元素融入煤矸石中,得到表面具有硅羟基的煤矸石,将其作为连接剂引入到胶凝材料中,硅羟基能以较大的分子量发挥黏结架桥的作用,对于液相离子具有吸附和络合作用;而且硅元素的引入能够进一步的与钙元素进行反应,促进锂渣在胶凝体系中的火山灰反应、提高锂渣的水化反应活性,紧密连接各原料,达到胶凝材料强度提升的目的。

25、本发明还在胶凝材料中添加了玄武岩纤维和硅灰;玄武岩纤维在胶凝材料中呈现出无规则分布,从而实现架桥连接作用,提升胶凝材料的强度和抗压性能。硅灰作为另一种固废,其中同样含有硅铝等元素,同样能与水泥反应提高材料的强度。

26、本发明提供的胶凝材料,以常见的固废为添加物,不仅减少了水泥的用量,同时还提高了材料的强度;成本大幅度降低,工艺要求低,材料性能高,适合大规模的推广和应用。



技术特征:

1.一种锂渣胶凝材料,其特征在于,由包含下列质量份数的原料制备得到:

2.如权利要求1所述的锂渣胶凝材料,其特征在于,所述锂渣的粒径为4~6μm;

3.如权利要求1或2所述的锂渣胶凝材料,其特征在于,所述骨料包含河砂和碎石,所述河砂和碎石的质量比为1:1.5~2;

4.如权利要求3所述的锂渣胶凝材料,其特征在于,所述连接剂由下列质量比的原料制备得到:

5.如权利要求4所述的锂渣胶凝材料,其特征在于,所述连接剂的制备方法包含下列步骤:

6.如权利要求1或5所述的锂渣胶凝材料,其特征在于,所述玄武岩纤维的直径为10~20μm,长度为5~10mm;

7.权利要求1~6任意一项所述锂渣胶凝材料的制备方法,其特征在于,包含下列步骤:

8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述混合的转速为200~300rpm,时间为2~4min。

9.如权利要求7或8所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述混合的转速为200~300rpm,时间为3~5min。


技术总结
本发明属于固废材料技术领域,提供了一种锂渣胶凝材料及其制备方法,该材料包含下列原料:水泥、锂渣、骨料、减水剂、连接剂、玄武岩纤维、硅灰和水。本发明在胶凝材料中以锂渣替代了部分的水泥,锂渣中含有大量的氧化硅和氧化铝,硅、铝盐可以和水泥中的氧化钙或氢氧化钙发生化学反应,生成水化硅酸钙或者水化铝酸钙凝胶从而提升混凝土整体的机械性能。而且锂渣的加入会包围在水泥颗粒的外围,阻碍水泥颗粒与水反应,减缓水化反应的发生,从而降低放热量,避免混凝土内部热量过高而引起的初期开裂现象。连接剂是通过煤矸石和正硅酸乙酯制备得到,促进锂渣在胶凝体系中的火山灰反应、提高锂渣的水化反应活性,达到胶凝材料强度提升的目的。

技术研发人员:郑蕾,张梦凡,马昕
受保护的技术使用者:北京科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/3/27
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