一种改性再生微粉的制备方法及其应用与流程

本发明涉及建筑材料，特别涉及一种改性再生微粉的制备方法及其应用。

背景技术：

1、随着城市建设速度加快，每年都有大量的建筑被新建或拆除，这些建筑活动会对环境会产生一定的影响，因此需要采取相应的环保措施来减少碳排放和资源浪费。现有技术研究表明通过将废弃混凝土破碎和磨细可制得再生微粉，其可作为辅助胶凝材料替代部分水泥熟料，实现了废弃混凝土资源的利用，有助于推动我国水泥行业向更加环保、低碳的方向转型，同时对建筑行业和相关产业链产生积极的影响。再生微粉在作为辅助胶凝材料应用的过程中存在以下两个问题：首选，再生微粉的来源广泛，比如原混凝土的未水化胶凝材料、粗细骨料的岩相等，这就导致再生微粉的组分离散；其次，再生微粉的主要成分为水化硅酸钙、未水化水泥颗粒、氢氧化钙和二氧化硅等，未水化水泥颗粒和氢氧化钙具有作为水泥水化晶核和继续水化形成凝胶产物的能力，但二氧化硅和水化硅酸钙的活性远低于水泥，导致再生微粉的活性相比水泥要低很多。

2、现有研究中对再生微粉的改性方式主要有机械活化、化学活化和高温活化等。机械活化是通过机械作用降低再生微粉的颗粒细度，改善再生微粉的颗粒形貌，并将再生微粉中未水化部分暴露出来；化学活化是通过一些化学物质的处理来激发再生微粉的活性并提高其利用率；高温活化是通过高温处理使再生微粉的矿物结构发生重组或破坏，从而提高其活性。

3、化工污水的处理也是国内目前的重点工程，因其排放对环境会造成破坏，而排放本身也是对资源的一种浪费，且进行环保处理会造成更多资源的浪费。比如，来源于造纸、制革和印染行业的碱性工业废水，在实际过程中，常常采用投加酸性物质进行酸碱中和，在中和过程中，高能态的碱性物质与高能态的酸性物质反应生成低能态的盐类物质，化学能被损耗。因此，需要进一步探究如何利用工业废水改性再生微粉，并同时解决再生微粉的组分离散性和低活性问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决再生微粉在应用到辅助胶凝材料中的组分离散性和低活性，设计了一种利用工业废水改性再生微粉的制备方法，通过碱性工业废水和酸性工业废水的处理，得到氢氧化铝凝胶、二氧化硅凝胶、硫酸钙等成分较高的改性再生微粉，来解决现有技术存在的不足。具体通过以下技术实现。

2、一种改性再生微粉的制备方法，包括以下步骤：

3、将废弃混凝土破碎，粉磨，得到再生微粉；向所述再生微粉中加入碱性工业废水，加热，加压，搅拌，第一次过滤，得到滤液i和滤渣i；

4、向所述滤液i中加入酸性工业废水，搅拌，第二次过滤，得到滤渣ii；

5、向所述滤渣i中加入酸性工业废水，搅拌，第三次过滤，得到滤渣iii；

6、将所述滤渣ii和滤渣iii混合，水洗，第四次过滤，干燥，粉磨后，得到改性再生微粉。

7、本发明所述的改性再生微粉之所以能作为辅助胶凝材料用于水泥基材料中，其原因如下：废弃混凝土经过破碎和球磨后，表面能增大，可以促进再生微粉活性的激发。在经过碱性工业废水处理后，硅质骨料磨细后的砂粉以sio32-的形式溶入到溶液中，再生微粉中的产物，如水化硅酸钙(c-s-h)、氢氧化钙(ch)、水化硫铝酸盐(aft)等，留在滤渣中。在酸性工业废水处理阶段，随着ph降低，溶液中的sio32-逐渐溶出以sio2凝胶形式存在于混合相中，c-s-h与溶液中得h+和so42-反应生成caso4和sio2凝胶，ca2+与so42-的结合促进了ch向caso4的转变，aft与溶液中的h+和so42-反应生成caso4和al(oh)3凝胶。经过碱性工业废水和酸性工业废水协同处理后得到的再生微粉中，含有大量的caso4、sio2凝胶和al(oh)3凝胶等，经过喷雾干燥和球磨后，即得到粒径小、活性成分高的改性再生微粉。

8、本发明专利通过用碱性工业废水和酸性工业废水对再生微粉进行活化处理，将工业废水中蕴藏的化学能转移到再生微粉中，有效促进再生微粉中处理成氢氧化铝凝胶、二氧化硅凝胶、硫酸钙等成分较高的混合物的生成，同时可以解决再生微粉的组分离散性和低活性的问题。

9、涉及到的部分化学反应如下：

10、sio2+2oh-→sio32-+h2o

11、sio32-+2h+→sio2(gel)+h2o

12、casio3+2h++so42-→caso4↓+sio2(gel)+h2o

13、ca(oh)2+2h+→ca2++2h2o；ca2++so42-→caso4↓

14、3cao·al2o3·3caso4·32h2o+6h++3so42-→6caso4↓+6al(oh)3(gel)+26h2o

15、改性再生微粉中含有的sio2凝胶具有较高的表面活性，掺入到胶凝体系中会生成较多的c-s-h凝胶，作为晶种能促进水泥水化，有效弥补矿物掺合料(矿粉和粉煤灰等)掺入带来的早期强度损失；caso4能参与铝酸三钙(c3a)的水化，促进早期钙矾石的形成；al(oh)3可以加速水泥水化反应，并使水化产物致密化。

16、优选地，加热的温度为160-200℃，加压的压强为0.5-1mpa。

17、优选地，向再生微粉中加入碱性工业废水后，搅拌的时间为2-5h。

18、优选地，向滤液i中一边搅拌一边加入酸性工业废水，直到溶液ph＝8.0±0.5时，停止加入酸性工业废水。

19、优选地，向滤渣i中一边搅拌一边加入酸性工业废水，直到溶液ph＝9.0±0.5时，停止加入酸性工业废水。

20、优选地，再生微粉的粒径d50不超过100μm；改性再生微粉的粒径d50不超过20μm。

21、优选地，碱性工业废水为碱法麦草造纸废水，碱性工业废水中，oh-的浓度不低于10-3mol/l。

22、优选地，再生微粉与碱性工业废水的质量比为1:(1000-1000000)。

23、优选地，酸性工业废水为轧钢工艺排出的硫酸酸性废水，酸性工业废水中，h+的浓度不低于10-3mol/l，so42-的浓度不低于10-4mol/l。

24、优选地，干燥的温度为60-200℃。

25、优选地，第一次过滤采用滤纸，滤纸的孔径为1-10μm；第二次过滤、第三次过滤和第四次过滤均采用半透膜，半透膜的滤孔直径为0.01-0.1μm。

26、一种利用上述改性再生微粉的制备方法制备得到的改性再生微粉。

27、一种利用上述改性再生微粉的制备方法制备得到的改性再生微粉作为辅助胶凝材料在建筑材料中的应用。

28、优选地，建筑材料为水泥基建筑材料，改性再生微粉在水泥基建筑材料中，可替代5-40％的水泥来使用。

29、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

30、(1)本发明的制备方法中通过对再生微粉进行化学处理，使再生微粉中的惰性钙质、硅质和铝质转化成高活性的caso4、sio2和al(oh)3等，它们均能参与水泥基材料的水化反应，因此极大的提高了再生微粉的活性；

31、(2)本发明的制备方法充分利用了碱性工业废水和酸性工业废水，实现了废物利用和节能增效的目的；

32、(3)使用本发明的改性再生微粉代替部分水泥制备混凝土，可以提高混凝土的抗压强度，改善高混凝土的密实性。