一种脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种常温下脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方。以脱碱后的赤泥和粉煤灰为基本原材料，以氢氧化钠溶液为激发剂，材料配比按质量比，脱碱后赤泥：粉煤灰：氢氧化钠溶液=1:1:（0.8~1）。在常温下制备出利用脱碱后的赤泥和粉煤灰地质聚合物材料，可根据加入不同浓度的氢氧化钠溶液，获得不同强度的聚合物材料，28d最高强度可达20MPa以上，可广泛用于建筑工程材料中。本发明的地质聚合物材料是利用脱碱后的赤泥和粉煤灰，且在常温下制备，方法简单，无需消耗大量能源，赤泥的消耗量大，解决了赤泥的再利用问题，节约能源和土地，消除赤泥对环境的污染。
【专利说明】
一种脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种地质聚合物材料配方，特别是一种常温下利用脱碱后赤泥和粉煤 灰的地质聚合物材料配方，属于废弃物综合利用和建筑材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 赤泥是制铝工业排出的污染性废渣，全世界每年产生的赤泥约7000万吨，我国占 到了3000万吨以上。大量赤泥的堆存，不仅占用土地资源，而且易造成环境污染和安全隐 患，这是因为赤泥具有强碱性，污染地下水和土壤，故需要对其脱碱处理，可以直接加入酸 性外加剂中和其碱性。另外，赤泥颗粒细微、比表面积大、有效固硫成份(Fe 203、Al203、Ca0、 MgO、Na2O等)含量高，并且含有大量的碱性，对H2S、SO2、SO 3和CO2等酸性废气有较强的吸附能 力和反应活性，实现废气无害化的同时，赤泥本身也得到了脱碱处理，国内外学者对此也进 行了不少研究。但很少有针对脱碱处理后的赤泥的再利用研究，由于赤泥特殊的物理化学 性质，脱碱后赤泥可能依然采用大面积堆存的方式，既占用了大量土地资源，环境污染问题 依然没有得到解决。即使有少量关于赤泥作为材料再利用也多是在高温下完成，工艺过程 复杂，且需要消耗大量能源。为此，寻求一种在常温下脱碱赤泥的利用方法成为业内共同关 心的课题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方。
[0004] 本发明的目的还在于提供一种脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料的制备方法。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：利用脱碱后赤泥中硅铝酸盐，以及粉煤灰中的Si02、 Al2O3和玻璃相硅酸盐，在常温下通过碱激发剂的碱激发作用使其发生聚合反应，形成具有 较高强度的网络胶凝结构。根据所选材料，调节碱激发剂的浓度，可以得到不同强度的地质 聚合物。本发明中脱碱后赤泥的高分散矿渣特性以及烟气脱硫过程中生成的Na 2SO4,煤灰比 表面能大、渗透性高和压缩性低等优点，均为在常温下制备高强度地质聚合物提供了有利 条件。
[0006] 具体的，一种常温下脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方，以脱碱后赤泥和粉 煤灰为基本材料，配以合理浓度和掺量的碱溶液用于激发作用，配方组成按质量kg比表示 如下： 脱碱赤泥 100 粉煤灰 100 碱溶液 80~100 本发明的聚合物材料配方中碱溶液为氢氧化钠溶液，其最适宜的浓度是3.5mol/L。
[0007] 本发明的常温下脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料的制备方法，包括以下步骤： (1)将脱碱后赤泥、粉煤灰自然风干，至含水量30%-35%，过0 · 3mm~0 · 6mm圆孔筛，装袋， 防潮;按要求配制不同摩尔浓度的氢氧化钠溶液； (2) 按质量比分别称量脱碱后赤泥、粉煤灰和氢氧化钠溶液，根据拌制实际情况，适度 调节； (3) 将脱碱后赤泥和粉煤灰加入搅拌机搅拌均匀，再倒入相应浓度的碱溶液搅拌5~10 分钟； (4) 将拌制均匀的脱碱后赤泥/粉煤灰和碱液拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢 制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动约IOS至砂浆表面出浆，用油灰刀刮平。
[0008] (5)在常温(25-30 °C )条件下，将试件平放24小时脱模，养护至设计龄期； (6)对不同龄期的试件进行抗压强度测试，根据强度测试结果选取最佳配方。
[0009] 本发明取得的有益效果在于:将脱碱后赤泥和粉煤灰作为基本原材料，得到的地 质聚合物材料在常温下25_30°C形成的，制备方法简单，不消耗能源，脱碱后赤泥的消耗量 大，通过调节碱溶液浓度，使所制备的地质聚合物材料28d强度最高可达20 MPa以上，可推 广应用于各种建筑材料中，解决赤泥对环境的污染问题。
【具体实施方式】
[0010] 以下实施例用于说明本发明的地质聚合物材料配方及其制备过程。
[0011] 1、所用原材料包括山东某铝电厂生产的，经过烟气脱硫处理的脱碱后赤泥（简称 RM2 )、C级粉煤灰(简称FC)以及不同浓度的NaOH溶液。RM2和FC的化学组成见表1所示。
[0012] 2、按照步骤(1)准备足量的脱碱后赤泥、粉煤灰和氢氧化钠溶液； 3、按质量比，脱碱后赤泥:粉煤灰:氢氧化钠溶液=1:1: (0.8~1)，称取足量原材料，其中 氢氧化钠溶液摩尔浓度包括〇、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5和6.5 mol/L。
[0013] 4、根据步骤(3)和步骤(4)进行试件的制作； 5、在常温25-30°C条件下，将试模平放24小时脱模，养护至设计龄期，包括3d、7d、14d、 21d和28d几个龄期。
[0014] 6、按0.3mm/min的应变速率，测试各龄期试件的抗压强度，测试结果见表2。
[0015] 7、由表2发现，加入不同浓度氢氧化钠溶液，可得到不同强度的赤泥地质聚合物材 料。在3.5mol/L氢氧化钠溶液的激发下，常温下脱碱后赤泥和粉煤灰地质聚合物的强度最 高，28 d强度达20 MPa以上，可选为最优配比。
【主权项】
1. 一种常温下脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方，其特征在于以脱碱后赤泥和粉 煤灰为基本材料，配以碱溶液用于激发作用，配方组成按质量kg比表示如下： 脱碱赤泥 100 粉煤灰 100 碱溶液 80~100。2. 根据权利要求1所述的地质聚合物材料配方，其特征在于碱溶液为氢氧化钠溶液。3. 根据权利要求1所述的地质聚合物材料配方，其特征在于碱溶液的浓度为3.5mol/L。4. 一种如权利要求1所述的常温下脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料的制备方法，其 特征在于包括以下步骤： (1) 将脱碱后赤泥、粉煤灰自然风干，至含水量30%-35%，过0.3mm~0.6mm圆孔筛，装袋， 防潮;按要求配制不同摩尔浓度的氢氧化钠溶液； (2) 按质量比分别称量脱碱后赤泥、粉煤灰和氢氧化钠溶液，根据拌制实际情况，适度 调节； (3) 将脱碱后赤泥和粉煤灰加入搅拌机搅拌均匀，再倒入相应浓度的碱溶液搅拌5~10 分钟； (4) 将拌制均匀的脱碱后赤泥/粉煤灰和碱液拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢 制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动约10S至砂浆表面出浆，用油灰刀刮平； (5) 在常温25-30 °C条件下，将试件平放24小时脱模，养护至设计龄期； (6) 对不同龄期的试件进行抗压强度测试，根据强度测试结果选取最佳配方。
【文档编号】C04B12/00GK106007418SQ201610312394
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】聂庆科, 韩立君, 李华伟, 梁书奇, 王英辉, 贾向新, 于俊超, 秦禄盛
【申请人】河北建设勘察研究院有限公司