[发明专利]一种使用惰性物料的凝石生产工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用惰性固体废弃物大规模生产胶凝材料的工艺及设备组合，属于环境保护领域及建筑材料领域，更确切地说，涉及一种大量利用惰性硅铝质固体废弃物制备凝石的工艺及设备组合。

背景技术

人们对环境友好及高性能胶凝材料的追求，使得利用固体废弃物制备新型胶凝材料的研究成为一个热点。我国科研工作者自八十年代以来，对碱激发胶凝材料、混凝土以及地质聚合物作了一系列优异的研究工作，目前我国利用固体废弃物制备胶凝材料的研究工作也在国际上得到了认可。

发明人前期对此进行了大量工作。以清华大学孙恒虎教授为首的研究团队从地质学和矿物学角度出发，深入分析了天然砾岩和火山灰沉积岩的形成过程，并结合胶凝材料的科学技术研究及应用，发明了一种新型胶凝材料——凝石。凝石的理论与技术是完全跳出了传统水泥的框架，吸取了地质聚合物和碱激发水泥研究与生产应用中的有益成果与成功经验，依据大地成岩理论和自然界相容原理，以主体和配体的二元组分设计和结构设计为核心，初步形成了新的硅铝基胶凝材料的理论体系与技术体系。在仿地学理论的指导下，凝石在理论体系、产业化技术、产品应用等方面的研究得到了迅速发展。

专利CN 1415567A公开了一种凝石二元化湿水泥及其用途，其中采用大掺量废渣，例如矿渣、钢渣、粉煤灰等湿法制备凝石胶凝材料的方法。这种方法可以总结为“一磨湿制备”的方法，其原材料主要是具有潜在胶凝活性的高温固体废弃物，还不能解决通常条件下活性较低的惰性固体废弃物的利用问题。

专利CN 1887764A和专利CN 1887763A公开了一种预处理尾矿、黄河砂/淤泥，由其获得凝石胶凝材料及他们的制备方法。该专利突出之处是提出了采用热液蚀变(200～900)原理提高惰性固体废弃物尾矿、黄河砂、淤泥的潜在胶凝活性，并制备凝石的方法。该专利采用热液蚀变的方法是依据地质作用中热液蚀变作用原理而发明的。地质作用过程中热液蚀变无处不在，是地壳中矿物成分发生改变的最重要的作用。热液蚀变的原理是在200～900℃的环境下使物料中挥发份脱出并破坏晶格结构；同时，在这些组分的脱除过程所释放出的强极性物质与具有活泼离子的物料对近邻物料表面的结构，如Si-O(Al-O)四面体网络，存在多种离子的复合协同作用，并产生强烈的腐蚀作用，从而使物料晶格畸变度及晶格缺陷增加，结构断键或解聚，从而使整个蚀变物料混合体系的胶凝活性增强，并为随后的溶蚀、解聚、迁移打下基础。但是，这两个专利侧重于制备过程中的物料组成设计和基本原理介绍，缺乏对应用该技术实现规模化生产的系统工艺方法。

目前其它对惰性硅铝质物料利用的方法中，主要是用作填料或铺路，但该法附加值低，利用范围有限。在用其制备高附加值的胶凝材料方面，专利CN 1539782A公开了一种粉煤灰水泥及生产工艺，专利CN 1319902C公开了一种生产混合水泥的方法，但这些专利仍然局限于利用具有潜在胶凝活性的固体废弃物，如粉煤灰、高炉矿渣等；对石英等惰性物质的利用，也采用简单的细碎方法将增加其活性，但这种方法能耗高、效果有限，还不能够实现规模化生产。

发明内容

本发明目的是利用惰性固体废弃物制备凝石胶凝材料进行规模化生产，该方法一方面要能够适合惰性硅铝质物料热液蚀变预处理系统的工艺，另一方面要满足凝石胶凝材料制备的工艺和方法。

以上目的通过以下措施来达到：

本发明的突出之处是通过热液蚀变方法提高惰性硅铝质物料的活性，使之满足凝石胶凝材料原料的要求，从而实现对大量惰性硅铝质固体废弃物的利用。

在热液蚀变处理工艺与传统凝石一磨制备工艺衔接方面，向前通过稳流仓与凝石原料细碎工艺结合；向后通过蚀变料仓与半成品配料工艺结合。

热液蚀变的原理是在低温环境下(200～900℃)使物料中挥发份脱出并破坏晶格结构；同时，在这些组分的脱除过程所释放出的强极性物质与具有活泼离子的物料对近邻物料表面的结构，如Si-O(Al-O)四面体网络，存在多种离子的复合协同作用，并产生强烈的腐蚀作用，从而使物料晶格畸变度及晶格缺陷增加，结构断键或解聚，从而使整个蚀变物料混合体系的胶凝活性增强。可见，蚀变效果的关键取决于不同颗粒之间，以及颗粒与释放的挥发份之间的接触程度和接触面积。因此，严格控制惰性硅铝质物料和蚀变料的细度和混匀效果是产生很好蚀变效果的关键。