[发明专利]一种沙漠风积沙分选长石基碱激发胶凝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程用胶凝材料，特别是涉及一种用从沙漠风积沙中分选出来的长石在碱激发条件下制备得到的新型胶凝材料以及这种材料的制备方法。

背景技术

风积沙是被风吹而积淀下来的沙层，是沙漠侵占绿洲、沙漠扩张的触手。为了延缓沙漠扩张的脚步，减轻沙漠化危害，人们往往采取植树种草等防沙、固沙措施。近年来，随着工业化治沙、工业化用沙概念的提出，资源化利用风积沙正逐渐成为防沙、固沙的新举措。目前，利用风积沙做路基材料已经取得成功，相关技术已经得到了推广应用。

风积沙中最常见的组分为石英，不同地区的风积沙因来源不同而富含不同的其他矿物。内蒙古地区的风积沙除含石英外，还富含长石类矿物，这为该地区风积沙的深度利用及高附加值利用提供了必要条件。不仅如此，内蒙古地区风积沙数量庞大，横亘着浑善达克沙地、巴丹吉林沙漠、库布其沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地和科尔沁沙地等，其中巴丹吉林沙漠面积4.7万平方公里，是我国第三、世界第四大沙漠，这为风积沙的资源化利用提供了充足的资源保障。

风积沙中存在石英、长石等矿产资源，为了使其得以有效利用，人们开展了利用风积沙制备陶瓷砖、微晶玻璃及矿井用膏状充填材料、替代黏土及铁粉生产硅酸盐水泥熟料等研究，并申请了相关发明专利。例如，专利文献CN102211922公布了一种以乌审旗风积沙为主要原料，经球磨粉碎、过筛、除铁、成型、烧制等工序制备陶瓷砖的方法；专利文献CN1331058公布了以沙漠风积沙为主要原料，经溶制、水淬、结晶、抛摩等工序生产高质量微晶玻璃板的方法；专利文献CN102211916公布了一种以粉煤灰、风积沙为胶凝材料，并添加有增塑保水剂、激发剂、膨胀剂等外加剂的膏体充填材料组合物，该技术并不以风积沙为胶凝组分，而是将其作为骨料，因此为使充填材料凝结硬化而需掺用水泥等胶凝材料；专利文献CN1114569公布了一种在不改变原生产工艺的前提下以风积沙替代粘土质原料生产硅酸盐水泥熟料的方法。这些文献都是直接利用自然得到的风积沙，不分选其中的矿物，虽确实有效利用了风积沙，但也存在一些局限性，如利用风积沙制备陶瓷砖及微晶玻璃均需经历高温过程，故能耗高，且微晶玻璃制备工艺复杂（需经历熔制、水淬、结晶、抛磨等工艺步骤）、市场用量小，对风积沙的大规模化利用无明显意义。又如利用风积沙制备充填材料，因组分极多，该材料性能控制及性能稳定化存在一定问题，且因不能使风积沙产生胶凝性能而需额外添加高资能源消耗、高CO₂排放的水泥（5-10%）作为胶结组分，这使得绿色治沙的理念大打折扣。又如利用风积沙制备水泥熟料，不仅利用量（8-14%）有限，而且风积沙带入的碱等挥发性组分还会严重影响烧成工艺（如结皮堵塞烟道等）。

在将风积沙资源化用于玻璃及陶瓷行业时，对其石英、长石组分中的铁含量控制较严格（例如，陶瓷一级产品对长石的要求一般为Fe₂O₃＜0.2％）；在将风积沙资源化用于水泥熟料生产时，因长石矿物带入的碱对生产工艺的不利影响（易挥发的碱组分因富集、循环而造成烟道结皮、堵塞）及石英的低反应活性等也不得不考虑。因此，为了使风积沙的品质满足陶瓷、玻璃行业的要求，并使其石英、长石各自得到优化应用，人们对风积沙采取分选、除铁措施，分别得到石英精矿及长石精矿，这些精矿可以作为建筑材料、化工、石油、铸造等行业的原料。

另一方面，碱激发胶凝材料是一种低碳胶凝材料，因建筑材料工业尤其是水泥工业严峻的节能减排形势而使该类材料的研发、应用备受关注。该类材料因拥有抗硫酸盐侵蚀、快硬早凝、隔热防火等优异性能，其潜在应用领域包括海工工程、修补工程、保温工程等；该类材料以硅铝质物质（例如粉煤灰、矿渣等）为主要原料，在水玻璃、碱金属碳酸盐等激发剂的作用下而产生胶凝性；其无需像硅酸盐水泥那样经历高温煅烧过程，且不使用石灰石作为原料，因此其能耗及CO₂排放量远低于硅酸盐水泥。需着重指出的是，该类材料对原料的适应性强，不仅粉煤灰、矿渣等富含玻璃体的工业废渣及诸如伊利石等天然硅铝质矿物可作为其原料，而且对上述原料中的杂质组分（铁、镁、钛等）无特殊要求，这无疑为工业废渣、硅铝质矿物等潜在资源的大规模利用创造了有利条件。

经检索，未见以风积沙、长石及风积沙分选长石为原料制备碱激发胶凝材料的相关文献公开。

发明内容

本发明的目的在于充分利用风积沙资源，提供一种以风积沙分选长石为原料制备得到的碱激发胶凝材料。