[发明专利]电导率可调控碱激发锰渣基复合半导体胶凝材料的制备

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料的制备及其固体废弃物资源化利用领域，具体涉及电导率可调控碱激发锰渣基半导体胶凝材料的合成方法。

背景技术

锰渣是由锰铁合金冶炼过程中高温炉渣经水淬冷却而成，锰渣的排放量约为锰铁合金产量的2～2.5倍[1]，排放量巨大。目前全国锰渣年排放量约2000万t，至今累计堆积已超过1亿吨[2]，而锰渣利用率较低，常年累积的废渣占用土地且严重污染环境。

锰渣的主要应用途径是制备复合水泥[3]、水泥砂浆[2，4，5]、保温墙材料[6]、沥青混合料[7]、近年来，利用锰渣与其它种类渣混合制备新型的碱激发锰渣基胶凝材料亦有大量报道[8-15]。宋旭艳等利用碱性激发剂、水泥共同激发锰渣-矿渣体系，制备出碱激发胶凝材料，并对该胶凝材料的力学性能及水化过程进行了探讨[8]。马帅等以锰渣、矿渣、煅烧高岭土为原料，锰渣掺量在80％时，制备的地质聚合物具有良好的力学性能[9]。王冲等报导了碱-矿渣-锰合金渣胶凝材料的制备，研究结果表明，随着锰渣掺量增加，碱-矿渣-锰渣胶凝材料的强度总体呈降低趋势；提高锰渣细度，所制备的胶凝材料强度亦随之增加；碱激发下磨细锰合金渣具有一定的水化硬化活性，其活性低于磨细矿渣[10]。刘荣进等人研究了石膏、石灰混合激发，可有效改善锰渣-钢渣细料砂浆的早期强度[11]。赵艳荣等利用拜耳法赤泥激发锰渣对其活性进行了研究，研究结果表明拜耳法赤泥中的碱能加速锰渣中玻璃体的溶解，促进锰渣的早期水化，提高早期强度和后期的抗折强度[12]。马帅等人以矿渣和锰渣分别作为地聚物的主要原料，研究其在海水侵蚀中的耐久性，结果表明：海水侵蚀对地聚物的结构和质量总体影响都不大，侵蚀90d后的掺有矿渣的地聚物抗折、抗压强度分别为8.56、120.2MPa；掺有锰渣的地聚物的抗折、抗压强度分别为6.09、104.3MPa，具有较好的力学性能[13]。陈平等的中国专利(CN1013238029A)公开了一种锰渣基地质聚合物胶凝材料的制备方法，其中固体组分由锰渣50～90％、高岭土10～50％混合粉料组成，以水玻璃、KOH、NaOH等为激发剂，搅拌均匀后成型、养护即可，所制备的该材料具有较强的抗海水侵蚀性能[14]。张杰等的中国申请专利(CN103130479A)公开了一种锰渣制备矿物聚合物材料的配方及生产工艺，该配方以锰渣、铝质岩、高岭土及氧化钙为原料，在水玻璃等碱激发剂的作用下，搅拌均匀，浇筑成型养护而成，其中原料的配方比为锰渣：铝质岩：高岭土：石英砂：氧化钙＝1：0.75：0.3：0.25：0.23；锰渣矿物聚合物材料30d的抗压强度为15.68MPa[15].

综上所述，发明人通过系统查阅了大量的国内外文献资料及专利，没有发现任何有关导电碱激发锰渣基半导体复合材料制备方法的报道。

以下是发明人给出的主要参考文献：

[1]廖桂如，锰铁高炉矿渣的处理与利用，环境工程，1(1994)54-56。

[2]邹小平，陈平，刘荣进，韦家崭，赵艳荣，复合胶材制备多孔锰渣保温砂浆的试验研究，新型建筑材料11(2014)5-8。

[3]明阳，陈平，郭一锋，刘荣进，易斌，利用锰渣、矿渣、石灰石制备复合水泥，水泥工程2(2012)76-78。

[4]陈平，邹小平，刘荣进，等.复掺锰渣微粉与粉煤灰干混砂浆的试验研究，混凝土与水泥制品，(9)(2013)65-67。

[5]邹小平，陈平，马清清，等.水淬锰渣微粉干混砂浆的力学性能研究，混凝土，6(2013)104-106。

[6]郭一锋，陈平，郭雯文，等.微孔锰渣制作保温墙材的生产工艺研究，新型建筑材料9(2011)48-50。

[7]樊向阳，黄琼念，覃峰，何壮彬，锰渣矿粉沥青混合料物理力学性能的试验研究，广西科技大学学报1(2014)40-43。

[8]宋旭艳，杨末丽，韩静云，郜志海，碱激发锰渣矿渣胶凝材料的力学性能及水化过程研究，混凝土与水泥制品，3(2010)9-12。

[9]马帅，陈平，用锰渣制备地质聚合物的研究，混凝土，10(2008)80-83。

[10]王冲，万朝均，王智，张龙棒，碱-矿渣-锰合金渣胶凝材料的研制，土木建筑与环境工程，32(2010)136-140。

[11]刘荣进，王英，陈平，覃定晓，姚赟，凌逢秒，激发水淬锰渣与钢渣的活性用作细掺料砂浆的试验研究，路基工程2(2011)67-69。

[12]赵艳荣，陈平，侯国龙，张俊峰，利用拜耳法赤泥激发锰渣活性的研究，非金属矿6(2014)19-21。