[发明专利]一种镁基地聚合物及其制备方法

说明书

本发明提供一种镁基地聚合物及其制备方法。所述镁基地聚合物按照重量百分比的组成为：硅铝相材料40～50％，镁质材料35～40％，酸性激发剂10～20％。制备方法包括以下步骤：按照上述质量配比配料，先将硅铝相材料和镁质材料混合陈化后依次干燥、粉磨；再加入酸性激发剂激发，凝结后脱模、养护既得。本发明提供了一种固体废弃物的利用方法，可以利用多种富含硅、铝元素的固体废弃物为原料，将巨量固体废弃物转化为可回收利用资源。本发明还提供了一种新型绿色胶凝材料，其制备方法简单，来源广泛，能耗低，排放少，可有效替代水泥等传统高能耗高排放的胶凝材料。

技术领域

本发明涉及凝胶材料制备技术领域，特别涉及一种镁基地聚合物及其制备方法。

背景技术

在2009年哥本哈根世界气候大会上，我国政府宣布2020年单位GDP碳排放将减少40％-45％。可见，节能减排、绿色环保将成为今后十几年或更长时间内我国各行业的工作重点。我国水泥产量占全世界水泥总产量的50％，生产耗能极大，单位耗能比世界平均水平高60％，占世界总耗能15％，水泥生产已成为最大的CO₂释放源。在全世界都在倡导建设节约型社会和构建和谐生态环境的背景下，基于硅酸盐水泥能耗高、污染环境严重及耐久性差的缺点，新型胶凝材料的研究开发无疑具有深远的现实意义。

地聚合物胶凝材料是一种新型胶凝材料，1978年由Joseph Davidovitts提出。作为一种新型的绿色胶凝材料，地聚合物材料具有良好的力学性能、稳定的耐久性能、耐高温性能及耐腐蚀性能。与水泥相比，地聚合物具有以下优势：(1)生产过程中不使用石灰石原料，因此CO₂排放量仅为硅酸盐水泥的1/5；(2)其制备过程无水泥工业的“两磨一烧”工艺，基本不排放粉尘，不提升PM_2.5水平；(3)生产过程基本无能耗。地聚合物生产采用常温常压制备工艺，不需要消耗能源；(4)使用固体废弃物作为原料，如粉煤灰、高炉炉渣、建筑垃圾、烧粘土、矿山尾矿等。(5)我国拥有世界上最大的菱镁矿储量，制备镁基地聚合物可充分利用该资源。因此，镁基地聚合物材料的提出为固体废物的资源化利用提供了一条有效的技术途径，在我国大力提倡可持续发展的今天更显示出巨大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型绿色环保的镁基地聚合物及其制备方法，以解决现有硅酸盐水泥存在的能耗高、污染环境严重及耐久性差等缺点，并且为固体废物的资源化利用提供一条新的技术途径。本发明的技术方案为：

第一个方面，本发明提供一种镁基地聚合物，所述镁基地聚合物按照重量百分比的组成为：硅铝相材料40～50％，镁质材料35～40％，酸性激发剂10～20％。

进一步地，所述硅铝相材料包括偏高岭土、粉煤灰、高炉矿渣、污泥、煤矸石中的一种或者多种混合。

进一步地，所述镁质材料包括氧化镁。

进一步地，所述酸性激发剂包括质量浓度在50～85％的磷酸溶液。

第二个方面，本发明提供上述镁基地聚合物的制备方法，包括以下步骤：按照上述质量配比配料，先将硅铝相材料和镁质材料混合陈化后依次干燥、粉磨；再加入酸性激发剂激发，凝结后脱模、养护既得。

进一步地，所述镁质材料通过菱镁矿、白云石矿、蛇纹石矿、冶金镁渣中的一种或者多种混合煅烧制备。

进一步地，所述煅烧过程的控制条件为：煅烧温度为700～1500℃，时间为0.5～1.5h。

进一步地，所述混合陈化过程的控制条件为：陈化温度不低于0℃，时间为24～72h。

进一步地，所述干燥过程的控制条件为：干燥温度为100～110℃，时间为6～8h。

进一步地，所述粉磨过程的控制条件为：粉磨颗粒尺寸为150μm以下。