[发明专利]一种含水碳酸锰渣基液态胶凝材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含水碳酸锰渣基液态胶凝材料及其制备方法和应用，其方法为将80‑100质量份含水碳酸锰渣、300‑400质量份氧化锆研磨体、32‑40质量份水、112‑140质量份磷酸、8‑10质量份钛矿渣、8‑10质量份铁矿粉和2‑3质量份助磨剂装入搅拌球磨机中密封、研磨，除去研磨体，快速搅拌2‑4min，一步法得到含水碳酸锰渣基液态胶凝材料。制备出的含水碳酸锰渣基液态胶凝材料强度高，耐高温，耐腐蚀性强，力学性能优异。可用于隧道工程领域，解决了混凝土材料在高温下受热退化的问题。含水碳酸锰渣基液态胶凝材料耐高温性能优良，制备工艺简单，在降低成本的同时实现了资源的可持续利用。

技术领域

本发明涉及建筑胶凝材料技术领域，尤其涉及一种含水碳酸锰渣基液态胶凝材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着西部地区公路建设的步伐日益加快，深埋隧道工程数量增多。在地质条件复杂的埋深环境里修建工程，将面临着高地热、高地应力的问题，这些问题严重影响工程建设的正常进行。随着隧道工程的施工深度增加，高地热、高地应力问题已然成了本领域技术研究人员急需解决的问题。大量的研究表明，传统水泥基材料，在高温下受热会导致水泥材料退化，其主要表现为胶凝材料的质量减少、形成大量的孔洞和裂缝以及力学性能的降低。

近年来，智能手机、平板电脑、便携式笔记本等电子设备和新能源汽车的快速发展。用于生产电池正极材料的锰酸锂电解后生成碳酸锰渣废料在全球化工产业废料中占据不可小视的地位，新鲜的碳酸锰渣呈黑色泥糊状，其主要成分包括SiO₂,Al₂O₃等，同时含有大量可溶性Mn²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Ni²⁺等有害金属离子，属于Ⅱ类固体废弃物。利用含水碳酸锰渣制备胶凝材料工艺简单，能耗低，并且该胶凝材料具有突出的力学性能，化学稳定性和热稳定性，可以使用在建筑和道路领域的多孔保温材料，防火材料或防腐蚀材料。

公开号为CN107892531A的中国发明专利申请公开了一种隧道水泥砂浆的生产方法，该水泥砂浆是由砂骨料、快硬硫铝酸盐水泥、复合欧联剂、可分散乳胶粉、消泡剂、缓凝剂、纤维素醚、淀粉醚、抗裂纤维和减水剂制成，该发明在一定程度上改善了砂浆固有的硬脆性的缺点，提高了砂浆的抗开裂，但水泥砂浆耐热性能差，工艺复杂，不便于推广。

公开号为CN107417209A的中国发明专利申请公开了一种高强耐热混凝土的制备方法，该高强耐热混凝土是由水泥、不锈钢电炉渣、硅灰和无铅低熔点玻璃粉制成。该发明在一定程度上提高了耐热混凝土的抗压强度和残余强度。该方法性能优异，但成本过高。

公开号为CN110903046A的中国发明专利申请公开了一种用电解金属锰浸出渣制备建筑胶凝材料的方法，改善电解锰渣的活性能够充分激发它的胶凝性能，制得的建筑胶凝材料，可以做成水泥砌筑砂浆、抹灰砂浆、干混砂浆、外墙抹灰砂浆、免烧砖等，减少了水泥在胶凝材料中的掺量，能调节胶凝材料的凝结时间，强度高，健康环保，降低成本，提高企业的经济效益，但是制备工艺复杂，操作流程长。

上述三种胶凝材料均存在以下缺陷，制备工艺复杂、流程线长和经济性不高，所生产的胶凝材料不耐高温且热稳定性能差，在高温下胶凝材料易退化。

发明内容