[发明专利]一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法

说明书

本发明公开了一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，包括以下步骤：将燃煤渣与花岗岩石粉混合均匀，得到混合料A；将氧化钙与磷酸三钠混合均匀，配制成复合激发剂B；将混合料A和复合激发剂B混合后粉磨，得到胶凝材料前驱粉体；将胶凝材料前驱粉体与水玻璃、水混合均匀，随后成型养护得到固化成型的磷酸基地聚合物胶凝材料。本发明通过将混合料A钙化，加速可溶性硅铝组分的溶解和缩聚；通过磷酸三钠协同激发，丰富凝胶相的数量与种类，并抑制钙化产生的负面效应；花岗岩石粉的颗粒特性使其在粉磨中起到了磨矿介质的作用，在显著提高粉磨效率和早期强度的同时还能降低经济成本。

技术领域

本发明涉及胶凝材料的制备技术领域，尤其是涉及一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法。

背景技术

地聚合物胶凝材料是碱激发材料，在碱溶液中能够较好的激发出原料的活性，使其发生一系列的反应进而在空间上形成具有硅-氧-铝三维网状结构的凝胶相。与制备普通硅酸盐水泥过程相比，碱激发胶凝材料的原材料处理方法简单，制备过程具有低能耗、低排放、低成本的特点。目前，在传统地聚合物的基础上进一步发展了磷酸基地聚合物，传统地聚合物中的电荷补偿阳离子在磷酸基地聚合物中不是必需的，因为这一任务可由[PO₄]^3-四面体来完成的。因此，分子结构内的电荷平衡可以在没有其他阳离子参与的情况下实现。这种形成机理使含磷酸盐的地聚合物具有更光滑、更致密的凝胶结构和低泛霜、低介电损耗的特点，显著提高了地聚合物的应用性能。但是目前磷酸基地聚合物的应用存在较大的局限性，大多应用在磷酸的酸性条件以及磷酸盐与氢氧化钠共用的强碱体系下并作用于高活性的偏高岭土、粉煤灰和硅灰等，磷酸基地聚合物的作用原理在温和环境下及低活性固体废弃物上的应用亟待探索。

燃煤渣是工业燃煤锅炉行业中煤在燃煤锅炉中燃烧后残余的废渣。由于利用途径有限，许多未被利用的燃煤渣露天堆放。如果不进行资源化处理，不仅需要占用大量的土地，甚至会引起火灾，也给周边的环境带来了危害和安全隐患。花岗岩石粉是花岗岩石材在工业利用的过程中产生的粉末废料，若不经过收集、处理就随意排放，会对农作物的生长产生抑制，板结农田，使人和动物产生呼吸道疾病，危害极大。因此，如何大量消耗掉堆积的燃煤渣和花岗岩石粉，成为当前固体废弃物资源化利用领域研究的重难点。

燃煤渣和花岗岩石粉含有较高的硅铝组分，但由于其大多稳定存在于石英、莫来石或长石的晶格结构中，只有部分存在于玻璃相中，导致硅铝组分的溶解速度缓慢，短时间内能够提供的凝胶组分较少，制备出的胶凝材料强度较差，极大程度地限制了燃煤渣和花岗岩石粉的利用。中国专利CN202110974024.7和CN202110974810.7公开了两种对燃煤渣和花岗岩石粉大规模利用并制备胶凝材料的方法。但是上述两种利用方式仍然沿用了高温焙烧的活化手段，并在氧化钙+氢氧化钠的强碱体系下才能实现原料中活性硅铝的浸出并利用了多种复杂的药剂联合增强才得到了性能优异的胶凝材料，因此很大程度上限制了该项技术的工业化推广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，解决现有技术中燃煤渣或花岗岩石粉的利用能耗高、制备流程复杂的技术问题。

本发明的第一方面提供一种利用低活性固体废弃物制备磷酸基地聚合物的方法，包括以下步骤：

配制原料：将燃煤渣与花岗岩石粉混合均匀，得到混合料A；

配制化学药剂：将氧化钙与磷酸三钠混合均匀，配制成复合激发剂B；

机械活化：将混合料A和复合激发剂B混合后粉磨，得到胶凝材料前驱粉体；

制备净浆：将胶凝材料前驱粉体与水玻璃、水混合均匀，得到净浆；

成型养护：将净浆进行成型养护，得到固化成型的磷酸基地聚合物胶凝材料。