[发明专利]一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用，所述气化渣基复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：（1）将气化渣与无机酸进行机械化学活化处理，得到活化料浆；（2）第一钙基固废与步骤（1）所得活化料浆进行第一机械混合，所得预混合料浆与第二钙基固废进行第二机械混合，得到混合料浆；（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料。本发明以气化渣作为原料，将酸活化与机械耦合除杂，通过批次加入钙基固废，实现了活性硅氧结构与铝酸盐重新配位，所得气化渣基复合胶凝材料可以替代52.5标号水泥，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及建工建材技术领域，具体涉及一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着煤气化技术的大规模推广，煤炭消耗量日益增加，其副产物低碳气化渣的产量也随之提高。当前，低碳气化渣的处理方式主要为堆存和填埋，一方面，造成了严重的生态环境污染，对人类身体健康构成威胁；另一方面，还造成了土地资源的浪费，无法达到可持续发展的目的。基于低碳气化渣具有玻璃相含量高、硅含量高等特点，可作为替代原料进一步制备胶凝材料。

目前采用固废制备胶凝材料，大多利用多种固废复配，通过碱和硅酸盐进行激发得到胶凝材料。CN 100340517A公开了一种碱激发碳酸盐/矿渣复合胶凝材料及其制备方法。以质量份数计，将0.5~2份外加剂加10~25份水稀释，并将30~50份矿渣粉加入到所制备的外加剂溶液中，搅拌均匀，然后加入30~65份模数为1.4~1.8，氧化钠和氧化硅质量浓度之和为45%~55%的激发剂，再加入50~70份边缘性碳酸盐矿粉，搅拌均匀后，制得碱激发碳酸盐/矿渣复合胶凝材料。

CN 1792973A公开了一种水硬性胶凝材料及其制备方法，组成原料包括：石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰各原料所占质量百分比为：石膏尾矿粉50-70，矿渣粉20-40，粉煤灰9-11；外加激发剂和早强剂，激发剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的0.8-1.2%，早强剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1.3-1.7%。以上发明通过矿渣粉等固废复配制备胶凝材料，但存在矿渣利用量大或碱激发剂用量大等缺点，生产成本较高。

气化渣作为较难以利用的铝硅酸盐固废，其反应活性低，主要通过与其他固废复配，通过碱激发制备胶凝材料。CN 113336516A公开了一种采用多元固废制备的胶凝材料及其协同调控方法，该胶凝材料由以下重量百分比的原料制成：熟料79.5%，赤泥4%，钢渣4%，脱硫石膏3.5%，高铝粉煤灰3.5%，煤气化渣1.5%，水4%；所述熟料由以下重量百分比的原料制成：锆渣35%，煤矸石35%，电石渣17%，高硫烟灰13%。但该方法中气化渣用量仅为1.5%，无法实现气化渣规模化利用，且制得胶凝材料的强度难以满足要求。

针对现有技术的不足，需要提供一种大掺量气化渣制备高强度复合胶凝材料的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气化渣基复合胶凝材料及其制备方法与应用，以气化渣为主要原料，采用无机酸对气化渣活化解离，并原位生成铝钙系列化学激发剂，进一步分批加入钙基固废促进铝硅酸盐胶凝，所述制备方法能耗物耗低，产品强度高，可替代水泥广泛用于混凝土、水泥制品、矿井充填等领域，实现了气化渣的全量化、规模化利用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种气化渣基复合胶凝材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将气化渣与无机酸进行机械化学活化处理，得到活化料浆；

（2）第一钙基固废与步骤（1）所得活化料浆进行第一机械混合，所得预混合料浆与第二钙基固废进行第二机械混合，得到混合料浆；

（3）步骤（2）所得混合料浆依次经浇注与养护处理，得到所述气化渣基复合胶凝材料；

步骤（1）所述机械化学活化处理包括转速与球磨时间均依次增加的第一活化段与第二活化段。