CN115893879A - 一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法及胶凝材料 - Google Patents
一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法及胶凝材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法及胶凝材料，主要以大宗固废为原料，采用颗粒级配多级超细定向调节，界面调控改性工艺，制备高性能固废基超细特种复合胶凝材料。其配合比为40～100份的超细多元固废基混合料,0～60份固废基碱调和剂和额外1～5份的碱活化剂，其中，超细多元固废混合料包括矿渣、粉煤灰、钢渣、建筑垃圾、污泥焚烧灰、生活垃圾焚烧炉渣和磷石膏等固废材料中的2种或多种；固废基碱调和剂为赤泥、电石渣等碱性固体废弃物中的1种或多种；碱活化剂为碱金属氧化物、水玻璃中的1种或多种，本发明解决了大宗固废综合利用问题，缓解了水泥制造工业高能耗高碳排放造成的环境影响。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法及胶凝材料。
背景技术
据统计，水泥工业消耗了约5％的自然资源，使用了工业总能源总量的12％～15％，排放的二氧化碳约占总量的6％。自然资源的衰竭，高能耗高碳排放的环境影响严重制约了水泥工业的发展。基于此，采用大宗固废替换水泥制备高性能胶凝材料具有较好的经济环境效益。
矿渣、粉煤灰、污泥焚烧灰、生活垃圾焚烧炉渣、钢渣、磷石膏、赤泥和电石渣是常见的工业固体废弃物，矿渣、钢渣是提炼钢铁过程中产生的副产物，每生产一吨钢铁，会有0.3吨的矿渣和0.2吨的钢渣产生，据统计中国每年会生产2.4亿吨矿渣和超过一亿吨的钢渣；粉煤灰是火电厂排放的最主要的固体废弃物之一，是燃煤电厂经捕尘装置从烟气中收集而得到的细灰，近年来随着资源消耗量的增加，粉煤灰产量呈逐年上升趋势，2019年我国工业粉煤灰年产量约5.4×108吨，综合利用率为74.7％，但是总量巨大，已成为中国最大单一固体污染源；污水处理厂每天都会处理大量的污水从而会有大量的污泥产生，如果对污泥进行填埋处置不仅侵占宝贵的土地资源，而且破坏生态环境。目前，污泥焚烧处理工艺能最大程度实现无害化、减量化、能量回收等，成为我国污泥处理的主流技术之一。生活垃圾焚烧炉渣是垃圾焚烧生活垃圾的产物，由不燃物和少部分为燃烧的物质组成，如碎玻璃、碎瓷片和一些金属物质等，产量巨大，其体积是进场时的20％左右。赤泥是生产氧化铝产生的副产物，磷石膏是湿法制备磷酸工艺而产生的工业副产物。每生产一吨氧化铝将会产生1～2吨的赤泥，到2015年我国的堆存量已经达到了4亿吨；每生产1吨磷酸产生4.5～5.5吨磷石膏，现在我国每年有超7000万吨磷石膏产生，现在磷石膏的总量已经超过6亿吨。电石渣是电石水解得到乙炔的次生产物，主要成分与石灰非常相似，每1吨电石渣水解后可产生约10吨固体含量约为12％的电石渣浆，按此计算我国每年产生的电石渣高达4300万吨。这几种固体废物的产量大，且主要以堆存的方式为主，占用大量的土地资源，赤泥、磷石膏、矿渣、粉煤灰的颗粒细小，容易随风飘到空气中对环境造成污染，这些固体废弃物长期堆存里边的一些有害物质会随着雨水渗入到地下，对周围环境造成影响并影响地下水，对人类身体健康造成伤害。这些大宗固体废弃物难以处理，制约着城市的低碳发展，因此资源化利用这些固废迫在眉睫。
因此，本发明利用大宗固体废弃物(矿渣、粉煤灰、污泥焚烧灰、生活垃圾焚烧炉渣、钢渣、磷石膏、赤泥和电石渣)潜在的火山灰质活性，基于固废协同利用原理，开发了固废基超细特种复合胶凝材料，用于部分代替或者全部代替水泥，不仅可以提高固体废弃物的利用率，减少堆存问题，而且可以减少环境污染，减轻工业废弃物造成的环境负担，有利于建筑工业绿色可持续发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法，主要以大宗固废为原料，采用颗粒级配多级超细定向调节，界面调控改性工艺，制备高性能固废基超细特种复合胶凝材料。主要原理是利用钢渣、矿渣以及粉煤灰等潜在火山灰活性，协同处理建筑垃圾、污泥焚烧灰、生活垃圾焚烧炉渣和磷石膏等固体废弃物，利用赤泥和电石渣的强碱性作为固废碱性调和剂，降低碱激发剂用量，通过多级破碎粉磨，界面改性激发活性，促进水化反应时胶凝材料中Al酸盐和Si酸盐离子溶出，从而生成更多的水化产物，提高强度和耐久性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
固废基超细特种复合胶凝材料制备采用颗粒级配多级超细定向调节，界面调控改性，固废基配合比以重量份数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料,0～60份固废基碱调和剂和额外1～5份的碱活化剂，其中，所述超细多元固废混合料包括矿渣、粉煤灰、钢渣、建筑垃圾、污泥焚烧灰、生活垃圾焚烧炉渣和磷石膏等固废材料中的2种或多种；所述固废基碱调和剂为赤泥、电石渣等碱性固体废弃物中的1种或多种；且所述碱活化剂为碱金属氧化物、水玻璃中的1种或多种。
本发明中颗粒级配多级超细定向调节包括两级含水率控制，四级破碎均混粉磨工艺，其中，原料一级烘干控制含水率至5～8％，一级破碎控制粒径小于20mm，二级烘干控制含水率至1～3％，二级管式球磨控制粒径小于0.075mm，三级球磨均混将所述二级球磨产物及碱活化剂混合30～60s，四级超微细粉磨将混合物粉磨至比表面积大于700㎡/kg，所得即为固废基超细特种复合胶凝材料。
本发明中界面调控改性，包括二级管式球磨界面调控改性活化剂，具体为三乙胺、丙二醇、聚丙烯酸、二乙胺中的1种或多种，添加量为干重的0.5～1.5‰，四级超微细粉磨界面调控改性活化剂，具体为硅酸钠、氧化钙、聚偏磷酸钠中的1种或多种，添加量为干重的0.2～1.4‰。
本发明中固废基配合比以质量分数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料，具体为矿渣在多元固废基混合料中占比20～40％、建筑垃圾/污泥焚烧灰/生活垃圾焚烧炉渣/磷石膏在多元固废基混合料中占比60～80％，0～60份固废基碱调和剂，具体为赤泥/电石渣，额外1～5份的碱活化剂，具体为碱金属氧化物/水玻璃。
本发明中固废基配合比以质量分数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料，具体为钢渣在多元固废基混合料中占比30～50％、建筑垃圾/污泥焚烧灰/生活垃圾焚烧炉渣/磷石膏在多元固废基混合料中占比50～70％，0～60份固废基碱调和剂，具体为赤泥/电石渣，额外1～5份的碱活化剂，具体为碱金属氧化物/水玻璃。
本发明中固废基配合比以质量分数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料，具体为粉煤灰在多元固废基混合料中占比40～60％、建筑垃圾/污泥焚烧灰/生活垃圾焚烧炉渣/磷石膏在多元固废基混合料中占比40～60％，0～60份固废基碱调和剂，具体为赤泥/电石渣，额外1～5份的碱活化剂，具体为碱金属氧化物/水玻璃。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法，所述一种固废基超细特种复合胶凝材料以质量分数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料，0～60份固废基碱调和剂和额外1～5份的碱活化剂，其中，所述超细多元固废混合料包括矿渣、粉煤灰、钢渣、建筑垃圾、污泥焚烧灰、生活垃圾焚烧炉渣和磷石膏等固废材料中的2种或多种；所述固废基碱调和剂为赤泥、电石渣等碱性固体废弃物中的1种或多种；且所述碱活化剂为碱金属氧化物、水玻璃中的1种或多种。矿渣的化学成分和硅酸盐水泥相似，部分未完全释放的能量以化学键的形式被储存下来，在碱性条件下可以激发火山灰活性，反应生成C-S-H凝胶；粉煤灰内部具有较高反应活性，在碱性条件下，其惰性包覆层被破坏从而具有火山灰活性；钢渣中具有大量活性硅、铝元素，同样具有较高的反应活性；建筑垃圾在处理后同样具有反应活性，可以进行再水化反应；污泥焚烧灰中含有大量硅和少部分铝，在碱性条件下表现出较好的火山灰活性；生活垃圾焚烧炉渣中含有大量玻璃，磨细后同样具有较高的反应活性；赤泥具有高碱性以及较大的比表面积和部分潜在火山灰活性，磷石膏中含有大量的硫酸根，可以促进矿渣何赤泥中Al3+和Si4+离子溶出，促进生成更多的水化产物，而且硫酸根还可以和水化产物进一步反应生成钙矾石。在经过二级破碎加入的界面调控改性活化剂，于颗粒定向调节的过程中，显著降低磨粉的表面能，克服磨粉间的吸引力，减小粉碎阻力，防止糊球糊磨，提高磨粉的流动性，从而降低磨机功耗，提高粉磨效率。界面改性分子还会吸附在固体废弃物颗粒的裂纹内壁上，进一步进入到裂纹的表面,随着裂纹的形成和不断扩展，起到“楔子”的作用，不仅阻止裂纹闭合而且促使裂纹的扩大，从而加速断裂的产生。因此提高了活性。同时，在四级超微细粉磨过程中加入到界面调控改性活化剂能在细化物料表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小微细的、颗粒聚集的能力和机会，从而减少磨内粘球和糊衬板的现象，提高细粉物料的分散度，提高机械能的利用率，并进一步激发了固体废弃物的潜在活性，使得这几种固体废弃物通过激发剂可以生成C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、水滑石以及钙矾石等水化产物，形成结实的网络结构，提供强度。实现了固废的无害化处理、资源化利用，作为水泥的替代材料，具有很好的经济和环境效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法的流程图；
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。
本发明实施例提供一种固废基超细特种复合胶凝材料，矿渣的化学成分和硅酸盐水泥相似，部分未完全释放的能量以化学键的形式被储存下来，在碱性条件下可以激发火山灰活性，反应生成C-S-H凝胶；粉煤灰内部具有较高反应活性，在碱性条件下，其惰性包覆层被破坏从而具有火山灰活性；钢渣中具有大量活性硅、铝元素，同样具有较高的反应活性；建筑垃圾在处理后同样具有反应活性，可以进行再水化反应；污泥焚烧灰中含有大量硅和少部分铝，在碱性条件下表现出较好的火山灰活性；生活垃圾焚烧炉渣中含有大量玻璃，磨细后同样具有较高的反应活性；赤泥具有高碱性以及较大的比表面积和部分潜在火山灰活性，磷石膏中含有大量的硫酸根，可以促进矿渣何赤泥中Al3+和Si4+离子溶出，促进生成更多的水化产物，而且硫酸根还可以和水化产物进一步反应生成钙矾石。在经过二级破碎加入的界面调控改性活化剂，于颗粒定向调节的过程中，显著降低磨粉的表面能，克服磨粉间的吸引力，减小粉碎阻力，防止糊球糊磨，提高磨粉的流动性，从而降低磨机功耗，提高粉磨效率。界面改性分子还会吸附在固体废弃物颗粒的裂纹内壁上，进一步进入到裂纹的表面,随着裂纹的形成和不断扩展，起到“楔子”的作用，不仅阻止裂纹闭合而且促使裂纹的扩大，从而加速断裂的产生。因此提高了活性。同时，在四级超微细粉磨过程中加入到界面调控改性活化剂能在细化物料表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小微细的、颗粒聚集的能力和机会，从而减少磨内粘球和糊衬板的现象，提高细粉物料的分散度，提高机械能的利用率，并进一步激发了固体废弃物的潜在活性，使得这几种固体废弃物通过激发剂可以生成C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、水滑石以及钙矾石等水化产物，形成结实的网络结构，提供强度。实现了固废的无害化处理、资源化利用，作为水泥的替代材料，具有很好的经济和环境效益。
所述固废基超细特种复合胶凝材料按重量份数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料(包括矿渣、粉煤灰、钢渣、建筑垃圾、污泥焚烧灰、生活垃圾焚烧炉渣和磷石膏等固废材料中的2种或多种)和0～60份的固废基碱调和剂(包括赤泥、电石渣等碱性固体废弃物中的1种或多种)和额外1～5份的碱活化剂(包括碱金属氧化物、水玻璃中的1种或多种)的原因为：该配比制得的固废基超细特种复合胶凝材料中的活性化合物在最优比例范围内，此时反应活性更高。当所述固废基超细特种复合胶凝材料配比高于或低于给定值时，其性能将大打折扣。
作为一种可选的实施方式，所述一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法，其特征在于，所述颗粒级配多级超细定向调节包括两级含水率控制，四级破碎均混粉磨工艺，其中，原料一级烘干控制含水率至5～8％，一级破碎控制粒径小于20mm，二级烘干控制含水率至1～3％，二级管式球磨控制粒径小于0.075mm，三级球磨均混将所述二级球磨产物及碱活化剂混合30～60s，四级超微细粉磨将混合物粉磨至比表面积大于700㎡/kg，所得即为固废基超细特种复合胶凝材料。
作为一种可选的方式，所述一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法，其特征在于，所述界面调控改性，包括二级管式球磨界面调控改性活化剂，具体为三乙胺、丙二醇、聚丙烯酸、二乙胺中的1种或多种，添加量为干重的0.5～1.5‰，四级超微细粉磨界面调控改性活化剂，具体为硅酸钠、氧化钙、聚偏磷酸钠中的1种或多种，添加量为干重的0.2～1.4‰。
作为一种优选的实施方式，所述一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法，其特征在于，所述颗粒级配多级超细定向调节包括两级含水率控制，四级破碎均混粉磨工艺，其中，原料一级烘干控制含水率至6％，一级破碎控制粒径小于20mm，二级烘干控制含水率至2％，二级管式球磨控制粒径小于0.075mm，三级球磨均混将所述二级球磨产物及碱活化剂混合60s，四级超微细粉磨将混合物粉磨至比表面积大于1000㎡/kg，所得即为固废基超细特种复合胶凝材料。
作为一种优选的方式，所述的一种固废基超细特种复合胶凝材料，其特征在于，所述固废基配合比以质量分数计包括：50份的超细多元固废基混合料，具体为矿渣在多元固废基混合料中占比40％、建筑垃圾/污泥焚烧灰/生活垃圾焚烧炉渣/磷石膏在多元固废基混合料中占比60％，10份固废基碱调和剂，具体为赤泥/电石渣，额外2份的碱活化剂，具体为碱金属氧化物/水玻璃。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法，如图1所示，所述方法包括：
S1、将原材料经过一级烘干和一级破碎，控制含水率至5～8％，粒径小于20mm。将过筛的材料进行二级破碎和二级烘干；筛余材料则再次收集进行一级破碎。
S2、将经过一级破碎过筛的材料进行二级烘干和二级破碎，同时加入界面调控改性活化剂，控制含水率至1～3％，控制粒径小于0.075mm。将过筛的材料进行三级球磨均混；筛余材料则再次收集进行二级破碎。
S3、取上一步骤中40～100份的超细多元固废基混合料(具体为矿渣在多元固废基混合料中占比20～40％、建筑垃圾/污泥焚烧灰/生活垃圾焚烧炉渣/磷石膏在多元固废基混合料中占比60～80％)、0～60份固废基碱调和剂(具体为赤泥/电石渣)以及额外1～5份的碱活化剂(具体为碱金属氧化物/水玻璃)进行三级球磨均混30～60s。
S4、将经过三级球磨均混的材料进行四级超微细粉磨将混合物粉磨，同时加入界面调控改性活化剂，使处理后的材料比表面积大于700㎡/kg。
实施例1
1、在本实施例中，具体提供了一种固废基超细特种复合胶凝材料，具体实施方式包括：
S1、将原材料经过一级烘干和一级破碎，控制含水率至6％，粒径小于20mm。将过筛的材料进行二级破碎和二级烘干；筛余材料则再次收集进行一级破碎。
S2、将经过一级破碎过筛的材料进行二级烘干和二级破碎，同时加入三乙胺，控制含水率至2％，控制粒径小于0.075mm。将过筛的材料进行三级球磨均混；筛余材料则再次收集进行二级破碎。
S3、取上一步骤中60份的超细多元固废基混合料(具体为矿渣在多元固废基混合料中占比40％、磷石膏在多元固废基混合料中占比60％)、40份固废基碱调和剂(具体为赤泥)以及额外4份的碱活化剂(具体为水玻璃)进行三级球磨均混60s。
S4、将经过三级球磨均混的材料进行四级超微细粉磨将混合物粉磨，同时加入聚偏磷酸钠，使处理后的材料比表面积大于700㎡/kg。
实施例2
1、在本实施例中，具体提供了一种固废基超细特种复合胶凝材料，具体实施方式包括：
S1、将原材料经过一级烘干和一级破碎，控制含水率至7％，粒径小于20mm。将过筛的材料进行二级破碎和二级烘干；筛余材料则再次收集进行一级破碎。
S2、将经过一级破碎过筛的材料进行二级烘干和二级破碎，同时加入丙二醇，控制含水率至2％，控制粒径小于0.075mm。将过筛的材料进行三级球磨均混；筛余材料则再次收集进行二级破碎。
S3、取上一步骤中70份的超细多元固废基混合料(具体为矿渣在多元固废基混合料中占比40％、生活垃圾焚烧炉渣60％)、30份固废基碱调和剂(具体为电石渣)以及额外5份的碱活化剂(具体为氧化钠)进行三级球磨均混60s。
S4、将经过三级球磨均混的材料进行四级超微细粉磨将混合物粉磨，同时加入聚偏磷酸钠，使处理后的材料比表面积大于800㎡/kg。
所述一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法同实施例1。
实施例3
在本实施例中，具体提供了一种固废基超细特种复合胶凝材料，具体实施方式包括：
S1、将原材料经过一级烘干和一级破碎，控制含水率至5％，粒径小于20mm。将过筛的材料进行二级破碎和二级烘干；筛余材料则再次收集进行一级破碎。
S2、将经过一级破碎过筛的材料进行二级烘干和二级破碎，同时加入聚丙烯酸，控制含水率至3％，控制粒径小于0.075mm。将过筛的材料进行三级球磨均混；筛余材料则再次收集进行二级破碎。
S3、取上一步骤中100份的超细多元固废基混合料(具体为矿渣在多元固废基混合料中占比40％、建筑垃圾占比60％)、0份固废基碱调和剂以及额外3份的碱活化剂(具体为水玻璃)进行三级球磨均混50s。
S4、将经过三级球磨均混的材料进行四级超微细粉磨将混合物粉磨，同时加入聚偏磷酸钠，使处理后的材料比表面积大于850㎡/kg。
所述一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法同实施例1。
实施例4
在本实施例中，具体提供了一种固废基超细特种复合胶凝材料，具体实施方式包括：
S1、将原材料经过一级烘干和一级破碎，控制含水率至6％，粒径小于20mm。将过筛的材料进行二级破碎和二级烘干；筛余材料则再次收集进行一级破碎。
S2、将经过一级破碎过筛的材料进行二级烘干和二级破碎，同时加入聚丙烯酸，控制含水率至1％，控制粒径小于0.075mm。将过筛的材料进行三级球磨均混；筛余材料则再次收集进行二级破碎。
S3、取上一步骤中50份的超细多元固废基混合料(具体为矿渣在多元固废基混合料中占比20％、污泥焚烧灰80％)、0～60份固废基碱调和剂(具体为赤泥)以及额外3份的碱活化剂(具体为水玻璃)进行三级球磨均混50s。
S4、将经过三级球磨均混的材料进行四级超微细粉磨将混合物粉磨，同时加入聚偏磷酸钠，使处理后的材料比表面积大于1000㎡/kg。
所述一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法同实施例1。
对比例1
该对比例1中，除经过四级超微细粉磨将混合物粉磨至400㎡/kg外，其它均同实施例1。
对比例2
该对比例2中，除10％的氧化镁外，其它均同实施例2。
对比例3
该对比例3中，除超细多元固废基混合料由20％矿渣和80％磷石膏组成外，其它均同实施例3。
将各实施例和各对比例的样品进行性能分析，其中水灰比统一为0.5，养护条件为标准养护，性能结果如表1所示。
表1 不同配比下的具体实施例与对比例的性能比较
由表1数据可知：
对比例1中，由于组成材料中的比表面积减小，导致活性降低，因此性能变差。
对比例2中，由于10％氧化镁超过所需激发剂用量，残余的氧化镁在酸性条件下劣化，并且由于碱激发剂剩余，未参与地聚反应，从而弱化整体基质结构，导致强度降低，性能变差。
对比例4中，由于磷石膏含量较多，酸性较强，反应体系碱性环境减弱且磷石膏中大量的硫酸根会与矿渣反应生成的C-S-H凝胶再次反应生成大量钙矾石，钙矾石具有膨胀性使得结构变的疏松。
综上可知，本发明提供的一种固废基超细特种复合胶凝材料及其制备方法，矿渣的化学成分和硅酸盐水泥相似，部分未完全释放的能量以化学键的形式被储存下来，在碱性条件下可以激发火山灰活性，反应生成C-S-H凝胶；粉煤灰内部具有较高反应活性，在碱性条件下，其惰性包覆层被破坏从而具有火山灰活性；钢渣中具有大量活性硅、铝元素，同样具有较高的反应活性；建筑垃圾在处理后同样具有反应活性，可以进行再水化反应；污泥焚烧灰中含有大量硅和少部分铝，在碱性条件下表现出较好的火山灰活性；生活垃圾焚烧炉渣中含有大量玻璃，磨细后同样具有较高的反应活性；赤泥具有高碱性以及较大的比表面积和部分潜在火山灰活性，磷石膏中含有大量的硫酸根，可以促进矿渣和赤泥中Al3+和Si4+离子溶出，促进生成更多的水化产物，而且硫酸根还可以和水化产物进一步反应生成钙矾石。在经过二级破碎加入的界面调控改性活化剂，于颗粒定向调节的过程中，显著降低磨粉的表面能，克服磨粉间的吸引力，减小粉碎阻力，防止糊球糊磨，提高磨粉的流动性，从而降低磨机功耗，提高粉磨效率。界面改性分子还会吸附在固体废弃物颗粒的裂纹内壁上，进一步进入到裂纹的表面,随着裂纹的形成和不断扩展，起到“楔子”的作用，不仅阻止裂纹闭合而且促使裂纹的扩大，从而加速断裂的产生。因此提高了活性。同时，在四级超微细粉磨过程中加入到界面调控改性活化剂能在细化物料表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小微细的、颗粒聚集的能力和机会，从而减少磨内粘球和糊衬板的现象，提高细粉物料的分散度，提高机械能的利用率，并进一步激发了固体废弃物的潜在活性，使得这几种固体废弃物通过激发剂可以生成C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、水滑石以及钙矾石等水化产物，形成结实的网络结构，提供强度。实现了固废的无害化处理、资源化利用，作为水泥的替代材料，具有很好的经济和环境效益。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述固废基超细特种复合胶凝材料包括颗粒级配多级超细定向调节，界面调控改性，固废基配合比以重量份数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料,0～60份固废基碱调和剂和额外1～5份的碱活化剂，其中，所述超细多元固废混合料包括矿渣、粉煤灰、钢渣、建筑垃圾、污泥焚烧灰、生活垃圾焚烧炉渣和磷石膏等固废材料中的2种或多种；所述固废基碱调和剂为赤泥、电石渣等碱性固体废弃物中的1种或多种；且所述碱活化剂为碱金属氧化物、水玻璃中的1种或多种。
2.根据权利要求1所述一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述颗粒级配多级超细定向调节包括两级含水率控制，四级破碎均混粉磨工艺，其中，原料一级烘干控制含水率至5～8％，一级破碎控制粒径小于20mm，二级烘干控制含水率至1～3％，二级管式球磨控制粒径小于0.075mm，三级球磨均混将所述二级球磨产物及碱活化剂混合30～60s，四级超微细粉磨将混合物粉磨至比表面积大于700㎡/kg，所得即为固废基超细特种复合胶凝材料。
3.根据权利要求2所述一种固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述界面调控改性，包括二级管式球磨界面调控改性活化剂，具体为三乙胺、丙二醇、聚丙烯酸、二乙胺中的1种或多种，添加量为干重的0.5～1.5‰，四级超微细粉磨界面调控改性活化剂，具体为硅酸钠、氧化钙、聚偏磷酸钠中的1种或多种，添加量为干重的0.2～1.4‰。
4.一种固废基超细特种复合胶凝材料，所述复合胶凝材料应用于上述权利要求1-3任一项所述的固废基超细特种复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述固废基配合比以质量分数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料，具体为矿渣在多元固废基混合料中占比20～40％、建筑垃圾/污泥焚烧灰/生活垃圾焚烧炉渣/磷石膏在多元固废基混合料中占比60～80％，0～60份固废基碱调和剂，具体为赤泥/电石渣，额外1～5份的碱活化剂，具体为碱金属氧化物/水玻璃。
5.根据权利要求4所述的一种固废基超细特种复合胶凝材料，其特征在于，所述固废基配合比以质量分数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料，具体为钢渣在多元固废基混合料中占比30～50％、建筑垃圾/污泥焚烧灰/生活垃圾焚烧炉渣/磷石膏在多元固废基混合料中占比50～70％，0～60份固废基碱调和剂，具体为赤泥/电石渣，额外1～5份的碱活化剂，具体为碱金属氧化物/水玻璃。
6.根据权利要求5所述的一种固废基超细特种复合胶凝材料，其特征在于，所述固废基配合比以质量分数计包括：40～100份的超细多元固废基混合料，具体为粉煤灰在多元固废基混合料中占比40～60％、建筑垃圾/污泥焚烧灰/生活垃圾焚烧炉渣/磷石膏在多元固废基混合料中占比40～60％，0～60份固废基碱调和剂，具体为赤泥/电石渣，额外1～5份的碱活化剂，具体为碱金属氧化物/水玻璃。
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Application publication date: 20230404 Assignee: Hubei Hongmao slag micropowder Co.,Ltd. Assignor: INSTITUTE OF ROCK AND SOIL MECHANICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Contract record no.: X2024980005675 Denomination of invention: Preparation method and cementitious material of a solid waste based ultrafine special composite cementitious material Granted publication date: 20240206 License type: Common License Record date: 20240515 |