CN113683326A - 一种气硬性无机胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气硬性无机胶凝材料及其制备方法，所述制备方法包括：将含有蛇纹石矿物的原料进行干燥、破碎和粉磨处理，获得第一粉体；将含有碳酸盐的矿物进行干燥、破碎和粉磨处理，获得第二粉体；按预定质量比混合第一粉体和第二粉体，并加热煅烧，获得以活性硅酸镁为主要成分的第三粉体；将第三粉体粉磨处理后，获得气硬性无机胶凝材料。气硬性无机胶凝材料采用上述制备方法制备获得。本发明获得的气硬性无机胶凝材料硬化后具有孔隙率低、抗压强度大、耐水性强、防火性能好、耐温性能好等优点，在建筑材料工业中具有重要的用途。

Description

一种气硬性无机胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机胶凝材料技术领域，具体来讲，涉及一种气硬性无机胶凝材料和一种气硬性无机胶凝材料的制备方法。

背景技术

目前国内应用的无机胶凝材料如水泥、石灰和石膏等，其主要活性组分都是钙质胶凝材料，作为与钙同族的镁，部分镁质材料如硅酸镁、氧化镁等，一定情况下也具有很好的胶凝性，可以用于制备镁质胶凝材料。

无论水泥还是石灰，在生产过程中都会产生大量的CO₂，在温室效应日益严重的今天，如何减少碳排量，实现碳中和，已成为国家层面需要考虑的重大问题。

此外，国内大量的含蛇纹石的固体废弃物，因缺乏有效的资源化途径，目前只能堆存处理，在占用宝贵土地资源的同时，还对周边环境具有潜在污染，同时，这些含蛇纹石的固体废弃物，主要成分是镁和二氧化硅，经过一定的处理手段，可以转化为对环境无不良影响的活性胶凝材料，在实现消除环境安全隐患，变废为宝的同时，还可以避免资源的闲置和浪费，用其替代钙质胶凝材料，可有效减少钙质胶凝材料的碳排放，具有重要的经济、生态、环保和社会效益。

最新研究表明，镁质胶凝材料具有良好的抗压强度，低pH值(与传统硅酸盐水泥相比)等优点，以及水化产物煅烧可形成顽火辉石和橄榄石的特点，在建筑材料和耐火材料领域具有广阔的应用发展前景。但镁质胶凝材料的原料市场价格较高，同时生产这些原料也需要大量的能耗，不符合绿色环保理念。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种以含蛇纹石固体废弃物为原料制备获得以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料的方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种气硬性无机胶凝材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将含有蛇纹石矿物的原料进行干燥、破碎和粉磨处理，获得第一粉体；

将含有碳酸盐的矿物进行干燥、破碎和粉磨处理，获得第二粉体；

按预定质量比混合第一粉体和第二粉体，并加热煅烧，获得以活性硅酸镁为主要成分的第三粉体；

将第三粉体粉磨处理后，获得气硬性无机胶凝材料。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述含有蛇纹石矿物的原料可包括蛇纹岩、蛇纹石选矿尾渣、蛇纹岩废石、温石棉选矿尾矿、超基性岩型金属矿产选矿尾渣中的至少一种。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述含有碳酸盐的矿物可包括大理石、大理石固废、石灰石、石灰石固废、白云岩、白云岩固废、菱镁矿、以及菱镁矿固废中的至少一种。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述第一粉体和所述第二粉体的预定质量比可为(40～60)：(40～60)。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的制备方法的一个示例性实施例中，煅烧温度可为700℃～1100℃，煅烧时间可为5min～1.5h。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的制备方法的一个示例性实施例中，可在压力低于外界大气压5Pa～10Pa的负压环境下，完成所述干燥、破碎和粉磨处理。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述第一粉体的粒度可在150μm以下，所述第二粉体的粒度可在150μm以下，所述气硬性无机胶凝材料的粒度可为75μm以下。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的制备方法的一个示例性实施例中，按质量百分比计，所述第一粉体可包括25％～40％MgO、35％～40％SiO₂、2％～10％CaO、5％～15％Fe₂O₃、1％～5％Al₂O₃和8～15％H₂O+，所述第二粉体可包括15％～25％MgO、20％～40％SiO₂、15％～30％CaO、3％～12％Fe₂O₃、1％～5％Al₂O₃和8％～15％H₂O+。

本发明另一方面提供了一种气硬性无机胶凝材料，所述气硬性无机胶凝材料采用如上所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法制备而成，按质量百分比计，所述气硬性无机胶凝材料包括25％～40％MgO、35％～40％SiO₂、2％～20％CaO、2～15％Fe₂O₃和2～8％Al₂O₃。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的一个示例性实施例中，所述气硬性无机胶凝材料的孔隙率可为10％～30％，比表面积可为15m²/g～35m²/g。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

(1)本发明通过将含蛇纹石矿物的危险固体废弃物通过加热煅烧，获得了以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料，既有助于减少碳排量和环境污染，实现含蛇纹石矿物固废的资源化利用，有利于保护环境、节约土地资源，变废为宝，同时也为危险废物的无毒无害化处理提供了新思路，具有重要的生态、环境、经济和社会效益；

(2)以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料，拓展了胶凝材料的来源和范围，有助于推进国内基础设施建设，有效缓解城镇化过程中的建筑材料日益紧张的矛盾，同时有利地推动镁质胶凝材料的应用，积极响应了国家大力提倡和推广的固废材料资源化政策；

(3)本发明获得的气硬性无机胶凝材料硬化后具有孔隙率低(例如，孔隙率为10％～30％)、抗压强度大(例如，28d硬化体的强度抗压强度可达到25～65MPa)、耐水性强、防火性能好、耐温性能好等优点，在建筑材料工业中具有重要的用途。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的气硬性无机胶凝材料及其制备方法。

需要说明的是，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域普通技术人员而言，本文中的部分术语“压力”相当于压强。

目前国内建设方兴未艾，需要大量的无机胶凝材料，而国内主流无机胶凝材料主要是钙质胶凝材料，产品种类单一，以硅酸镁为代表的镁质胶凝材料具有优良的使用性能，但制作原料昂贵。与此同时，国内含蛇纹石矿物固废大量堆积，对环境带来了严重影响和危害，而蛇纹石矿物是重要的硅酸镁胶凝材料的原料，大量堆积的同时，不但占用大量的土地资源，而且还造成资源的闲置浪费。

针对以上特点，本发明提供了一种以含蛇纹石固体废弃物为原料制备获得的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料。这不但可以变废为宝，消耗大量的含蛇纹石固体废弃物，节约土地资源，降低对环境的影响和危害，而且还可以拓宽胶凝材料的范围，减少对水泥类胶凝材料的依赖，节能减排的同时，降低对石灰石和黏土挖掘和开采，从而保护生态和环境，具有广阔的市场前景和社会、经济效益。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种气硬性无机胶凝材料的制备方法。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的制备方法的一个示例性实施例中，一种气硬性无机胶凝材料的制备方法可包括以下步骤：

(1)将含有蛇纹石矿物的原料进行干燥、破碎和粉磨处理，获得第一粉体。

含有蛇纹石矿物的原料可包括蛇纹岩、蛇纹石选矿尾渣、蛇纹岩废石、温石棉选矿尾矿、超基性岩型金属矿产选矿尾渣中的至少一种。

第一粉体的主要矿物组成为蛇纹石，含少量但不限于滑石、磁铁矿、绿泥石、菱镁矿、橄榄石和辉石等。

进一步地，按质量百分比计，第一粉体可包括25％～40％MgO、35％～40％SiO₂、2％～10％CaO、5％～15％Fe₂O₃、1％～5％Al₂O₃和8～15％H₂O⁺。

进一步地，第一粉体的粒度可为45μm～150μm。若第一粉体的粒度过细(例如，粒度为25μm以下)，虽然有助于提升后期产品(也就是气硬性无机胶凝材料)的性能，但加工成本过高，性价比较低；若第一粉体的粒度过粗(例如，粒度为250μm以下)，将导致所制备的复合胶凝材料活性偏低，不利于实际应用。故第一粉体的粒度设置为45μm～150μm是一个最佳范围，在此范围内具有较好的性价比。例如，第一粉体的粒度可为45μm、55μm、75μm、85μm、105μm、125μm、150μm等。

另外，在压力低于外界大气压5～10Pa的负压环境下，完成所述干燥、破碎和粉磨处理。负压能够让车间外面的新鲜空气流入，车间内含有石棉纤维的粉尘通过专门的吸尘装置排放到固定地方，不会排放到车间外，从而降低环境污染。若负压大于10Pa，负压环境下对员工的健康会有影响，同时车间内风流动速度增加，易引起粉尘飞扬，室内空气补充不及，会表现为一种轻度真空状态。若负压小于5Pa，则负压效果不好。

(2)将含有碳酸盐的矿物进行干燥、破碎和粉磨处理，获得第二粉体。

含有碳酸盐的矿物可包括大理石、大理石固废、石灰石、石灰石固废、白云岩、白云岩固废、菱镁矿、以及菱镁矿固废中的至少一种。需要说明的是，固废是指固体废弃物，包括尾矿、尾渣、采矿剥离废石、岩石加工边角料等。

含有碳酸盐的矿物的主要矿物组成为方解石、白云石、文石、石灰石、菱铁矿、菱镁矿、铁白云石、黏土等。

含有碳酸盐的矿物破碎后形成的第二粉体的粒度可为45μm～150μm。若第二粉体的粒度过细(例如，粒度为25μm以下)，虽然有助于提升后期产品(也就是气硬性无机胶凝材料)的性能，但加工成本过高，性价比较低；若第二粉体的粒度过粗(例如，粒度为250μm以下)，将导致所制备的气硬性胶凝材料活性偏低，不利于实际应用。故第二粉体的粒度设置为45μm～150μm是一个最佳范围，在此范围内具有较好的性价比。例如，第二粉体的粒度可为45μm、55μm、75μm、85μm、105μm、125μm、150μm等。

进一步地，按质量百分比计，所述第二粉体可包括15％～25％MgO、20％～40％SiO₂、15％～30％CaO、3％～12％Fe₂O₃、1％～5％Al₂O₃和8％～15％H₂O⁺。

(3)按预定质量比混合第一粉体和第二粉体，混合均匀后置入煅烧炉中并加热煅烧活化，获得以活性硅酸镁为主要成分的第三粉体。

其中，第一粉体和第二粉体的预定质量比可为(40～60)：(40～60)，也就是2：3～3：2。例如，第一粉体和第二粉体的预定质量比可为2：3、1：1、3：2等。将第一粉体和第二粉体的预定质量比设定为(40～60)：(40～60)，可合理利用石棉尾矿资源。若第一粉体和第二粉体的预定质量比低于(40～60)：(40～60)(例如，预定质量比为20：80)，则含蛇纹石矿物的尾矿或尾渣资源利用率低，无法实现尾矿或尾渣资源的规模化综合利用；而当第一粉体和第二粉体的预定质量比高于(40～60)：(40～60)(例如，预定质量比为90：10)，则无法保证制备的气硬性无机胶凝材料的性能满足应用要求。

煅烧炉包括但不限于立窑、回转窑、预分解窑、悬浮窑等。煅烧温度可为700℃～1100℃，煅烧时间可为5min～1.5h。例如，煅烧温度可以为700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃等，煅烧时间可以为5min、15min、35min、45min、60min、75min、90min等。

煅烧的主要目的，是将主要含蛇纹石矿物原料的粉体转变为以活性硅酸镁粉体主要为氧化镁和氧化硅的非晶相产物，提高粉体的反应活性，同时含少量橄榄石晶相。若煅烧温度过低(例如，低于700℃)，非晶产物的转化率低，达不到煅烧目的；若煅烧温度过高(例如，高于1100℃)，则主要转化为晶体相，从而会显著降低胶凝材料的活性。煅烧时间亦如此，时间过短或过长，都会降低粉体的胶凝性。因此，700℃～1100℃是最佳煅烧温度范围，5min～1.5h是最优煅烧时间范围。

(4)将第三粉体粉磨处理后，获得以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料。

最终获得的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料的主要成分是非晶态二氧化硅、非晶氧化镁和氧化钙，此外还含有少量的橄榄石晶体。

进一步地，粉磨后的气硬性无机胶凝材料的粒度可以为10μm～75μm。若气硬性无机胶凝材料的粒度过细(例如，小于5μm)，虽然会提高胶凝材料活性，但增加原材料加工成本；若气硬性无机胶凝材料的粒度过粗(例如，大于100μm)，则明显降低复合胶凝材料的活性。当粒径处于10μm～75μm范围时，可以同时兼顾加工成本及性能，故有一个最佳粒径范围。

本发明另一方面提供了一种气硬性无机胶凝材料。

在本发明的气硬性无机胶凝材料的一个示例性实施例中，一种气硬性无机胶凝材料采用如上所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法制备而成。

按质量百分比计，该气硬性无机胶凝材料可包括25％～40％MgO、35％～40％SiO₂、2％～20％CaO、2～15％Fe₂O₃和2～8％Al₂O₃。

气硬性无机胶凝材料加水拌匀后具胶凝性，成型体经空气中养护固化为石状体，石状体的强度为5MPa～65MPa，初凝体积安定性好、吸水后不膨胀，不返霜，耐久性强。

气硬性无机胶凝材料的孔隙率高(10％～30％)，比表面积大(15m²/g～35m²/g)，其中含有碱性氧化钙和氧化镁活性组分，吸水和保水性强。掺入水泥砂浆，配成混合砂浆，可显着提高砂浆的和易性。

本发明的气硬性无机胶凝材料的胶凝固化机理如下：

气硬性无机胶凝材料中含有活性氧化硅SiO₂和活性氧化镁MgO，在水的作用下形成水化产物并具有胶凝性。

气硬性无机胶凝材料中活性SiO₂可与氧化钙反应形成片状或针状水化硅酸钙；活性氧化镁中的活性MgO和活性氧化硅SiO₂与CaO和硫酸镁同时反应可形成碱式硫酸镁和深化硅酸钙，等等。

因此，气硬性无机胶凝材料水化后可形成石状体。

本发明制备得到的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料加水拌匀后具有气硬性，成型养护后的固化体的密度为1.3g/cm³～2.2g/cm³，抗压强度可达到M5～M65。

经测试，本发明的气硬性无机胶凝材料具备以下特点：

(1)本发明获得的气硬性无机胶凝材料硬化后孔隙率较低(例如，孔隙率为10％～30％)，浆体硬化后内部孔隙率仅为石膏硬化体的50％左右，比表面积15m²/g～35m²/g，吸水和保水性强。掺入水泥砂浆，配成混合砂浆，可显着提高砂浆的和易性；其制品具有表观密度中等、强度中等、适应性广等特点；加入适量的水泥、矿渣等水硬性材料等，可显著改善制品的结构性能。

(2)本发明的气硬性无机胶凝材料依靠干燥和水化作用而硬化，经养护后，28d硬化体的强度抗压强度可达到25MPa～65MPa，硬化体遇水不会溶解溃散。因此，该胶凝材料硬化体可在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。硅酸镁胶凝材料不含可溶盐，硬化体淋雨(水)或吸潮后不返霜起白。

(3)本发明的气硬性无机胶凝材料在硬化过程中，蒸发掉的水分少，不引起体积明显收缩，不易出现干缩裂缝。硬化时体积变化小，浆体凝结硬化时不像石灰、水泥那样出现明显收缩，硬化体表面光滑饱满。硬化体吸湿性差，耐水性强；长期浸水，不会产生强度明显降低，抗冻性强。

(4)本发明的气硬性无机胶凝材料可以单独使用，也可掺入水泥、砂、纸筋、麻刀、玻璃纤维等材料，以增加机械强度，并可节约硅酸镁胶凝材料。

(5)本发明的气硬性无机胶凝材料具有较弱的碱性，在蒸养条件下，能与非晶态的活性氧化硅或活性氧化镁等反应，生成水硬性的产物，产生胶结。硅酸镁胶凝材料制品不含氯离子，对钢材无腐蚀性。因此，硅酸镁胶凝材料在建筑材料工业中具有重要的用途。

(6)本发明的气硬性无机胶凝材料常温下凝结硬化较慢。浆体的初凝和终凝时间都较长，一般初凝时间为30min至300min，终凝时间在5～12h以内，28d完全硬化。为满足施工要求，可视需要加入促凝剂，如铝酸钠、硫酸镁、水玻璃、碳酸(氢)钠及高铝水泥和硫铝酸盐水泥等，以提高其应用性能。

(7)本发明的气硬性无机胶凝材料防火性能好。硅酸镁胶凝材料制品在遇火灾时，吸热量高，并释放一定水汽，降低着火点温度，并在制品表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层，可有效减少火焰对内部结构的危害。制品在防火的同时自身不会遭到严重损坏。

(8)本发明的气硬性无机胶凝材料耐高温性好。硅酸镁胶凝材料硬化体具有良好的耐高温性能，在200℃～950℃加热1～3h后，硅酸镁胶凝材料硬化体的强度仍保持95％以上。

为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。

示例1

一种以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料的制备方法，可包括以下步骤：

S1、将蛇纹石选矿尾渣在压力低于外界大气压5Pa的负压条件下进行干燥、破粉碎，获得粒径为120μm～150μm的主要含蛇纹石矿物原料的第一粉体。其中，第一粉体的主要矿物组成为蛇纹石，同时含少量滑石、磁铁矿、绿泥石、菱镁矿、橄榄石和辉石。

按质量百分比计，第一粉体的主要化学组成为：26％MgO、40％SiO₂、10％CaO、14％Fe₂O₃、2％Al₂O₃和8％H₂O⁺。

S2、将方解石尾矿干燥、破碎、粉磨至120μm～150μm，获得第二粉体。

按质量百分比计，第二粉体的主要化学组成可以为：15％MgO、30％SiO₂、30％CaO、12％Fe₂O₃、5％Al₂O₃和8％H₂O⁺。

S3、将步骤S1获得的第一粉体和步骤S2获得的第二粉体按3：2的比例混合，混合均匀后置入煅烧炉中加热煅烧活化，煅烧温度为750℃，煅烧时间为60min，获得以活性硅酸镁为主要成分的第三粉体。

S4、将步骤S3获得的以活性硅酸镁为主要组分的第三粉体采用球磨机球磨6h，获得粒径45μm通过率58％，75μm通过率100％的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料。

将最终获得的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料与标准砂和水混合，成型养护28d后，所得固化体密度1.5g/cm³，抗压强度为M25。

气硬性无机胶凝材料硬化体遇水不会溶解溃散。因此，气硬性无机胶凝材料硬化体可在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。

气硬性胶凝材料加水拌匀后具胶凝性，成型体经空气中养护固化为石状体，石状体的强度为5MPa～65MPa，初凝体积安定性好、吸水后不膨胀，不返霜，耐久性强，孔隙率高(10％～30％)，比表面积大(15m²/g～35m²/g)，其中含有碱性氧化钙和氧化镁活性组分，吸水和保水性强。掺入水泥砂浆，配成混合砂浆，可显着提高砂浆的和易性。

示例2

一种以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料的制备方法，可包括以下步骤：

S1、将蛇纹石选矿尾渣在压力低于外界大气压8Pa的负压条件下进行干燥、破粉碎，获得粒径为45μm～80μm的主要含蛇纹石矿物原料的第一粉体。其中，第一粉体的主要矿物组成为蛇纹石，同时含少量滑石、磁铁矿、绿泥石、菱镁矿、橄榄石和辉石。

按质量百分比计，第一粉体的主要化学组成为：40％MgO、35％SiO₂、5％CaO、7％Fe₂O₃、3％Al₂O₃和10％H₂O⁺。

S2、将菱铁矿尾矿干燥、破碎、粉磨至45μm～80μm，获得第二粉体。

按质量百分比计，第二粉体的主要化学组成可以为：20％MgO、40％SiO₂、20％CaO、5％Fe₂O₃、1％Al₂O₃和14％H₂O⁺。

S3、将步骤S1获得的第一粉体和步骤S2获得的第二粉体按1：1的比例混合，混合均匀后置入煅烧炉中加热煅烧活化，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为10min，获得以活性硅酸镁为主要成分的第三粉体。

S4、将步骤S3获得的以活性硅酸镁为主要组分的第三粉体采用球磨机球磨10h，获得粒径为10μm～75μm，其中45μm筛通过率≥55％的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料。

将最终获得的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料与标准砂和水混合，成型养护28d后，所得固化体密度2.0g/cm³，抗压强度为M55。

示例3

一种以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料的制备方法，可包括以下步骤：

S1、将蛇纹石选矿尾渣在压力低于外界大气压10Pa的负压条件下进行干燥、破粉碎，获得粒径为80μm～120μm的主要含蛇纹石矿物原料的第一粉体。其中，第一粉体的主要矿物组成为蛇纹石，同时含少量滑石、磁铁矿、绿泥石、菱镁矿、橄榄石和辉石。

按质量百分比计，第一粉体的主要化学组成为：30％MgO、38％SiO₂、8％CaO、10％Fe₂O₃、5％Al₂O₃和9％H₂O⁺。

S2、将石灰石尾矿干燥、破碎、粉磨至80μm～120μm，获得第二粉体。

按质量百分比计，第二粉体的主要化学组成可以为：25％MgO、20％SiO₂、25％CaO、10％Fe₂O₃、5％Al₂O₃和15％H₂O⁺。

S3、将步骤S1获得的第一粉体和步骤S2获得的第二粉体按2：3的比例混合，混合均匀后置入煅烧炉中加热煅烧活化，煅烧温度为850℃，煅烧时间为30min，获得以活性硅酸镁为主要成分的第三粉体。

S4、将步骤S3获得的以活性硅酸镁为主要组分的第三粉体采用球磨机球磨10h，获得粒径为10μm～75μm，其中45μm筛通过率≥65％的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料。

将最终获得的以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料与标准砂和水混合，成型养护28d后，所得固化体密度1.8g/cm³，抗压强度为M40。

综上所述，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

(1)本发明通过将含蛇纹石矿物的危险固体废弃物通过加热煅烧，获得了以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料，既有助于减少碳排量和环境污染，实现含蛇纹石矿物固废的资源化利用，有利于保护环境、节约土地资源，变废为宝，同时也为危险废物的无毒无害化处理提供了新思路，具有重要的生态、环境、经济和社会效益。

(2)以活性硅酸镁为主要组分的气硬性无机胶凝材料，拓展了胶凝材料的来源和范围，有助于推进国内基础设施建设，有效缓解城镇化过程中的建筑材料日益紧张的矛盾，同时有利地推动镁质胶凝材料的应用，积极响应了国家大力提倡和推广的固废材料资源化政策。

(3)本发明获得的气硬性无机胶凝材料硬化后具有孔隙率低(例如，孔隙率为10％～30％)、抗压强度大(例如，28d硬化体的强度抗压强度可达到25～65MPa)、耐水性强、防火性能好、耐温性能好等优点，在建筑材料工业中具有重要的用途。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种气硬性无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

将含有蛇纹石矿物的原料进行干燥、破碎和粉磨处理，获得第一粉体；

将含有碳酸盐的矿物进行干燥、破碎和粉磨处理，获得第二粉体；

按预定质量比混合第一粉体和第二粉体，并加热煅烧，获得以活性硅酸镁为主要成分的第三粉体；

将第三粉体粉磨处理后，获得气硬性无机胶凝材料。

2.根据权利要求1所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述含有蛇纹石矿物的原料包括蛇纹岩、蛇纹石选矿尾渣、蛇纹岩废石、温石棉选矿尾矿、超基性岩型金属矿产选矿尾渣中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述含有碳酸盐的矿物包括大理石、大理石固废、石灰石、石灰石固废、白云岩、白云岩固废、菱镁矿、以及菱镁矿固废中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述第一粉体和所述第二粉体的预定质量比为(40～60)：(40～60)。

5.根据权利要求1所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，煅烧温度为700℃～1100℃，煅烧时间为5min～1.5h。

6.根据权利要求1所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，在压力低于外界大气压5Pa～10Pa的负压环境下，完成所述干燥、破碎和粉磨处理。

7.根据权利要求1所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述第一粉体的粒度在150μm以下，所述第二粉体的粒度为在150μm以下，所述气硬性无机胶凝材料的粒度为75μm以下。

8.根据权利要求1所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述第一粉体包括25％～40％MgO、35％～40％SiO₂、2％～10％CaO、5％～15％Fe₂O₃、1％～5％Al₂O₃和8～15％H₂O⁺，所述第二粉体包括15％～25％MgO、20％～40％SiO₂、15％～30％CaO、3％～12％Fe₂O₃、1％～5％Al₂O₃和8％～15％H₂O⁺。

9.一种气硬性无机胶凝材料，其特征在于，所述气硬性无机胶凝材料采用如权利要求1至8中任意一项所述的气硬性无机胶凝材料的制备方法制备而成，按质量百分比计，所述气硬性无机胶凝材料包括25％～40％MgO、35％～40％SiO₂、2％～20％CaO、2～15％Fe₂O₃和2～8％Al₂O₃。

10.根据权利要求9所述的气硬性无机胶凝材料，其特征在于，所述气硬性无机胶凝材料的孔隙率为10％～30％，比表面积为15m²/g～35m²/g。