CN115159880A

CN115159880A - 一种碱激发磷渣-赤泥clsm及其制备方法

Info

Publication number: CN115159880A
Application number: CN202210576325.9A
Authority: CN
Inventors: 张向东; 庞帅; 齐春晓; 耿杰; 田丽君; 国天源; 梁立东
Original assignee: Liaoning Technical University
Current assignee: Liaoning Technical University
Priority date: 2022-05-25
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2022-10-11

Abstract

一种碱激发磷渣‑赤泥CLSM及其制备方法，属于可控低强度材料技术领域。可控低强度材料为磨细磷渣50‑80%，赤泥10‑40%，矿渣10%，水/胶凝材料为0.37‑0.42，碱性激发材料电石渣，占胶凝材料8‑14%，将胶凝材料和碱激发材料电石渣混合后再与水溶液混合，就可制得可控低强度材料料浆。本发明利用磷渣微粉的火山灰活性和微集料填充效应，可以有效替代部分矿渣，提高了固体废弃的利用率，也达到了可控低强度材料的强度要求和流动性要求。该料浆可应用到管沟回填及路面路基垫层，具有一定的实用意义。

Description

一种碱激发磷渣-赤泥CLSM及其制备方法

技术领域

本发明涉及可控制低强度材料技术领域，尤其涉及一种碱激发磷渣-赤泥CLSM及其制备方法。

背景技术

随着人类社会经济繁荣发展，每年进行各种大量的管道建设，管道工程的回填速度和密实度直接影响工程的质量。以往使用回填土、其他松散材料或以水泥为胶凝材料制备的可控低强度材料，随着国家的环保整治，以往回填材料成本变高，因此利用固废资源回收再利用，可以有效达到资源充分利用。本发明利用黄磷渣、赤泥、电石渣三种固废材料，满足工程条件的同时，也满足绿色环保和节能减排的目的。

随着环保整治初见成效，国内黄磷产量同比恢复增长达到77.75万吨，而工业上每生产1t黄磷，就会产生8~10t的黄磷渣。目前国内对黄磷渣在建材行业中的应用展开了大量研究，证明黄磷渣有潜在火山灰活性，可通过碱激发方式处理黄磷渣。

我国作为氧化铝生产大国，每年排放的赤泥高达数百万吨。随着赤泥的堆存量越来越大以及对环境造成的污染越来越严重，最大限度地资源化利用赤泥已刻不容缓。体对大自然造成污染。目前，研究表明由于赤泥含有大量游离碱，碱性物质可以激发火山灰效应，而高用量细粒径的赤泥会导致体系产生较多的氢氧化钙晶体，使材料内部微孔量增多。因此适量的掺入赤泥对材料有一定的优化作用。

电石渣是电石法PVC工艺中电石水解制乙炔的副产物，其主要物相组成为Ca(OH)₂。电石渣的露天堆放不仅占用土地资源，而且由于其强碱性(pH＞12)还对土壤和水体造成污染。利用电石渣激发黄磷渣，机理是Ca(OH)₂与黄磷渣发生火山灰反应生成水化硅酸凝胶从而形成强度。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种碱激发磷渣-赤泥CLSM及其制备方法，本发明是对资源的充分利用，解决大宗固体废弃物难利用问题。

技术方案：本发明需要磨细磷渣微粉。

表1磷渣的化学成分（%）。

研磨：将水淬黄磷渣按《用于水泥和混凝土种的粒化电炉磷渣粉》GB/T26751-2011进行研磨筛选。

矿渣为S95矿渣微粉。

表2矿渣的化学成分（%）。

拜耳法赤泥。

表3赤泥的化学成分（%）。

研磨：将赤泥机械研磨1min，过0.075筛孔筛后使用。

PVC工艺电石渣。

表4电石渣的化学成分（%）。

一种碱激发磷渣-赤泥CLSM及其制备方法，包括以下步骤：

将制作材料按重量比例称量，其中胶凝材料的重量百分比分别为磨细磷渣微粉50-80%，赤泥10-40%；矿渣10%。

其中碱性激发剂电石渣占胶凝材料重量的8-14%，水/胶凝材料为0.37-0.42。

进一步的，所述的磷渣-赤泥可控低强度材料，将所需的磷渣放入粉磨机中磨至5-10min，得到的细粒径、高活性磷渣微粉，矿渣为S95级矿渣。

进一步的，所述的磷渣-赤泥可控低强度材料，将所需的赤泥放入粉磨机中磨至30s-1min，得到细粒径赤泥。

进一步的，所述的磷渣-赤泥可控低强度材料，将所需的碱性激发材料电石渣放入球磨机中磨至10-20min，得到细粒径电石渣。

进一步的，所述的磷渣-赤泥可控低强度材料，将胶凝材料和碱性激发材料混合后再与水溶液混合，就可制得磷渣-赤泥可控低强度材料料浆。

有益效果：磷渣进行处理后，细度改善，与未处理的磷渣相比，磷渣微粉的微集料效应、火山灰活性导致所述浆体中孔隙率减少，改善密实性，强度增加。加入赤泥后所述料浆中碱性离子含量增多，可促进地质聚合反应，可以水化产生硅铝酸盐产物提高浆体强度。在充分利用固体废弃物材料的情况下，达到了一定的强度要求和改善环境，达到绿色环保，利于工业生产。本材料未使用水泥，水泥对环境不利，使用了新的材料配置，节能，节省资源，还具有一定的创新研究。

表5可磷渣-赤泥可控低强度材料配比。

附图说明

图1为磷渣-赤泥可控低强度材料各龄期抗压强度曲线图。

具体实施方式

本发明的磷渣-赤泥可控低强度材料是将磷渣、矿渣、赤泥、碱性激发材料电石渣按照质量百分比混合而成。其制备方法是将磷渣、矿渣、赤泥、搅拌均匀；将胶凝材料和碱性激发材料电石渣混合后再与水溶液混合，就可制得可控低强度料浆。

实施例1：

本实施例提供磷渣-赤泥可控低强度材料，具体的配比为：1份矿渣，5份磷渣，4份赤泥，电石渣占胶凝材料重量的8%的，水/胶凝材料为0.4。

实施例2：

本实施例提供磷渣-赤泥可控低强度材料，具体的配比为：1份矿渣，6份磷渣，3份赤泥，电石渣占胶凝材料重量的10%的，水/胶凝材料为0.4。

实施例3：

本实施例提供磷渣-赤泥可控低强度材料，具体的配比为：1份矿渣，7份磷渣，2份赤泥，电石渣占胶凝材料重量的12%的，水/胶凝材料为0.4。

实施例4：

本实施例提供磷渣-赤泥可控低强度材料，具体的配比为：1份矿渣，8份磷渣，1份赤泥，电石渣占胶凝材料重量的14%的，水/胶凝材料为0.4。

有益效果：

固体废弃物大量掺入后可降低材料成本。

磷渣越细，粘聚性好，浆体强度越高。

磷渣作用机理分析：

磷渣粒径较细，具有微集料和火山灰性质，与氢氧化钙反应，生成水化产物。细粒径的磷渣可以填充在可控低强度材料结构中，使得可控低强度材料结构密实并增加强度。

赤泥作用机理分析：

赤泥提供的碱性离子，有利于激发地质聚合反应，可以水化产生硅铝酸盐矿物，提高可控低强度材料强度。

电石渣作用机理分析：

电石渣中的氢氧化钙与磷渣和矿渣中的活性二氧化硅反应生成水化硅酸钙凝胶，并填充了水化产物间的空隙，使总孔隙率减小，从而强度增加。

矿渣作用机理分析：

矿渣水化后生成沸石类矿物和水化硅酸钙凝胶，具有粘聚性，包裹在磷渣微粉表面，生成团聚物，有利于早期强度形成。随着时间和龄期的增长，不断生成水化产物填充孔隙。

Claims

1.一种碱激发磷渣-赤泥CLSM及其制备方法，其特征在于：所述CLSM组分由固态原料与液态原料组成；固态原料按照质量百分比由磨细磷渣微粉50-80%，赤泥10-40%，矿渣10%；碱激发材料电石渣的重量占胶凝材料百分比为8-14%；液态原材料为水，水/胶凝材料为0.37-0.42。

2.根据权利1所述的一种碱激发磷渣-赤泥CLSM及其制备方，其特征在于：所述赤泥包括拜耳法赤泥；所述电石渣包括PVC工艺电石渣。

3.根据权利1所述的一种碱激发磷渣-赤泥CLSM及其制备方，其特征在于：所述赤泥放入机械粉磨机中，得到的细粒径固体废弃物材料，粒径0.07mm以下，得到活性固体废弃物材料。

4.根据权利1所述的一种碱激发磷渣-赤泥CLSM及其制备方，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将权利要求一所述的固体废弃物原材料逐一放入机械粉磨机中进行研磨，得到试验初混料；

步骤2：按照设计质量配合比，对所述的一种碱激发磷渣-赤泥CLSM用到的固态原材料进行称量；

步骤3：将步骤2中称量好的固态原材料进行混合，使用玻璃棒匀速搅拌3min；

步骤4：按照设定的水/胶比，称量液态原材料水；

步骤5：将称量好的水加入放有固态原材料的搅拌容器中，得到利用电石渣碱激发的赤泥与自燃煤矸石粉可控低强度材料拌合物；

步骤6：使用玻璃棒匀速搅拌5min；

步骤7：将共混材料浇筑至40mm×40mm×40mm的三联试模中；

步骤8：试样制备完成后，放入标准养护箱中，养护箱温度设定在20℃±2℃，湿度≥95%，养护24h后进行脱模，拆模后继续在标准养护箱中养护至28d，得到一种碱激发磷渣-赤泥CLSM。