CN117567087A - 一种利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于多孔地质聚合物制备技术领域，具体涉及一种利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，包括如下步骤：1)将赤泥烘干后，研磨成过100目筛的赤泥微粉；2)将超细高铝铁尾矿和赤泥微粉混合均匀，得到混合物A，并使得混合物A中硅和铝摩尔数比为1.5‑2.5；3)向混合物A中加入过碳酸钠，并混合均匀，得到混合物B；4)向混合物B中加入水，搅拌得到混合浆料；5)将混合浆料浇入模具，养护，得到地质聚合物多孔材料。本发明以难于在建材行业利用的目数低于300目的超细高铝铁尾矿和制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物赤泥为主要原料，利用过碳酸钠作为集发泡和碱激发为一体的添加剂，可制备能够在建材行业利用的地质聚合物多孔材料。
Description
技术领域
本发明属于多孔地质聚合物制备技术领域，具体涉及一种利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法。
背景技术
超细铁尾矿是矿山开采过程中产生的一种固体废物，主要由矿石精选后剩下的粒度小于250目的废弃物组成。超细高铝尾矿由于粒度较小(低于300目)且硅含量相对较低，无法在制砖，水泥熟料和混凝土添加剂等方面应用。而超细尾矿的排放会占用大量土地，也会对环境造成一定污染压力。因此，如何将超细尾矿资源化利用，减少其对环境的污染，已经成为了当前研究的热点之一。
多孔地质聚合物是一种具有高比表面积、低密度、优良的吸附性能等优点的新型材料，广泛应用于环保、能源、化工等领域。目前，多孔地质聚合物的制备方法主要有溶胶-凝胶法、模板法、发泡法等。利用超细尾矿制备多孔地质聚合物是当前研究利用途径之一。经检索：
公开号为CN109574558A的中国专利文献公开了一种利用铁尾矿制备多孔地质聚合物材料的方法，但是其中使用的尾矿为高硅尾矿，主要为粒径大于300目部分。
公开号为CN108640547B的专利中国专利文献公开了一种铁尾矿\偏高岭土基地质聚合物及其制备方法，但是其中铁尾矿粒径小于60目，其他主要原料为偏高岭土，氢氧化钠和水玻璃。
公开号为CN115321886A的专利中国专利文献公开了一种以生石灰为添加剂的铁尾矿基地质聚合物及其制备方法，但是其中并未指出铁尾矿中硅/铝比，而这一数值对于地质聚合物的固化成型后的机械性能至关重要，该技术方案的启发性有限。
通过上述文献可以发现当前并未有利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物材料的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，以难于在建材行业利用的目数低于300目的超细高铝铁尾矿和制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物赤泥为主要原料，通过加入集发泡和碱激发为一体的添加剂，混合均匀后在一定条件下养护后即得多孔地质聚合物材料。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
本发明提供一种利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，包括如下步骤：
1)将赤泥烘干后，研磨成过100目筛的赤泥微粉；
2)将超细高铝铁尾矿和赤泥微粉混合均匀，得到混合物A，并使得混合物A中硅和铝摩尔数比为1.5-2.5；
3)向混合物A中加入过碳酸钠，并混合均匀，得到混合物B；
4)向混合物B中加入水，搅拌得到混合浆料；
5)将混合浆料浇入模具，养护，得到多孔地质聚合物材料。
进一步地，如上所述利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，步骤1)中，赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物。
进一步地，如上所述利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，步骤2)中，超细高铝铁尾矿的粒度低于300目。
进一步地，如上所述利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，步骤2)中，超细高铝铁尾矿由于粒度较小(低于300目)且硅含量相对较低，无法在制砖，水泥熟料和混凝土添加剂等方面应用。
进一步地，如上所述利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，步骤3)中，过碳酸钠的加入量为混合物A质量的2-3％。
进一步地，如上所述利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，步骤4)中，水的加入量为混合物B质量的40-45％。
进一步地，如上所述利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，步骤5)中，养护的具体操作为：将混合浆料浇入模具后振实，聚乙烯膜密封，先在60℃温度下养护12h，然后室温下养护至规定龄期。
本发明还提供一种多孔地质聚合物材料，采用上述的方法制备得到。该多孔地质聚合物材料能够应用在制砖，水泥熟料和混凝土添加剂等方面。
本发明的有益效果是：
1、本发明以难于在建材行业利用的目数低于300目的超细高铝铁尾矿和制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物赤泥为主要原料，通过加入集发泡和碱激发为一体的添加剂，混合均匀后在一定条件下养护后即得能够在建材行业利用的多孔地质聚合物材料，实现了对两种较难利用工业固废的再生利用。
2、本发明利用过碳酸钠作为集发泡和碱激发为一体的添加剂，简化了工艺配方和控制流程，便于工业化生产。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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他的附图。
图1为实施例1中所制备多孔地质聚合物材料的光学显微镜照片；
图2为实施例1中所制备多孔地质聚合物材料的微观照片；
图3为实施例2中所制备多孔地质聚合物材料的光学显微镜照片；
图4为实施例2中所制备多孔地质聚合物材料的微观照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的具体实施例如下：
实施例1
一种利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，包括如下步骤：
1)将赤泥烘干后，研磨成过100目筛的赤泥微粉；其中，赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物。
2)将超细高铝铁尾矿和赤泥微粉混合均匀，得到混合物A，并使得混合物A中硅和铝摩尔数比为1.5。其中，超细高铝铁尾矿的粒度低于300目。
3)向混合物A中加入过碳酸钠，并混合均匀，得到混合物B；其中，过碳酸钠的加入量为混合物A质量的2％。
4)向混合物B中加入水，搅拌得到混合浆料；其中，水的加入量为混合物B质量的45％。
5)将混合浆料浇入模具，养护，得到多孔地质聚合物材料。其中，模具为多孔砖抗压强度测试时常用的标准模具；养护的具体操作为：将混合浆料浇入模具后振实，聚乙烯膜密封，先在60℃温度下养护12h，然后室温下养护至规定龄期。
对多孔地质聚合物材料样品进行强度检测，其结果如表1所示：
表1
养护28d后的多孔地质聚合物材料样品，其光学显微镜照片和微观照片分别如图1和图2所示。
实施例2
一种利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，包括如下步骤：
1)将赤泥烘干后，研磨成过100目筛的赤泥微粉；其中，赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物。
2)将超细高铝铁尾矿和赤泥微粉混合均匀，得到混合物A，并使得混合物A中硅和铝摩尔数比为2.5。其中，超细高铝铁尾矿的粒度低于300目。
3)向混合物A中加入过碳酸钠，并混合均匀，得到混合物B；其中，过碳酸钠的加入量为混合物A质量的3％。
4)向混合物B中加入水，搅拌得到混合浆料；其中，水的加入量为混合物B质量的40％。
5)将混合浆料浇入模具，养护，得到多孔地质聚合物材料。其中，模具为多孔砖抗压强度测试时常用的标准模具；养护的具体操作为：将混合浆料浇入模具后振实，聚乙烯膜密封，先在60℃温度下养护12h，然后室温下养护至规定龄期。
对多孔地质聚合物材料样品进行强度检测，其结果如表1所示：
表1
| 养护时间/天 | 1 | 3 | 7 | 28 |
| 强度/MPa | 10.1 | 11.8 | 12.2 | 12.4 |
养护28d后的多孔地质聚合物材料样品，其光学显微镜照片和微观照片分别如图3和图4所示。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将赤泥烘干后，研磨成过100目筛的赤泥微粉；
2)将超细高铝铁尾矿和赤泥微粉混合均匀，得到混合物A，并使得混合物A中硅和铝摩尔数比为1.5-2.5；
3)向混合物A中加入过碳酸钠，并混合均匀，得到混合物B；
4)向混合物B中加入水，搅拌得到混合浆料；
5)将混合浆料浇入模具，养护，得到多孔地质聚合物材料。
2.根据权利要求1所述的利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，其特征在于，步骤1)中，赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物。
3.根据权利要求1所述的利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，其特征在于，步骤2)中，超细高铝铁尾矿的粒度低于300目。
4.根据权利要求1所述的利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，其特征在于，步骤3)中，过碳酸钠的加入量为混合物A质量的2-3％。
5.根据权利要求1所述的利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，其特征在于，步骤4)中，水的加入量为混合物B质量的40-45％。
6.根据权利要求1所述的利用超细高铝铁尾矿制备多孔地质聚合物的方法，其特征在于，步骤5)中，养护的具体操作为：将混合浆料浇入模具后振实，聚乙烯膜密封，先在60℃温度下养护12h，然后室温下养护至规定龄期。
7.一种多孔地质聚合物材料，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的方法制备得到。
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