一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及地聚物制备技术领域，尤其涉及一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料及其制备方法。


背景技术：

2.地聚物是拥有三维结构的铝硅酸盐非晶材料。它通过碱激发活性铝硅酸矿物而制备，其反应过程包括铝硅酸盐矿物的溶解，地聚物凝胶的形成和地聚物的固结。该材料是近年来新发展起来的、有可能在许多场合代替水泥，并有着比水泥更优异性能的新型材料。地聚物被认为是由地球化学作用或人工模仿地质合成作用而制造出的、以无机聚合物为基体的、坚硬的人造岩石。这种人造岩石具有天然岩石样的硬度、耐久性和热稳定性。
3.磷石膏是湿法制取磷酸时产生的工业副产品，也是一种重要的石膏资源，每生产1t磷酸可以产生大约4～5t磷石膏。磷石膏主要化学成分为caso4·
2h2o，与脱硫石膏、天然石膏相比，含有可溶性磷、可溶性氟、有机物和少量重金属等杂质。目前磷石膏主要应用在农业、工业、建筑业等领域，虽然利用途径比较多，但是综合利用率低，效果不太明显。因而磷石膏储量逐年增多，磷石膏大量堆放占据相当大的土地面积，并且由于化学污染而造成严重的环境破坏。
4.磷石膏中的杂质成分影响石膏产品的品质，直接使用存在耐水性差、强度低、具有腐蚀性等特点，大大限制了其广泛应用。因此如何提高磷石膏的综合利用率成了亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料及其制备方法。
6.本发明的方案是：
7.一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料，包括固体废弃物、高岭土、激发剂、稳定剂和水；
8.所述固体废弃物为石膏晶须与偏高岭土的混合物；
9.所述激发剂为碱性激发剂，所述碱性激发剂包为草木灰、氢氧化钠、硫酸钠的混合物；
10.所述稳定剂为油酸钠；
11.所述水与固体废弃物的质量比为0.5-1.3。
12.作为优选的技术方案，按照质量百分比计，所述石膏晶须占固体废弃物的50％～90％，所述偏高岭土占固体废弃物的10％～50％。
13.作为优选的技术方案，所述草木灰添加质量为固体废弃物的1％～5％，氢氧化钠添加质量为固体废弃物的4％～10％，硫酸钠添加质量为固体废弃物的0.3％～1.5％，油酸钠添加质量为石膏晶须质量的2
‰
。
14.本发明还公开了一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料制备方法，包括下
列步骤：
15.s1、将磷石膏烘干，去除多余水分，制备石膏晶须，在球磨机中球磨，过40微米筛，将40微米筛上部分与去离子水按照质量比11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃，搅拌速度400r/min，时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入所述磷石膏质量的2
‰
稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出，将获得石膏晶须密封保存；
16.s2、将高岭土在煅烧炉中煅烧，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉；
17.s3、配置碱激发剂，将氢氧化钠与硫酸钠溶于水中，加入草木灰混匀作为碱性激发剂；
18.s4、将配制好的碱激发剂与石膏晶须及偏高岭土混合，混匀搅拌，搅拌后注模，振动释放出气泡，之后将模具密封，养护成型，然后在室温下继续养护即得碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料。
19.作为优选的技术方案，所述步骤s2中偏高岭土研磨至200目。
20.作为优选的技术方案，所述步骤s1中磷石膏在60℃下烘干12h。
21.作为优选的技术方案，所述步骤s2中高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h。
22.作为优选的技术方案，所述步骤s4中混匀搅拌5min，振动3min释放出气泡。
23.作为优选的技术方案，所述步骤s5中在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。
24.由于采用了上述技术方案一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料及其制备方法，包括固体废弃物、高岭土、激发剂、稳定剂和水；所述固体废弃物为石膏晶须与偏高岭土的混合物；所述激发剂为碱性激发剂，所述碱性激发剂包为草木灰、氢氧化钠、硫酸钠的混合物；所述稳定剂为油酸钠；所述水与固体废弃物的质量比为0.5～1.3。
25.本发明的优点：
26.晶须是一种在一维方向上尺度明显高于其他两维的纤维状单晶体，一般具有高模量、高伸长率和高强度等特性，适合作为复合材料的增强体或直接用于制备高强度复合材料，在陶瓷复合材料和金属基复合材料等领域运用较广。半水石膏又被称为高强石膏，由二水石膏在饱和水蒸汽介质或液态水溶液中受热失去部分水形成，是一种高附加值的材料，具有良好的可加工性和较高的机械强度等优点。而将磷石膏制备成石膏晶须，采用石膏晶须制备地聚物能够较好提高地聚物的耐水性、抗压强度、固化可溶性磷、氟和有机物等，可用于充填并修复矿场开采的露天采坑，不仅解决了采空区的问题，还消耗大量磷矿固废，给磷化工企业减轻很大的负担。
27.1)经济效益提高，本发明原材料为工业固体废弃物，价格低廉，来源广泛。
28.2)环保效果明显，本发明可消纳大宗固废的储存量，提高固废的综合利用量，降低固废堆积造成的环境危害，提高了环保效益。
29.3)实用性强，本发明提高了固体废弃物制作地聚物注浆填充材料的可行性，解决了实际注浆过程中，采空区注浆填充材料难以成型问题，既能消纳工业固体废弃物，同时又能进行采空区修复治理。
30.4)灵活度高，以不同比例石膏晶须和偏高岭土为原料的地聚物，抗压抗折强度均达到3mpa以上，满足高强度充填体的要求。
31.5)产生了意想不到的技术效果，将固废磷石膏制备成石膏晶须，进一步添加偏高领土制备成地聚物，与直接将磷石膏与偏高领土制备成地聚物胶结充填相比，具有更好力学性能。
具体实施方式
32.为了弥补以上不足，本发明提供了一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料及其制备方法以解决上述背景技术中的问题。
33.一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料，包括固体废弃物、高岭土、激发剂、稳定剂和水；
34.所述固体废弃物为石膏晶须与偏高岭土的混合物；
35.所述激发剂为碱性激发剂，所述碱性激发剂包为草木灰、氢氧化钠、硫酸钠的混合物；
36.所述稳定剂为油酸钠；
37.所述水与固体废弃物的质量比为0.5-1.3。
38.按照质量百分比计，所述石膏晶须占固体废弃物的50％～90％，所述偏高岭土占固体废弃物的10％～50％。
39.所述草木灰添加质量为固体废弃物的1％～5％，氢氧化钠添加质量为固体废弃物的4％～10％，硫酸钠添加质量为固体废弃物的0.3％～1.5％，油酸钠添加质量为石膏晶须质量的2
‰
。
40.本发明还公开了一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料制备方法，包括下列步骤：
41.s1、将磷石膏烘干，去除多余水分，制备石膏晶须，在球磨机中球磨，过40微米筛，将40微米筛上部分与去离子水按照质量比11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃，搅拌速度400r/min，时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入所述磷石膏质量的2
‰
稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出，将获得石膏晶须密封保存；
42.s2、将高岭土在煅烧炉中煅烧，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉；
43.s3、配置碱激发剂，将氢氧化钠与硫酸钠溶于水中，加入草木灰混匀作为碱性激发剂；
44.s4、将配制好的碱激发剂与石膏晶须及偏高岭土混合，混匀搅拌，搅拌后注模，振动释放出气泡，之后将模具密封，养护成型，然后在室温下继续养护即得碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料。
45.所述步骤s2中偏高岭土研磨至200目。
46.所述步骤s1中磷石膏在60℃下烘干12h。
47.所述步骤s2中高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h。
48.所述步骤s4中混匀搅拌5min，振动3min释放出气泡。
49.所述步骤s5中在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。
50.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
51.实施例1
52.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为草木灰、氢氧化钠、硫酸钠，水固比为0.8，石膏晶须和偏高岭土的质量百分数均为50％，草木灰、氢氧化钠、硫酸钠分别为磷石膏和偏高岭土总质量的3％、5％、3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
53.地聚物的制备方法包括如下步骤：
54.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
55.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
56.s3.称取石膏晶须和偏高岭土各50g作为地聚物的混合物，称草木灰3g、氢氧化钠5g、硫酸钠3g，加入80g水溶解。
57.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
58.成本测算：
59.偏高岭土约为280元/吨；草木灰约为2000元/吨；氢氧化钠约为2800元/吨,硫酸钠约为310元/吨。
60.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.52吨、草木灰0.031吨、氢氧化钠0.052吨，硫酸钠0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为363元。
61.实施例2
62.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为草木灰、氢氧化钠、硫酸钠，水固比为0.8，磷石膏的质量百分数为70％，偏高岭土的质量百分数为30％，草木灰、氢氧化钠、硫酸钠分别为磷石膏和偏高岭土总质量的3％、5％、3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
63.地聚物的制备方法包括如下步骤：
64.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
65.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
66.s3.称取石膏晶须70g和偏高岭土30g作为地聚物的混合物，称草木灰3g、氢氧化钠5g、硫酸钠3g，加入80g水溶解。
67.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
68.成本测算：
69.偏高岭土约为280元/吨；草木灰约为2000元/吨；氢氧化钠约为2800元/吨,硫酸钠约为310元/吨。
70.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.32吨、草木灰0.031吨、氢氧化钠0.052吨，硫酸钠0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为306.81元。
71.实施例3
72.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为草木灰、氢氧化钠，水固比为0.8，磷石膏和偏高岭土的质量百分数均为50％，草木灰、氢氧化钠分别为磷石膏和偏高岭土总质量的3％、5％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
73.地聚物的制备方法包括如下步骤：
74.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
75.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
76.s3.称取石膏晶须和偏高岭土各50g作为地聚物的混合物，称草木灰3g、氢氧化钠5g，加入80g水溶解。
77.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须膏及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
78.成本测算：
79.偏高岭土约为280元/吨；草木灰约为2000元/吨；氢氧化钠约为2800元/吨。
80.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.52吨、草木灰0.031吨、氢氧化钠0.052吨。每立方充填胶结材料成本约为353元。
81.实施例4
82.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为草木灰、氢氧化钠，水固比为0.8，磷石膏的质量百分数为70％，偏高岭土的质量百分数为30％，草木灰、氢氧化钠分别为磷石膏和偏高岭土总质量的3％、5％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
83.地聚物的制备方法包括如下步骤：
84.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以
温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
85.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
86.s3.称取石膏晶须70g和偏高岭土30g作为地聚物的混合物，称草木灰3g、氢氧化钠5g，加入80g水溶解。
87.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
88.成本测算：
89.偏高岭土约为280元/吨；草木灰约为2000元/吨；氢氧化钠约为2800元/吨。
90.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.32吨、草木灰0.031吨、氢氧化钠0.052吨。每立方充填胶结材料成本约为297.2元。
91.实施例5
92.地聚物材料包括：石膏晶须、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为草木灰、硫酸钠，水固比为0.8，磷石膏和偏高岭土的质量百分数均为50％，草木灰、硫酸钠分别为磷石膏和偏高岭土总质量的3％、3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
93.地聚物的制备方法包括如下步骤：
94.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
95.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
96.s3.称取石膏晶须和偏高岭土各50g作为地聚物的混合物，称草木灰3g、硫酸钠3g，加入80g水溶解。
97.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
98.成本测算：
99.偏高岭土约为280元/吨；草木灰约为2000元/吨；硫酸钠约为310元/吨。
100.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.52吨、草木灰0.031吨，硫酸钠0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为217元。
101.实施例6
102.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为草木
灰、硫酸钠，水固比为0.8，磷石膏的质量百分数为70％，偏高岭土的质量百分数为30％，草木灰、硫酸钠分别为磷石膏和偏高岭土总质量的3％、3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
103.地聚物的制备方法包括如下步骤：
104.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
105.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
106.s3.称取石膏晶须70g和偏高岭土30g作为地聚物的混合物，称草木灰3g、硫酸钠3g，加入80g水溶解。
107.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
108.成本测算：
109.偏高岭土约为280元/吨；草木灰约为2000元/吨；硫酸钠约为310元/吨。
110.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.32吨、草木灰0.031吨，硫酸钠0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为161.21元。
111.实施例7
112.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为氢氧化钠、硫酸钠，水固比为0.8，磷石膏和偏高岭土的质量百分数均为50％，氢氧化钠、硫酸钠分别为磷石膏和偏高岭土总质量的5％、3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
113.地聚物的制备方法包括如下步骤：
114.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
115.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
116.s3.称取石膏晶须和偏高岭土各50g作为地聚物的混合物，称氢氧化钠5g、硫酸钠3g，加入80g水溶解。
117.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
118.成本测算：
119.偏高岭土约为280元/吨；氢氧化钠约为2800元/吨,硫酸钠约为310元/吨。
120.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.52吨、氢氧化钠0.052吨，硫酸钠0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为300元。
121.实施例8
122.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为氢氧化钠、硫酸钠，水固比为0.8，磷石膏的质量百分数为70％，偏高岭土的质量百分数为30％，氢氧化钠、硫酸钠分别为磷石膏和偏高岭土总质量的5％、3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
123.地聚物的制备方法包括如下步骤：
124.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
125.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
126.s3.称取石膏晶须70g和偏高岭土30g作为地聚物的混合物，称氢氧化钠5g、硫酸钠3g，加入80g水溶解。
127.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
128.成本测算：
129.偏高岭土约为280元/吨；氢氧化钠约为2800元/吨,硫酸钠约为310元/吨。
130.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.32吨、氢氧化钠0.052吨，硫酸钠0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为244.81元。
131.实施例9
132.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为草木灰，水固比为0.8，磷石膏和偏高岭土的质量百分数均为50％，草木灰为磷石膏和偏高岭土总质量的3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
133.地聚物的制备方法包括如下步骤：
134.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
135.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
136.s3.称取石膏晶须和偏高岭土各50g作为地聚物的混合物，称草木灰3g，加入80g水溶解。
137.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
138.成本测算：
139.偏高岭土约为280元/吨；草木灰约为2000元/吨。
140.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.52吨、草木灰0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为207元。
141.实施例10
142.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为草木灰，水固比为0.8，磷石膏的质量百分数为70％，偏高岭土的质量百分数为30％，草木灰为磷石膏和偏高岭土总质量的3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
143.地聚物的制备方法包括如下步骤：
144.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
145.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
146.s3.称取石膏晶须70g和偏高岭土30g作为地聚物的混合物，称草木灰3g，加入80g水溶解。
147.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
148.成本测算：
149.偏高岭土约为280元/吨；草木灰约为2000元/吨。
150.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.32吨、草木灰0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为151.6元。
151.实施例11
152.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为氢氧化钠，水固比为0.8，磷石膏和偏高岭土的质量百分数均为50％，氢氧化钠为磷石膏和偏高岭土总质量的5％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
153.地聚物的制备方法包括如下步骤：
154.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以
温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
155.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
156.s3.称取石膏晶须和偏高岭土各50g作为地聚物的混合物，称氢氧化钠5g，加入80g水溶解。
157.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
158.成本测算：
159.偏高岭土约为280元/吨；氢氧化钠约为2800元/吨。
160.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.52吨、氢氧化钠0.052吨。每立方充填胶结材料成本约为291元。
161.实施例12
162.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为氢氧化钠，水固比为0.8，磷石膏的质量百分数为70％，偏高岭土的质量百分数为30％，氢氧化钠为磷石膏和偏高岭土总质量的5％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
163.地聚物的制备方法包括如下步骤：
164.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
165.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
166.s3.称取石膏晶须70g和偏高岭土30g作为地聚物的混合物，称氢氧化钠5g，加入80g水溶解。
167.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
168.成本测算：
169.偏高岭土约为280元/吨；氢氧化钠约为2800元/吨。
170.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.32吨、氢氧化钠0.052吨。每立方充填胶结材料成本约为235.2元。
171.实施例13
172.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为硫酸
钠，水固比为0.8，磷石膏和偏高岭土的质量百分数均为50％，硫酸钠为磷石膏和偏高岭土总质量的3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
173.地聚物的制备方法包括如下步骤：
174.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
175.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
176.s3.称取石膏晶须和偏高岭土各50g作为地聚物的混合物，称硫酸钠3g，加入80g水溶解。
177.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
178.成本测算：
179.偏高岭土约为280元/吨；硫酸钠约为310元/吨。
180.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.52吨、硫酸钠0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为155元。
181.实施例14
182.地聚物材料包括：磷石膏、偏高岭土、碱激发剂、稳定剂和水，其中碱激发剂为硫酸钠，水固比为0.8，磷石膏的质量百分数为70％，偏高岭土的质量百分数为30％，硫酸钠为磷石膏和偏高岭土总质量的3％，油酸钠添加质量为磷石膏质量的2
‰
。
183.地聚物的制备方法包括如下步骤：
184.s1.将磷石膏在60℃下烘干12h，去除多余水分，制备石膏晶须：在球磨机中球磨一定时间，过40微米筛，将筛上部分与去离子水11：1的比例配成浆料，在高温高压反应釜中以温度140℃、搅拌速度400r/min、时间2h条件下反应，反应结束后向反应釜中加入磷石膏质量的2
‰
油酸钠稳定剂，搅拌、保温、静置数分钟后离心脱水，在150℃下干燥6h后取出、密封保存。
185.s2.将高岭土在煅烧炉中以800℃煅烧6h，煅烧之后为偏高岭土，将其冷却、破碎、磨粉至200目；
186.s3.称取石膏晶须70g和偏高岭土30g作为地聚物的混合物，称硫酸钠3g，加入80g水溶解。
187.s4.将配制好的碱激发剂与已经干燥粉磨的石膏晶须及偏高岭土(200目)混合，混匀搅拌5min，搅拌后注模，振动3min释放出气泡，之后将模具密封，在60℃下养护6h成型，然后在室温下继续养护7d。用微机控制抗压抗折一体机对石膏基地聚物进行抗压抗折强度测试。
188.成本测算：
189.偏高岭土约为280元/吨；硫酸钠约为310元/吨。
190.每立方米充填胶结材料约需偏高岭土0.32吨、硫酸钠0.031吨。每立方充填胶结材料成本约为99.21元。
191.对实施例进行实验测试
192.对实施例所制得的地聚物的抗压抗折进行测试，所得性能数据如下表所示：
[0193][0194][0195]
根据上表可知，使用本发明提供的组分及配方所生产的石膏晶须基地质聚合物具有良好的抗压强度以及抗折强度；
[0196]
现有常用胶结材料水泥价格约为400元/吨，与实施例2同等抗压强度下，每立方充填材料需要水泥约1.08吨。每立方水泥充填胶结材料成本约为432元。由此可见，使用本发明提供的组分以及配方能节约经济成本。
[0197]
综上所述，本发明公开了一种碱激发地质聚合物胶结石膏晶须充填材料及其制备方法。原料包括固体废弃物、高岭土、激发剂、稳定剂和水；所述固体废弃物为工业固废，为石膏晶须；所述激发剂为碱性激发剂，为草木灰、氢氧化钠、硫酸钠，所述稳定剂为油酸钠；所述水和固体的质量比(水固比)为0.5-1.3；采用磷石膏制备石膏晶须，加入偏高岭土制备地聚物用于充填并修复矿场开采的露天采坑，不仅解决了采空区的问题，还消耗大量磷矿固废，给磷化工企业减轻很大的负担。本发明原材料为工业固体废弃物，价格低廉，来源广泛。
[0198]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。