一种低碳胶凝材料及其制备方法与流程

本发明属于工业固废处理，具体来讲，涉及一种利用皂化渣和纳米二氧化硅压滤淤泥制备低碳胶凝材料的方法。

背景技术：

0、技术背景

1、现有固废大部分为钙质、硅质或铝质的氧化物混合物；而建筑材料用胶凝材料的主要成分也主要为钙硅铝氧化物，因此将不同的固废组合制备成建筑用胶凝材料是实现其资源化利用的一条重要途径。胶凝材料中的钙硅比和其原材料活性是影响其性能的主要因素。

2、生产纳米二氧化硅产生的压滤淤泥和生产氯醇化法环氧丙烷的皂化渣分别是硅质和钙质固废。其中，在二氧化硅生产领域，耗水量大，为解决二氧化硅生产废水、降低生产成本、循环利用水资源，对废水进行了大量的净化工艺，在净化过程中，废水中大量的固含物被过滤，经处理后，形成压滤淤泥。压滤淤泥其主要成分为含硅质材料且含盐量高，产量大，其无害化处理以及规模化的综合利用一直是国内外生产企业面临的技术难题。目前针对压滤淤泥中的含盐量高等问题，主要通过洗涤等手段，但是洗涤用水量大，主要采用蒸发结晶等工艺，间接造成纳米二氧化硅的生产成本高、费效比低，而且投资成本高，导致主产品二氧化硅的竞争力降低。因此，如何低成本实现二氧化硅压滤淤泥的资源化和规模化利用是研究应用的难点。目前，尚无这方面的研究。

3、皂化渣是氯醇化法环氧丙烷生产过程中排放的一种工业废渣，其主要成分为钙质材料，其多以露天方式堆放，存在占地及扬尘等问题，不但对环境造成威胁，而且已成为制约工厂可持续发展的关键因素，急需皂化渣综合利用技术，通过合理的利用途径，使皂化渣变废为宝，解决皂化渣的堆积问题，并产生一定的经济和社会效益。

4、基于上述分析，从二氧化硅生产中的压滤淤泥和氯醇化法环氧丙烷生产中产生的皂化渣通过一定比例复配，可以实现良好的钙硅比，存在其胶凝材料应用的可行性。然而，目前尚无这方便的研究。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中存在的问题，本发明基于二氧化硅生产压滤淤泥和皂化渣的钙硅材料互补条件，通过对两种固废改性，创造性的通过两种的组合，实现了一种利用皂化渣和纳米二氧化硅压滤淤泥制备低碳胶凝材料的方法，实现了这两种固废的资源化利用。

2、为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：

3、一种低碳胶凝材料，各组分以质量份数计，包括以下组分：

4、

5、所述改性皂化渣通过将皂化渣加入纳米硅酸钙、三乙醇胺、聚羧酸减水剂(pce)的混合水溶液中并通入二氧化碳气体，球磨烘干获得；

6、所述改性二氧化硅压滤淤泥通过将二氧化硅压滤淤泥与稀盐酸搅拌均匀，烘干后与三乙醇胺、氢氧化钠溶液湿法球磨烘干获得。

7、所述改性皂化渣的具体制备方法包括：将皂化渣加入纳米硅酸钙、三乙醇胺、聚羧酸减水剂(pce)的混合水溶液中，湿法球磨5～10min，在粉磨设备中持续通入二氧化碳气体，继续球磨10～20min后，停止通入二氧化碳气体，继续球磨5～10min，烘干获得；纳米硅酸钙促进皂化渣微纳米颗粒的形成，三乙醇胺和pce防止形成的纳米硅酸钙团聚；

8、其中，所述皂化渣质量份数为100份，纳米硅酸钙、三乙醇胺、聚羧酸减水剂(pce)混合水溶液的质量份数为10～15份，其质量份数基准与上述低碳胶凝材料中各组分质量份数基准一致；

9、所述纳米硅酸钙、三乙醇胺、聚羧酸减水剂(pce)的混合水溶液由纳米硅酸钙、三乙醇胺、聚羧酸减水剂(pce)与水以质量比10：2～4：4～6：15～20混合后，经超声分散形成的悬浊液。

10、所述改性二氧化硅压滤淤泥的制备方法包括：将二氧化硅压滤淤泥与稀盐酸搅拌均匀，密封条件下静置4-8h，烘干后与三乙醇胺、氢氧化钠溶液，继续湿法球磨5～10min，在60～80℃条件下烘干获得；通过采用稀盐酸活化表面，三乙醇胺提高压滤淤泥颗粒之间的分散性，氢氧化钠溶液碱性激发，促进活性二氧化硅和微颗粒硅酸钠的形成；采用60～80℃烘干可进一步促进混合物在该条件下活性的激发；

11、其中，所述二氧化硅压滤淤泥的质量份数为100份，稀盐酸的质量份数为5～10份，三乙醇胺的质量份数为1～2份，氢氧化钠溶液的质量份数为20～30份，其质量份数基准与上述低碳胶凝材料中各组分质量份数基准一致。

12、进一步地，所述稀盐酸的质量分数为9～15％。

13、进一步地，所述氢氧化钠溶液的质量分数为20～40％。

14、本发明还提供一种上述低碳胶凝材料的制备方法，具体包括：将改性皂化渣、改性二氧化硅压滤淤泥、石膏及助磨剂按比例混合后，粉磨20～30min后，加入纳米硅酸铝溶胶，继续粉磨5-10min，获得。

15、本发明具有如下有益效果：

16、(1)本发明提出了改性纳米二氧化硅生产压滤淤泥和皂化渣的方法，实现了纳米二氧化硅生产压滤淤泥及皂化渣的资源化利用和规模应用；

17、(2)本发明实现了两种固废的协同复配作用，制备了一种低碳胶凝材料，可以替代部分水泥，获得良好的效果；

18、(5)创新性的使用了纳米硅酸铝溶胶，将其使用在制备中，可以明显改善低胶凝材料颗粒的表面光滑度和形貌，促进低胶凝材料颗粒活性的激发；将胶凝材料用于混凝土可明显改善混凝土拌和物性能和力学性能。

技术特征：

1.一种低碳胶凝材料，其特征在于，各组分以质量份数计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种低碳胶凝材料，其特征在于，所述改性皂化渣中采用的皂化渣质量份数为100份，纳米硅酸钙、三乙醇胺、聚羧酸减水剂混合水溶液的质量份数为10～15份，其质量份数基准与上述低碳胶凝材料中各组分质量份数基准一致；

3.根据权利要求1所述的一种低碳胶凝材料，其特征在于，所述改性二氧化硅压滤淤泥中采用的二氧化硅压滤淤泥的质量份数为100份，稀盐酸的质量份数为5～10份，三乙醇胺的质量份数为1～2份，氢氧化钠溶液的质量份数为20～30份，其质量份数基准与上述低碳胶凝材料中各组分质量份数基准一致。

4.根据权利要求1所述的一种低碳胶凝材料，其特征在于，所述稀盐酸的质量分数为9～15％；

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种低碳胶凝材料，其特征在于，所述改性皂化渣的具体制备方法包括：将皂化渣加入纳米硅酸钙、三乙醇胺、聚羧酸减水剂的混合水溶液中，湿法球磨5～10min，在粉磨设备中持续通入二氧化碳气体，继续球磨10～20min后，停止通入二氧化碳气体，继续球磨5～10min，烘干获得。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种低碳胶凝材料，其特征在于，所述改性二氧化硅压滤淤泥的制备方法包括：将二氧化硅压滤淤泥与稀盐酸搅拌均匀，密封条件下静置4-8h，烘干后与三乙醇胺、氢氧化钠溶液，继续湿法球磨5～10min，在60～80℃条件下烘干获得。

7.一种权利要求1至6任一项所述低碳胶凝材料的制备方法，其特征在于，具体包括：将改性皂化渣、改性二氧化硅压滤淤泥、石膏及助磨剂按比例混合后，粉磨20～30min后，加入纳米硅酸铝溶胶，继续粉磨5-10min，获得。

技术总结
本发明公开了一种低碳胶凝材料及其制备方法。本发明分别通过对皂化渣和二氧化硅压滤淤泥活性改性后，取质量份数改性皂化渣100份和改性二氧化硅压滤淤泥80～95份，加入石膏2～5份、助磨剂0.2～0.5份，粉磨20～40min后，加入纳米硅酸铝溶胶5～12份继续粉磨10～20min获得低碳胶凝材料。本发明基于二氧化硅生产压滤淤泥和皂化渣的钙硅材料互补条件，通过对两种固废改性和多种功能组分的合理使用，实现了一种利用皂化渣和纳米二氧化硅压滤淤泥制备低碳胶凝材料的方法，实现了这两种固废的资源化利用。

技术研发人员：孙浩,于林玉,李亮,刘万刚,陆豪,王仁孝,梁金鹏,严家江
受保护的技术使用者：山东鲁桥建材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15