一种粉状无碱速凝剂及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料外加剂，尤其涉及一种粉状无碱速凝剂及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，我国经济基础与科学技术快速发展，建筑工程进展尤为快速，对于速凝剂的需求日益旺盛。碱性速凝剂含有较高的碱含量会对砂浆和混凝土的后期强度造成损失；并且高含量的碱极易引起混凝土发生碱集料反应，混凝土容易发生膨胀破坏的现象，严重影响着混凝土的耐久性；除此之外，碱性速凝剂具有极强的腐蚀性，容易损伤工作人员的呼吸系统、眼睛等重要器官，对人体危害极大。由于碱性液体速凝剂在应用中存在着一系列亟待解决的问题，为了进一步提高混凝土的工作性能，保障工作者的健康，无碱速凝剂正在逐步取代有碱速凝剂和低碱速凝剂。

2、无碱速凝剂分为液体无碱速凝剂和粉状无碱速凝剂，虽然目前主要以液体无碱速凝剂为主，制备得到的液体无碱速凝剂，凝结时间快速，但是液体无碱速凝剂在应用中仍存在主要促凝材料络合不稳定、有效成分含量低、包装成本高、运输成本高而且在运输过程中易发生泄漏。因此，制备高稳定性的粉状无碱速凝剂，在应用、存储、运输方面具有重大意义。

3、铝灰为电解铝或铸造铝在生产过程中产生的浮渣，严重污染环境，亟需将铝灰进行回收利用。铝灰中含有较高含量的金属铝，有效回收利用铝灰生产速凝剂，实现生态效益、经济效益的最大化。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种粉状无碱速凝剂及其制备方法。

2、本发明提出的一种粉状无碱速凝剂，包括以下质量份的原料：90-140份改性铝灰、10-15份硫酸镁、1-3份有机酸、4-12份氟铝酸铵、40-55份改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料、4-8份尿素。

3、优选地，所述的改性铝灰的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将铝灰煅烧、冷却处理后与50wt％-60wt％的硫酸按照质量比为1:(2-4)反应6-8h，反应液经沉降分离，取澄清液调节ph至中性，冷却凝固得到预处理铝灰；

5、s2、将所述预处理铝灰与六偏磷酸钠进行破碎、研磨、过筛至100-200目得到改性铝灰。

6、更优选地，所述s1中，煅烧温度为700-1200℃，煅烧时间为4-6h，冷却至10-40℃。

7、更优选地，所述s2中，预处理铝灰与六偏磷酸钠的质量比为100:(1-3)，六偏磷酸钠为工业六偏磷酸钠，纯度≥68％。

8、优选地，所述的有机酸由酒石酸和柠檬酸按照质量比(0.5-1):(2-3)组成。

9、更优选地，所述的酒石酸为工业酒石酸，纯度≥99％；所述的柠檬酸为工业柠檬酸，纯度≥98％。

10、优选地，所述的改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

11、s1、将氟硅酸镁与乙醇超声处理1-3h，加入2m磷酸氢二钠溶液与1m柠檬酸溶液，搅拌条件下滴加正硅酸乙酯，混合均匀后静置、干燥、热处理，得到二氧化硅/氟硅酸镁复合材料；

12、s2、将二氧化硅/氟硅酸镁复合材料分散在甲醇溶液中，超声处理0.5-1h，加入edta和无水乙酸，超声处理3-4h，离心、洗涤、干燥，得到改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料。

13、更优选地，所述s1中，氟硅酸镁、乙醇、正硅酸乙酯、磷酸氢二钠溶液、柠檬酸溶液的质量比为(1-2):(20-30):(0.5-1):(1-2):(1-2)。

14、更优选地，所述s1中，搅拌速度为100-400r/min；热处理温度为200-300℃。

15、更优选地，所述s2中，二氧化硅/氟硅酸镁复合材料、甲醇溶液、edta、无水乙酸的质量比为(0.5-1):(80-100)：(1.3-2)：(0.8-1.1)。

16、本发明还提出的一种粉状无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

17、s1、将改性铝灰、硫酸镁、改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料、尿素混合均匀后，加入粉磨机粉磨，粒度为150-250目；

18、s2、向s1粉磨机中继续加入有机酸、氟铝酸铵粉磨，粒度为180-250目，得到粉状无碱速凝剂。

19、本发明的有益效果在于：

20、(1)本发明将工业生产过程中产生的浮渣铝灰进行预处理后回收利用，实现资源利用；通过对铝灰进行预处理，向速凝剂体系中引入硫酸根离子，在混凝土中提高早期强度作用；为了进一步提升速凝剂体系的速凝效果，引进六偏磷酸钠对预处理铝灰进行进一步改性，六偏磷酸钠的磷酸根离子吸附在预处理铝灰表面，使得预处理铝灰表面负电荷密度增大，导致预处理铝灰表面电位负值增大，使得颗粒间产生强位阻排斥力，消除了颗粒间的相互凝结作用从而促进铝灰的分散性，提升铝离子在速凝剂体系中的分散均匀性，进一步促进速凝剂体系的速凝效果。

21、(2)本发明将正硅酸乙酯作为硅源，正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅均匀地吸附在氟硅酸镁的表面，形成稳定致密的二氧化硅/氟硅酸镁复合材料，有助于提升速凝剂体系的稳定性，并且在混凝土中提高后期强度与抗渗性；通过将edta对二氧化硅/氟硅酸镁复合材料进行表面改性，得到具有edta功能性的二氧化硅/氟硅酸镁复合材料，改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料的分子结构中，含有配位能力很强的氨基氮和羧基氧，它们都有孤对电子，能与改性铝灰中的铝离子形成配位键，从而形成更加稳定的络合物，提升速凝剂体系的速凝效果。

22、(3)本发明采用物理粉磨工艺，方法简单，成本低；并且制备得到的粉状无碱速凝剂储存稳定性好、运输成本低、经济效益高。

技术特征：

1.一种粉状无碱速凝剂，其特征在于，包括以下质量份的原料：90-140份改性铝灰、10-15份硫酸镁、1-3份有机酸、4-12份氟铝酸铵、40-55份改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料、4-8份尿素。

2.根据权利要求1所述的一种粉状无碱速凝剂，其特征在于，所述的改性铝灰的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种粉状无碱速凝剂，其特征在于，所述的s1中，煅烧温度为700-1200℃，煅烧时间为4-6h，冷却至10-40℃；所述s2中，预处理铝灰与六偏磷酸钠的质量比为100:(1-3)。

4.根据权利要求1所述的一种粉状无碱速凝剂，其特征在于，所述的改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种粉状无碱速凝剂，其特征在于，所述s1中，氟硅酸镁、乙醇、正硅酸乙酯、磷酸氢二钠溶液、柠檬酸溶液的质量比为(1-2):(20-30):(0.5-1):(1-2):(1-2)。

6.根据权利要求4所述的一种粉状无碱速凝剂，其特征在于，所述s2中，二氧化硅/氟硅酸镁复合材料、甲醇溶液、edta、无水乙酸的质量比为(0.5-1):(80-100)：(1.3-2)：(0.8-1.1)。

7.根据权利要求1所述的一种粉状无碱速凝剂，其特征在于，所述的有机酸由酒石酸和柠檬酸按照质量比(0.5-1):(2-3)组成。

8.一种如权利要求1-7所述的粉状无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种粉状无碱速凝剂及其制备方法，涉及建筑材料外加剂技术领域。一种粉状无碱速凝剂，包括以下质量份的原料：90‑140份改性铝灰、10‑15份硫酸镁、1‑3份有机酸、4‑12份氟铝酸铵、40‑55份改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料、4‑8份尿素。本发明利用工业铝灰作为速凝剂原料实现资源化利用，通过对铝灰进行改性以及添加改性二氧化硅/氟硅酸镁复合材料，使得铝灰中的铝离子络合后形成稳定的络合物，提高有效促凝成分的稳定性，并且在混凝土中提高强度与后期耐久性；本发明采用物理粉磨工艺，方法简单，成本低；并且制备得到的粉状无碱速凝剂凝结时间短、储存稳定性好、运输成本低、经济效益高。

技术研发人员：程俊超
受保护的技术使用者：安徽新太环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6