本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種基于低品質(zhì)硅灰和鋰渣的復(fù)合改性摻合料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著對(duì)煤炭、鋼鐵行業(yè)降能壓產(chǎn)以及對(duì)水泥產(chǎn)能的限制，高品質(zhì)高活性粉煤灰、礦渣及硅灰等工業(yè)固廢作為膠凝材料的原料已逐漸成為一類寶貴資源。與高活性固廢資源不同，低品質(zhì)固廢資源的活性低、穩(wěn)定性差，其利用技術(shù)難度大、經(jīng)濟(jì)效益差、資源化利用低，只能大量堆放地表，不僅污染環(huán)境，而且還導(dǎo)致資源浪費(fèi)；實(shí)現(xiàn)低品質(zhì)固廢資源化利用以降低成本勢(shì)在必行。

2、硅灰是工業(yè)硅或硅鐵合金冶煉過(guò)程中形成的冶煉廢棄物，大部分硅灰具有高活性，可取得大規(guī)模應(yīng)用，但是其價(jià)格較高；還有小部分為低品質(zhì)硅灰，其sio2含量較低(<85％)，活性較低，需水量較高，未得到有效利用，但其價(jià)格便宜且具有潛在活性，具有較高的利用價(jià)值。硅灰作為一種超細(xì)粉體，在混凝土行業(yè)中應(yīng)用還存在運(yùn)輸成本高、罐儲(chǔ)利用率低、管道輸送易堵塞、攪拌分散性差等技術(shù)難題。

3、鋰渣作為一種工業(yè)廢棄物，它的化學(xué)成分中sio2和al2o3含量較高，具有潛在的火山灰活性，可作為混凝土的摻合料。但鋰渣存在含水率高、需水量高以及后期活性較低等問(wèn)題，且在應(yīng)用時(shí)粉體鋰渣在料倉(cāng)流動(dòng)性差易造成下料堵塞等問(wèn)題。

4、因此，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)基于低品質(zhì)硅灰和鋰渣等工業(yè)廢棄物的摻合料具有重要的研究和應(yīng)用意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種低品質(zhì)硅灰和鋰渣復(fù)合改性摻合料，可有效改善硅灰品質(zhì)并提高鋰渣活性，可為低品質(zhì)硅灰和鋰渣的資源化利用提供一種有效途徑。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種基于低品質(zhì)硅灰和鋰渣的復(fù)合改性摻合料，其組成按重量份數(shù)計(jì)包括：低品質(zhì)硅灰20～30份，鋰渣20～30份，復(fù)合分散劑0.5～1份，助磨劑0.1～0.3份，水40～60份；所述復(fù)合分散劑包括靜電位分散組分、懸浮穩(wěn)定組分和水。

4、按上述方案，所述低品質(zhì)硅灰為灰色粉末狀，加密型，sio2含量小于85wt％，活性指數(shù)小于105％，需水量比大于120％。

5、按上述方案，所述鋰渣為粉末狀，含水率為15～25％，比表面積大于400m2/kg，其sio2和al2o3質(zhì)量含量之和大于80％。

6、按上述方案，所述復(fù)合分散劑中，各組分及其所占重量份數(shù)包括：靜電位分散組分20～35份，懸浮穩(wěn)定組分5～15份，水50～70份。

7、進(jìn)一步地，所述靜電位分散組分其結(jié)構(gòu)式如式(ⅰ)所示，

8、

9、式(ⅰ)中，a為1～5的整數(shù)，b為10～20的整數(shù)，c為5～10的整數(shù)，d為10～20的整數(shù)；靜電位分散組分的相對(duì)分子量為4000～6000。

10、進(jìn)一步地，所述懸浮穩(wěn)定組分包含膨潤(rùn)土、聚天冬氨酸酰胺和羥丙基甲基纖維素醚。

11、進(jìn)一步地，所述懸浮穩(wěn)定組分中，各組分及其所占重量份數(shù)包括：膨潤(rùn)土50～60份、聚天冬氨酸酰胺20～30份、羥丙基甲基纖維素醚10～20份。

12、按上述方案，所述助磨劑包含二乙醇單異丙醇胺、三聚磷酸鈉、聚醚多元醇和水。

13、進(jìn)一步地，所述助磨劑中，各組分及其所占重量份數(shù)包括：二乙醇單異丙醇胺20～30份，三聚磷酸鈉10～20份，聚醚多元醇5～10份，水40～65份。

14、上述一種基于低品質(zhì)硅灰和鋰渣的復(fù)合改性摻合料的制備方法，包括以下步驟：

15、(1)將稱取的低品質(zhì)硅灰、鋰渣、復(fù)合分散劑、助磨劑和水混合，得混合料；

16、(2)采用濕磨工藝將所得混合料混合均勻并磨細(xì)，即得所述低品質(zhì)硅灰和鋰渣復(fù)合改性摻合料。

17、進(jìn)一步地，所述濕磨工藝轉(zhuǎn)速為2500～3000r/min，濕磨時(shí)間為10～20min。

18、進(jìn)一步地，所述復(fù)合改性摻合料為分散均勻、懸浮穩(wěn)定的復(fù)合漿體，固含量40～60％，粘度2000～5000mpa·s。

19、本發(fā)明還提供一種上述低品質(zhì)硅灰改性復(fù)合摻合料在水泥混凝土中的應(yīng)用，在該應(yīng)用中，所述低品質(zhì)硅灰改性復(fù)合摻合料的摻量為所述水泥混凝土中膠凝材料用量的10～30wt％。

20、本發(fā)明的原理為：

21、1、本發(fā)明以低品質(zhì)硅灰、鋰渣和水為主要原料，在復(fù)合分散劑與助磨劑的作用下，通過(guò)濕磨工藝制備出具有高活性的漿狀復(fù)合摻合料。濕磨工藝在粉磨過(guò)程中引入復(fù)合分散劑，其中靜電位分散組分的聚合物分子上帶有大量的羧基(-cooh)、磺酸基(-so3h)、乙酰胺基團(tuán)(-conh2)等離子功能團(tuán)，在濕磨過(guò)程中，離子基團(tuán)電離快速緊密吸附到硅灰和鋰渣顆粒表面，形成穩(wěn)定的雙電層產(chǎn)生的靜電斥力，抑制濕磨過(guò)程中的漿料團(tuán)聚與絮凝，可有效提高粒子的分散性；此外，靜電位分散組分聚合物具有較大分子量和更長(zhǎng)的鏈條，可促進(jìn)硅灰和鋰渣顆粒更牢固地吸附在其組分或界面上，形成穩(wěn)定的復(fù)合結(jié)構(gòu)，有效提高漿料體系的穩(wěn)定性。

22、2、本發(fā)明所述懸浮穩(wěn)定組分采用無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合手段，利用了無(wú)機(jī)物膨潤(rùn)土的吸水膨脹-觸變?cè)稣承Ч?，發(fā)揮助懸浮作用；同時(shí)引入的有機(jī)聚合物聚天冬氨酸酰胺和羥丙基甲基纖維素醚具有較大的分子量、復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)及豐富的功能基團(tuán)，可以在硅灰和鋰渣顆粒周圍形成保護(hù)層，增加顆粒間的空間位阻作用，進(jìn)一步提高懸浮穩(wěn)定性。

23、3、本發(fā)明對(duì)硅灰和鋰渣進(jìn)行濕磨細(xì)化處理，得到分散效果更好的硅灰和粒徑小于常規(guī)粉磨工藝的鋰渣顆粒，有利于硅灰中的sio2快速水解和鋰渣中活性硅鋁與水泥水化過(guò)程中提供的ca(oh)2發(fā)生二次反應(yīng)，生成更多水化產(chǎn)物，有效提高強(qiáng)度。

24、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

25、1)本發(fā)明針對(duì)低品質(zhì)硅灰活性低、需水量大及分散性差的問(wèn)題，采用濕磨工藝并摻入復(fù)合分散劑和助磨劑，極大改善了硅灰分散性能，并提升了低品質(zhì)硅灰的活性；同時(shí)利用靜電位分散-抗沉降作用，抑制濕磨過(guò)程中的漿料的團(tuán)聚與絮凝，有效地提高了粉體顆粒的分散性和穩(wěn)定性，保證低品質(zhì)硅灰濕磨摻合料的使用性能。

26、2、本發(fā)明以低品質(zhì)硅灰和鋰渣為主要原料，結(jié)合復(fù)合分散劑和助磨劑，采用濕磨工藝制備得到漿狀復(fù)合摻合料，可有效解決粉狀鋰渣由于水分大、細(xì)度低，含水率高導(dǎo)致的下料流動(dòng)性差、質(zhì)量波動(dòng)大等問(wèn)題，同時(shí)也解決了硅灰作為超細(xì)粉體應(yīng)用存在的罐儲(chǔ)利用率低、管道輸送易堵塞、攪拌分散性差等技術(shù)難題。

27、3、本發(fā)明的濕磨復(fù)合摻合料可取代10～30％的膠凝材料，為低品質(zhì)硅灰和鋰渣的資源化利用提供一種新方向，大大提高了其資源化利用率，并降低膠凝材料的用量，可有效降低水泥基材料的生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種基于低品質(zhì)硅灰和鋰渣的復(fù)合改性摻合料，其特征在于，其組成按重量份數(shù)計(jì)包括：低品質(zhì)硅灰20～30份，鋰渣20～30份，復(fù)合分散劑0.5～1份，助磨劑0.1～0.3份，水40～60份；所述復(fù)合分散劑包含靜電位分散組分、懸浮穩(wěn)定組分和水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性摻合料，其特征在于，所述低品質(zhì)硅灰的sio2含量小于85wt％，活性指數(shù)小于105％，需水量比大于120％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性摻合料，其特征在于，所述鋰渣為粉末狀，含水率為15～25％，比表面積大于400m2/kg；其中，sio2和al2o3質(zhì)量含量之和大于80％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性摻合料，其特征在于，所述復(fù)合分散劑中，各組分及其所占重量份數(shù)包括：靜電位分散組分20～35份，懸浮穩(wěn)定組分5～15份，水50～70份。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性摻合料，其特征在于，所述靜電位分散組分其結(jié)構(gòu)式如式(ⅰ)所示，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性摻合料，其特征在于，所述懸浮穩(wěn)定組分包含膨潤(rùn)土、聚天冬氨酸酰胺和羥丙基甲基纖維素醚。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性摻合料，其特征在于，所述助磨劑包含二乙醇單異丙醇胺、三聚磷酸鈉、聚醚多元醇和水。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述基于低品質(zhì)硅灰和鋰渣的復(fù)合改性摻合料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.一種低品質(zhì)硅灰改性復(fù)合摻合料在水泥混凝土中的應(yīng)用，其特征在于，所述低品質(zhì)硅灰改性復(fù)合摻合料的摻量為水泥混凝土中膠凝材料用量的10～30wt％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于低品質(zhì)硅灰和鋰渣的復(fù)合改性摻合料，其組成按重量份數(shù)計(jì)包括：低品質(zhì)硅灰20～30份，鋰渣20～30份，復(fù)合分散劑0.5～1份，助磨劑0.1～0.3份，水40～60份；所述復(fù)合分散劑包含靜電位分散組分、懸浮穩(wěn)定組分和水。本發(fā)明以低品質(zhì)硅灰和鋰渣為主要原料，結(jié)合復(fù)合分散劑和助磨劑，采用濕磨工藝制備得到漿狀復(fù)合摻合料，可有效解決粉狀鋰渣由于水分大、細(xì)度低，含水率高導(dǎo)致的下料流動(dòng)性差、質(zhì)量波動(dòng)大等問(wèn)題，同時(shí)解決硅灰作為超細(xì)粉體應(yīng)用時(shí)存在的罐儲(chǔ)利用率低、管道輸送易堵塞、攪拌分散性差等技術(shù)難題，可為低品質(zhì)硅灰和鋰渣的資源化利用提供一種有效途徑。

技術(shù)研發(fā)人員：張遠(yuǎn),張武宗,盧佳林,王軍,袁文韜,王宗浩,祝永超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建西部建設(shè)集團(tuán)第一有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10