電導率可調控堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料的制備制造技術

本發明專利技術公開了一種電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料的制備方法；該方法將錳渣、炭黑和氫氧化鈉水溶液放入攪拌裝置中進行拌合，經過模具成型、養護，得到電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料，其中，炭黑、氫氧化鈉和水的摻量分別是錳渣質量的1.5％～4.5％、4％和30％～45％；制備的電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料28d養護齡期穩定的電導率調控在5.0×10?4～2.976×10?1(S/m)之間；小于28d養護齡期時，該電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料的電導率隨養護齡期的延長而變化，28d養護齡期后，其電導率不隨齡期的增長而發生變化。該方法簡單可行、整個工藝過程無三廢排放，是錳渣高附加值利用的新途徑。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于半導體材料的制備及其固體廢棄物資源化利用領域，具體涉及電導率可調控堿激發錳渣基半導體膠凝材料的合成方法。
技術介紹
錳渣是由錳鐵合金冶煉過程中高溫爐渣經水淬冷卻而成，錳渣的排放量約為錳鐵合金產量的2～2.5倍[1]，排放量巨大。目前全國錳渣年排放量約2000萬t，至今累計堆積已超過1億噸[2]，而錳渣利用率較低，常年累積的廢渣占用土地且嚴重污染環境。錳渣的主要應用途徑是制備復合水泥[3]、水泥砂漿[2，4，5]、保溫墻材料[6]、瀝青混合料[7]、近年來，利用錳渣與其它種類渣混合制備新型的堿激發錳渣基膠凝材料亦有大量報道[8-15]。宋旭艷等利用堿性激發劑、水泥共同激發錳渣-礦渣體系，制備出堿激發膠凝材料，并對該膠凝材料的力學性能及水化過程進行了探討[8]。馬帥等以錳渣、礦渣、煅燒高嶺土為原料，錳渣摻量在80％時，制備的地質聚合物具有良好的力學性能[9]。王沖等報導了堿-礦渣-錳合金渣膠凝材料的制備，研究結果表明，隨著錳渣摻量增加，堿-礦渣-錳渣膠凝材料的強度總體呈降低趨勢；提高錳渣細度，所制備的膠凝材料強度亦隨之增加；堿激發下磨細錳合金渣具有一定的水化硬化活性，其活性低于磨細礦渣[10]。劉榮進等人研究了石膏、石灰混合激發，可有效改善錳渣-鋼渣細料砂漿的早期強度[11]。趙艷榮等利用拜耳法赤泥激發錳渣對其活性進行了研究，研究結果表明拜耳法赤泥中的堿能加速錳渣中玻璃體的溶解，促進錳渣的早期水化，提高早期強度和后期的抗折強度[12]。馬帥等人以礦渣和錳渣分別作為地聚物的主要原料，研究其在海水侵蝕中的耐久性，結果表明：海水侵蝕對地聚物的結構和質量總體影響都不大，侵蝕90d后的摻有礦渣的地聚物抗折、抗壓強度分別為8.56、120.2MPa；摻有錳渣的地聚物的抗折、抗壓強度分別為6.09、104.3MPa，具有較好的力學性能[13]。陳平等的中國專利(CN1013238029A)公開了一種錳渣基地質聚合物膠凝材料的制備方法，其中固體組分由錳渣50～90％、高嶺土10～50％混合粉料組成，以水玻璃、KOH、NaOH等為激發劑，攪拌均勻后成型、養護即可，所制備的該材料具有較強的抗海水侵蝕性能[14]。張杰等的中國申請專利(CN103130479A)公開了一種錳渣制備礦物聚合物材料的配方及生產工藝，該配方以錳渣、鋁質巖、高嶺土及氧化鈣為原料，在水玻璃等堿激發劑的作用下，攪拌均勻，澆筑成型養護而成，其中原料的配方比為錳渣：鋁質巖：高嶺土：石英砂：氧化鈣＝1：0.75：0.3：0.25：0.23；錳渣礦物聚合物材料30d的抗壓強度為15.68MPa[15].綜上所述，專利技術人通過系統查閱了大量的國內外文獻資料及專利，沒有發現任何有關導電堿激發錳渣基半導體復合材料制備方法的報道。以下是專利技術人給出的主要參考文獻：[1]廖桂如，錳鐵高爐礦渣的處理與利用，環境工程，1(1994)54-56。[2]鄒小平，陳平，劉榮進，韋家嶄，趙艷榮，復合膠材制備多孔錳渣保溫砂漿的試驗研究，新型建筑材料11(2014)5-8。[3]明陽，陳平，郭一鋒，劉榮進，易斌，利用錳渣、礦渣、石灰石制備復合水泥，水泥工程2(2012)76-78。[4]陳平，鄒小平，劉榮進，等.復摻錳渣微粉與粉煤灰干混砂漿的試驗研究，混凝土與水泥制品，(9)(2013)65-67。[5]鄒小平，陳平，馬清清，等.水淬錳渣微粉干混砂漿的力學性能研究，混凝土，6(2013)104-106。[6]郭一鋒，陳平，郭雯文，等.微孔錳渣制作保溫墻材的生產工藝研究，新型建筑材料9(2011)48-50。[7]樊向陽，黃瓊念，覃峰，何壯彬，錳渣礦粉瀝青混合料物理力學性能的試驗研究，廣西科技大學學報1(2014)40-43。[8]宋旭艷，楊末麗，韓靜云，郜志海，堿激發錳渣礦渣膠凝材料的力學性能及水化過程研究，混凝土與水泥制品，3(2010)9-12。[9]馬帥，陳平，用錳渣制備地質聚合物的研究，混凝土，10(2008)80-83。[10]王沖，萬朝均，王智，張龍棒，堿-礦渣-錳合金渣膠凝材料的研制，土木建筑與環境工程，32(2010)136-140。[11]劉榮進，王英，陳平，覃定曉，姚赟，凌逢秒，激發水淬錳渣與鋼渣的活性用作細摻料砂漿的試驗研究，路基工程2(2011)67-69。[12]趙艷榮，陳平，侯國龍，張俊峰，利用拜耳法赤泥激發錳渣活性的研究，非金屬礦6(2014)19-21。[13]馬帥，陳平，劉榮進，地聚物膠凝材料的海水侵蝕研究，新型建筑材料7(2009)58-61。[14]陳平，劉榮進，馬帥，賈韶輝，安慶峰，李海東，王一靚，錳渣基地質聚合物膠凝材料的制備方法，中國專利，CN1013238029A。[15]張杰，梁家濤，錳渣制備礦物聚合物材料的配方及生產工藝，中國專利，CN103130479A。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種電導率可調控的炭黑-堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料的制備方法。為了實現上述目的，本專利技術采取如下的技術解決方案：一種電導率可調控堿激發錳渣基半導體膠凝材料制備方法，其特征在于，將工業固體廢棄物錳渣、炭黑和氫氧化鈉水溶液放入攪拌裝置中進行拌合形成漿體，經過模具成型、養護，制備得到電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料，其中，炭黑的摻量為錳渣質量的1.5％～4.5％，氫氧化鈉的摻量為錳渣質量的4％；水的摻量為錳渣質量的30％～45％。具體包括以下步驟：(1)按配方量稱取錳渣原料，置入凈漿攪拌機中；(2)按配方量稱取炭黑原料，置于凈漿攪拌機中，與錳渣干混均勻，取出放入燒杯中備用；(3)按配方量稱取固體氫氧化鈉和水，將固體氫氧化鈉溶于水中；(4)將氫氧化鈉水溶液加入凈漿攪拌機中，然后將混合均勻的炭黑與錳渣的混合物倒入，進行攪拌形成漿體；(6)將漿體盛入模具中成型，等距離插入4片鍍鋅不銹鋼電極，模具用塑料薄膜密封袋密封，置于恒溫箱中80℃養護6h，然后取出，室溫養護18h后脫模，放入養護室繼續養護不同齡期，得到電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料試塊，采用四電極法檢測該電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料試塊3d、7d、14d、28d不同齡期的電導率，并檢測該電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料試塊的28d抗壓強度。本專利技術的創本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電導率可調控堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料制備方法，其特征在于將錳渣、炭黑和氫氧化鈉水溶液放入攪拌裝置中拌合，形成混合均勻的漿體，經成型、養護得到電導率可調控的堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料；其中：炭黑的摻量為錳渣質量的1.5％～4.5％，氫氧化鈉的摻量為錳渣質量的4％；水的摻量為錳渣質量的30％～45％。

【技術特征摘要】
1.一種電導率可調控堿激發錳渣基復合半導體膠凝材料制備方
法，其特征在于將錳渣、炭黑和氫氧化鈉水溶液放入攪拌裝置中拌合，
形成混合均勻的漿體，經成型、養護得到電導率可調控的堿激發錳渣
基復合半導體膠凝材料；其中：炭黑的摻量為錳渣質量的1.5％～4.5％，
氫氧化鈉的摻量為錳渣質量的4％；水的摻量為錳渣質量的30％～45％。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
(1)稱取配方量的錳渣，置入攪拌機中；
(2)稱取配方量的炭黑，置入攪拌機中與錳渣攪拌均勻混合；
(3)分別稱取配方量的固體氫氧化鈉和水，將固體氫氧化鈉溶
入水中；
(4)將氫氧化鈉水溶液加入凈漿攪拌機...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張耀君，張力，張科，張懿鑫，康樂，楊夢陽，余淼，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61