本發(fā)明屬于工業(yè)固體廢棄物資源化利用和混凝土摻合料制備領域，具體涉及一種混凝土摻合料的制備方法。
背景技術：
1、我國是工業(yè)大國，固廢產量高、存儲量大，利用率低，不僅占用大量土地，而且土壤、地下水造成污染，嚴重影響生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境安全。其中，赤泥是氧化鋁工業(yè)生產過程中產生的最主要的固廢，以拜耳法生產過程中產生的固廢為主，其堿性強、危害大、污染性強、處理難度大，利用率低，因此赤泥的無害化處理和資源化利用迫在眉睫。建筑材料是最為大宗的建筑材料，年產量和用量極大，是實現赤泥消納和資源化利用的重要途徑。然而赤泥的低活性和高堿性嚴重限制了其在建筑材料中的應用，將其直接應用于混凝土會導致混凝土出現強度下降、早期凝結異常、耐久性下降等問題。目前，為改善赤泥活性，降低其不利反應，主要采用高溫煅燒、機械研磨、堿激發(fā)等手段，但是活化效果有限，難以制備出性能優(yōu)良的摻合料，改性的赤泥火山灰活性有限，用量較低。因此，開發(fā)出一種能夠降低赤泥堿性、提升其火山灰活性，且性能穩(wěn)定，不會對混凝土造成不利影響的赤泥活化方法，制備出性能良好的摻合料，對于實現其資源化利用具有重要意義。
技術實現思路
1、針對上述背景技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于赤泥活性提升的混凝土摻合料的制備方法，該方法通過化學、機械、氣體、超聲等措施的協同作用實現赤泥活化，有效降低赤泥堿度，激發(fā)了其活性，并形成穩(wěn)定的非晶相活性產物，最終制備出適用于混凝土的高活性摻合料。
2、為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
3、一種混凝土摻合料的制備方法，包括如下步驟：
4、（1）將赤泥、草酸、磷酸、分散劑及水混合攪拌形成糊狀漿體，之后將糊狀漿體置于粉磨設備中濕法粉磨至比表面積為600~700?m2/kg，形成漿化物料a；
5、所述赤泥為拜耳法生產的固廢赤泥；
6、所述分散劑為聚羧酸減水劑和三乙醇胺按質量比2~4:1組成的混合物，當采用液體聚羧酸減水劑時，以其固含量計算；
7、（2）將步驟（1）制備得到的漿化物料a從粉磨設備轉移至攪拌設備，并通入二氧化碳氣體以排出攪拌設備內的空氣；二氧化碳充滿后，密封設備，并在持續(xù)通入二氧化碳的條件下進行超聲振動并持續(xù)緩慢攪拌反應；
8、所述超聲頻率為30~50khz，攪拌轉速為30~120r/min，反應時間為10~15min；
9、（3）向步驟（2）的反應體系中加入雙氧水，攪拌均勻后，繼續(xù)通入二氧化碳填充滿后，封閉設備，進行超聲振動反應；
10、所述超聲頻率為30~50khz，反應時間為1.2~1.5h；
11、（4）向步驟（3）的反應體系中加入硅酸溶液，攪拌均勻后，加入燒明礬，再次攪拌均勻后，轉移至冷凍干燥設備進行冷凍干燥，之后取出粉磨至粒徑為700~800m2/kg，獲得本發(fā)明所述活性混凝土摻和料；
12、所述冷凍干燥過程依次為預凍、升華干燥及解析干燥，其中預凍參數為：-50~-60℃溫度，速率2~3℃/min，冷凍時間為8~12h；升華干燥參數：真空度?10~30pa，擱板溫度-20~-10℃，時間24~48h；解析干燥參數：真空度1~5pa，擱板溫度20~30℃，時間8~12h。
13、進一步地，本發(fā)明各原料組分質量份數如下：
14、赤泥100份，
15、草酸3~5份，
16、磷酸12~15份，
17、分散劑0.5~2份，
18、水30~50份，
19、雙氧水3~5份，
20、硅酸溶液3~5份，
21、燒明礬5~8份；
22、所述雙氧水質量濃度為25~30%，濃度過高不穩(wěn)定易分解；
23、所述硅酸溶液濃度為1mol~2mol/l。
24、本發(fā)明步驟（1）利用草酸和磷酸的協同酸蝕作用，腐蝕赤泥顆粒表面，促進赤泥內部鐵鋁相中的鐵、鋁、硅等活性物質溶出；其中，草酸能夠有效絡合赤泥中的ca2+、al3+等陽離子，防止沉淀結晶物生成；磷酸則與赤泥中溶出的堿反應生成磷酸鹽，同時起到固堿、提供磷酸根和控制ph的作用；分散劑一方面能夠提高粉磨效率，一方面能夠阻止生成物結晶長大，使其保持微納米顆粒形態(tài)，提高顆粒的分散度；采用濕法球磨一方面可以提高酸蝕作用，一方面有利于反應過程中物料體系溫度的控制，使得反應過程可控。
25、本發(fā)明步驟（2）中通入co2是為了控制整個反應體系的酸堿度，使其在弱酸性條件下控制反應進程，避免ph劇烈變化；步驟（3）在雙氧水存在條件下持續(xù)通入co2，是利用其溶解形成的碳酸與溶出的fe3+、al3+離子反應，生成碳酸鐵、碳酸鋁中間體，后者迅速水解生成高活性的氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀；加入雙氧水的目的在于激發(fā)赤泥內部的fe2+溶出氧化為fe3+這樣不僅改變鐵的形態(tài)，一方面有助于高活性的水鐵礦物相生成，另一方面更重要的是破壞了赤泥原有的礦物晶格結構，使其產生更多的內部缺陷，從而能夠溶出更多的鐵、鋁、硅活性物質。
26、本發(fā)明在步驟（3）中加入硅酸溶液，是為了提高整個體系中的硅酸根離子濃度，硅酸根離子與步驟（1）中生成的大量磷酸根離子協同作用下能夠促進水鐵礦物相的非晶相的穩(wěn)定與生成，防止其向針鐵礦、赤鐵礦等穩(wěn)定晶相轉變。而冷凍干燥的保護作用是為了使得其中的水分在低溫下升華從而使得體系干燥，最大限度的避免活性羥基氧化鐵、非晶態(tài)硅鋁相等活性組分在脫水過程中發(fā)生相變和晶化，從而保持其高反應活性。而加入燒明礬的目的是為了使其在漿體內部緩慢吸水形成明礬結晶沉淀，破壞漿體自身硅鋁相形成的凝膠連續(xù)體系的同時，也能夠與活性產物相互附著，使其保持穩(wěn)定態(tài)。
27、與現有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
28、（1）本發(fā)明通過酸協同和氣體協同的組合策略，實現了拜耳法生產的赤泥堿度的下降和活性的提升。
29、（2）本發(fā)明通過整個反應體系的控制，引導鐵、硅、鋁相等大量活性物質的形成和溶出，提高了赤泥的活性，解決了其低活性的問題。
30、（3）本發(fā)明通過化學反應、機械粉磨、氣體空化腐蝕等結合的方式，進行工藝協同處理，實現了赤泥堿度的降低和活性的提升。
31、（4）本發(fā)明所制備的混凝土摻合料具有高比表面積、高活性等特點，可以等量替代部分水泥，作為優(yōu)質摻合料使用，改善膠凝材料的粒度分布和密實性，提高混凝土綜合性能。同時，該方法為大宗固廢赤泥的綜合利用提供了新的途徑，實現了其資源化利用。
1.一種混凝土摻合料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種混凝土摻合料的制備方法，其特征在于，各步驟中各原料組分質量份數如下：
3.根據權利要求1所述的一種混凝土摻合料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述赤泥為拜耳法生產的固廢赤泥；
4.根據權利要求1所述的一種混凝土摻合料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中濕法粉磨至比表面積為600~700?m2/kg。
5.根據權利要求1所述的一種混凝土摻合料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述超聲頻率為30~50khz，攪拌轉速為30~120r/min，反應時間為10~15min。
6.根據權利要求1所述的一種混凝土摻合料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中所述超聲頻率為30~50khz，反應時間為1.2~1.5h。
7.根據權利要求1所述的一種混凝土摻合料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中所述冷凍干燥過程依次為預凍、升華干燥及解析干燥，其中預凍參數為：-50~-60℃溫度，速率2~3℃/min，冷凍時間為8~12h；升華干燥參數：真空度?10~30pa，擱板溫度-20~-10℃，時間24~48h；解析干燥參數：真空度1~5pa，擱板溫度20~30℃，時間8~12h。
8.根據權利要求1所述的一種混凝土摻合料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中粉磨至粒徑為700~800m2/kg。