本發(fā)明涉及建筑材料，尤其是涉及一種檸檬酸改性赤泥基氯氧鎂水泥及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、氯氧鎂水泥是一種由輕質(zhì)氧化鎂粉和氯化鎂溶液反應(yīng)生成的主要水化產(chǎn)物為3mg（oh）2·mgcl2·8h2o（3相）和5mg（oh）2·mgcl2·8h2o（5相）的一種氣硬性膠凝材料，具有早強(qiáng)、耐磨、隔熱、防火等優(yōu)點(diǎn)，在建筑材料中可用作混凝土、墻體材料、防火板、裝飾品等原材料，由于氯氧鎂水泥水化放熱集中，使鎂水泥建筑材料容易翹曲變形，影響質(zhì)量，且氯氧鎂水泥的主要水化產(chǎn)物3相和5相遇水后會(huì)變成水鎂石，產(chǎn)生大量孔隙，強(qiáng)度下降，水化放熱和耐水性差等限制了氯氧鎂水泥在建筑材料中的應(yīng)用。

2、赤泥是氧化鋁生成過程中產(chǎn)生的最主要的堿性工業(yè)固體廢料，每噸氧化鋁產(chǎn)出1.2-1.5噸赤泥固廢。中國(guó)是氧化鋁生產(chǎn)大國(guó)，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)赤泥的累積堆存量已超過1億噸，赤泥的高堿性和重金屬造成土壤與水資源污染，惡化生態(tài)環(huán)境，因此赤泥的綜合回收利用已成為亟待解決的問題。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于赤泥的綜合利用回收主要集中在重金屬提取、建筑材料、環(huán)保材料、農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)等方面，其中生產(chǎn)建筑材料是提供赤泥資源化利用最有效的途徑之一，赤泥在建筑材料的應(yīng)用主要集中在水泥生產(chǎn)、混凝土砌塊、裝飾材料和路基材料等。

3、對(duì)于赤泥的回收，現(xiàn)有中國(guó)專利cn107986739a中公開了一種赤泥熔渣建筑材料，其中赤泥熔渣原料包括赤泥熔渣20-95wt%、粉煤灰0-3.5wt%、輕燒氧化鎂4.1-55wt%、氯化鎂0.75-16.9wt%、消泡劑0.05-0.5wt%、減水劑0-1.5wt%、復(fù)合改性劑0.1-2.6wt%，復(fù)合改性劑由磷酸和/磷酸鹽、硫酸鹽、草酸組成，從其具體實(shí)施方式中可以看出，赤泥熔渣添加量為80%以上時(shí)，建筑材料7天的抗壓強(qiáng)度僅為4.9-23.4mpa，赤泥熔渣添加量為20%時(shí)，建筑材料7天的抗壓強(qiáng)度僅為55.2mpa，由此可見，其建筑材料中雖然添加了大量的赤泥熔渣，但導(dǎo)致氯氧鎂水泥的強(qiáng)度顯著下降，無法在建筑墻體等要求高強(qiáng)度的場(chǎng)景中使用。

4、現(xiàn)有中國(guó)專利cn109081672a中公開了赤泥、鉻渣復(fù)合材料及其制備方法，其中復(fù)合材料包括赤泥20-70wt%、鉻渣20-70wt%、輕燒氧化鎂8.1-40wt%、氯化鎂1.7-12.9wt%、消泡劑0.05-0.5wt%、減水劑0-1.5wt%、改性劑0.15-2.6wt%，改性劑為磷酸和/或磷酸鹽、檸檬酸和/或檸檬酸鈉、草酸中的一種，通過具體實(shí)施方式可知，其赤泥的添加量基本為輕燒氧化鎂重量的2倍，28天抗壓強(qiáng)度＜30mpa，雖然赤泥得到了有效利用，但是最終得到的建筑材料的抗壓強(qiáng)度太低，無法在有高強(qiáng)度要求的場(chǎng)景中使用。

5、因此，現(xiàn)有技術(shù)中在氯氧鎂水泥中加入赤泥（摻量為50%）后，氯氧鎂水泥的耐水性有所提高但其強(qiáng)度下降顯著，且隨著赤泥添加量的增加，氯氧鎂水泥的強(qiáng)度將下降更多，限制了氯氧鎂水泥在高強(qiáng)度應(yīng)用場(chǎng)景中的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種檸檬酸改性赤泥基氯氧鎂水泥及其制備方法，本技術(shù)通過合理控制各原料的添加量，使在氯氧鎂水泥中加入赤泥和檸檬酸后，既解決了赤泥固廢對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)使赤泥的添加量達(dá)到60%時(shí)，氯氧鎂水泥28天的抗壓強(qiáng)度依然可保持60mpa，滿足高強(qiáng)度使用場(chǎng)景的需求。

2、本發(fā)明的第一方面是提供一種檸檬酸改性赤泥基氯氧鎂水泥，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種檸檬酸改性赤泥基氯氧鎂水泥，所述赤泥基氯氧鎂水泥由以下組分組成：輕燒氧化鎂、六水氯化鎂、水、赤泥和檸檬酸；所述輕燒氧化鎂中活性氧化鎂與六水氯化鎂的摩爾比為（6-8）：1，所述赤泥的添加量為輕燒氧化鎂重量的20-60%，所述檸檬酸的添加量為輕燒氧化鎂重量的0.5-1.5%。

4、優(yōu)選的，所述輕燒氧化鎂中的活性氧化鎂含量為60%。

5、優(yōu)選的，所述赤泥基氯氧鎂水泥的水灰比為0.27。

6、優(yōu)選的，所述檸檬酸的添加量為輕燒氧化鎂重量的1.0-1.5%。

7、優(yōu)選的，所述赤泥粒徑小于200目。

8、優(yōu)選的，將所述赤泥在100-110℃下干燥24h，研磨40-45min后篩分。

9、本發(fā)明的第二方面是提供一種如上述所述的檸檬酸改性赤泥基氯氧鎂水泥的制備方法，包括如下步驟：

10、s1、將六水氯化鎂和檸檬酸、水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，制得水溶液?/p>

11、s2、將輕燒氧化鎂和赤泥粉末混合均勻得到混合粉末；

12、s3、將步驟s1得到的水溶液加入混合粉末中攪拌后得到檸檬酸改性赤泥基氯氧鎂水泥。

13、隨著赤泥在氯氧鎂水泥中含量的增加，氯氧鎂水泥28天的抗壓強(qiáng)度也顯著降低，通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)通過在赤泥基氯氧鎂水泥中加入檸檬酸，可降低氯氧鎂水泥抗壓強(qiáng)度下降的幅度，相比于單摻赤泥，檸檬酸的加入可以緩解大量赤泥加入而導(dǎo)致的強(qiáng)度損失，而且當(dāng)赤泥的添加量為輕燒氧化鎂重量的60%，添加輕燒氧化鎂重量1.5%的檸檬酸時(shí)，赤泥基氯氧鎂水泥28天的抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)60mpa，其強(qiáng)度優(yōu)于大部分普通硅酸鹽水泥，可見，本技術(shù)中檸檬酸的加入，可對(duì)大量赤泥加入而導(dǎo)致氯氧鎂水泥抗壓強(qiáng)度的損失具有一定的緩解，但是當(dāng)檸檬酸的添加量超過1.5%后，緩解效果不明顯，因此將檸檬酸的添加量控制在輕燒氧化鎂重量1.5%的范圍內(nèi)時(shí)，就可保證赤泥基氯氧鎂水泥具有良好的力學(xué)性能，滿足建筑材料對(duì)強(qiáng)度的要求。

14、赤泥的細(xì)小顆粒填充氯氧鎂水泥的內(nèi)部空隙，并與鎂離子、氯離子反應(yīng)生成無定型膠凝物質(zhì)，從而會(huì)增加氯氧鎂水泥內(nèi)部的緊實(shí)程度，優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)，提高密實(shí)度，從而提高氯氧鎂水泥的耐水性能。當(dāng)赤泥的添加量比較少時(shí)，檸檬酸會(huì)增加赤泥基氯氧鎂水泥的孔隙率，其原因是檸檬酸與赤泥中的金屬離子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量孔隙，當(dāng)赤泥的添加量超過40%后，大量未參加反應(yīng)的赤泥顆粒填充于孔隙結(jié)構(gòu)中，增加氯氧鎂水泥的密實(shí)性，從而提高了耐水性，而且檸檬酸的緩凝作用會(huì)使體系內(nèi)水化反應(yīng)更完全，減少大孔并優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)（當(dāng)赤泥的添加量為60%時(shí)，加入1.0-1.5%的檸檬酸后，雖然使得氯氧鎂水泥的空隙率大于不加檸檬酸時(shí)的孔隙率，但是其無害孔隙和不太有害孔隙的占比均大于只加60%赤泥時(shí)的占比，而且有害孔隙小于只加60%赤泥的占比，因此檸檬酸的加入會(huì)減少大孔和有害孔隙的占比），使結(jié)構(gòu)內(nèi)部更均勻，因此大量的赤泥與檸檬酸的配合使用不僅提高了固廢材料的利用量，同時(shí)也使得氯氧鎂水泥的抗壓強(qiáng)度降低幅度減少，耐水性提升，有效提高了氯氧鎂水泥在建筑材料中的使用性能。

15、除此之外，本技術(shù)通過xrd圖譜發(fā)現(xiàn)，固化28天后的氯氧鎂水泥試塊中均有明顯的5相衍射峰，說明氯氧鎂水泥的主要結(jié)晶相是5相，當(dāng)隨著赤泥含量的增加后，氯氧鎂水泥中的5相衍射峰逐漸減弱，同時(shí)氫氧化鎂衍射峰減少并逐漸減弱，這可能是赤泥顆粒的阻隔，使5相生成量減少，且赤泥細(xì)小顆粒吸附在較大氧化鎂顆粒表面，從而抑制了5相及氫氧化鎂的生成；當(dāng)檸檬酸加入后，氯氧鎂水泥的5相衍射峰增強(qiáng)，氫氧化鎂衍射峰減少并減弱，這說明檸檬酸加入后，檸檬酸可促進(jìn)赤泥基氯氧鎂水泥中5相的生成，檸檬酸與鎂離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，減少了氫氧化鎂的沉淀。

16、將含有檸檬酸和赤泥的氯氧鎂水泥試塊浸泡14天后，xrd圖譜中顯示，加入檸檬酸的赤泥基氯氧鎂水泥中的5相衍射峰分別強(qiáng)于不加檸檬酸時(shí)的衍射峰，說明適量的赤泥與檸檬酸的配合使用可抑制氯氧鎂水泥中5相的水解，其原因是：檸檬酸的絡(luò)合作用可減緩氧化鎂水化速率，細(xì)化5·1·8相晶體，提升結(jié)構(gòu)密實(shí)度，細(xì)長(zhǎng)針桿狀5·1·8相與大量膠凝狀物質(zhì)交織在一起形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使晶體之間的粘接加強(qiáng)，該粘接結(jié)構(gòu)對(duì)5·1·8相晶須結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用組織了5·1·8相結(jié)構(gòu)的水解，最終顯著提高氯氧鎂水泥的耐水性和力學(xué)性能。而且檸檬酸提供的c5h7o5coo-有利于5相生成，同時(shí)c5h7o5coo-與mgo水解后產(chǎn)生的mgoh+相結(jié)合，形成有機(jī)鎂·絡(luò)合層附著在5相晶體表面，從而可有效提高氯氧鎂水泥的水穩(wěn)性。

17、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：本技術(shù)通過在赤泥基氯氧鎂水泥中加入檸檬酸后，相當(dāng)于單摻赤泥的氯氧鎂水泥的抗壓強(qiáng)度有顯著提升，且赤泥含量和檸檬酸含量的配合優(yōu)化了氯氧鎂水泥的孔隙結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)密實(shí)性，且檸檬酸可促進(jìn)5相生成且阻止5相在水中的水解，而且赤泥顯著提高體系ph，促進(jìn)二氧化硅、三氧化二鐵、氧化鋁溶解，與檸檬酸反應(yīng)產(chǎn)生的絡(luò)合物填充于孔隙間，減少大孔，增加小孔，優(yōu)化空隙結(jié)構(gòu)，使氯氧鎂水泥內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)更加致密，從而使得氯氧鎂水泥的耐水性有效提高。