專利名稱：具有近乎為零的碳排放的結構材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及結構材料，具體的，涉及制造和制備產品和官能化的和納米官能化的 鋁硅酸鹽原材料組合物的工藝和方法，所述產品和組合物的性能等價于波特蘭水泥基混凝 土產品或者灰泥，其中該鋁硅酸鹽原材料的制造具有可忽略的碳化合物排放，碳化合物排 放是制造波特蘭水泥的特征。發(fā)明背景和現(xiàn)有技術環(huán)境中的二氧化碳增加是與全球變暖、溫室效益的開始有關的。波特蘭水泥的制 造構成了非常大的二氧化碳排放，制造每噸水泥排放大約0. 9噸的二氧化碳?；炷潦侨?球第二的僅僅以水作為最大消耗物質(全世界成百上萬噸)，并且波特蘭水泥(具有巨大的 碳規(guī)模)是混凝土的主要成分。制造波特蘭水泥的化學過程是石灰石(碳酸鈣)與粘土(水合鋁硅酸鹽)的高溫 反應。這種高溫化學反應(稱作煅燒)以非常高的速率將二氧化碳釋放到大氣中，例如，大 約60%的排放物來自水泥廠。用于煅燒反應的高溫需要碳基燃料的燃燒，并且造成了大約 40%的來自水泥廠的排放物。上述與波特蘭水泥制造有關的因素是不可替代的，因此這里很少能夠降低水泥廠 的二氧化碳排放。因此，迫切的需要一種波特蘭水泥基混凝土的替代物來用作結構建筑材 料。已經嘗試了眾多的方案，取得了不同程度的成功。燃煤電廠的副產物粉煤灰每年 在全球范圍內是大量產生的；例如成百上萬噸。粉煤灰可以加入到混凝土混合物中，但是由 于不同的原因，每年所產生的粉煤灰僅僅大約10%被用于混凝土中。在混凝土中使用粉煤 灰的一個關鍵的缺點是粉煤灰如Ravindrarajah和Tam在(1989)所討論的那樣初始時明 顯的降低了混凝土的壓縮強度。不同來源的粉煤灰會對混凝土產生不同的影響。粉煤灰根 據所用的波特蘭水泥的類型(類型I-iv)而會有不同的表現(xiàn)，這是因為它們具有不同的化 學組成。(Popovics，1982)。Liskowitz等人在US專利6802898B1 (2004)中描述了一種制備粉煤灰的方法，用 于高壓縮強度混凝土和灰泥，并且表明通過將粉煤灰研磨到期望的尺寸分布和提高能夠用 于特定的混凝土混合物中的粉煤灰的產率，能夠提高含有粉煤灰的混凝土的強度。但是，甚 至在研磨到具體的粒子尺寸分布時，能夠與波特蘭水泥一起用于混凝土混合物中的粉煤灰 的百分比也局限于10-50%。成本和聚集的游離粉煤灰粉末的保持限制了這種方法的應用。 混凝土工業(yè)典型的將混凝土混合物中的粉煤灰限制到小于30%，因此，僅僅少部分的混凝 土包含了任意的粉煤灰。另外一種減少波特蘭水泥基混凝土使用的選擇是使用稱為地質聚合 (geo-polymerization)的方法來制造結構建筑材料。這些材料(稱作地質聚合物)是天然沸石材料的合成類似物，如Davidovits等人在US專利5342595 (1994)中和van Jaarsveld 等人在"The Effect of Composition andTemperature on the Properties of Fly Ash and Kaolinite-basedGeopolymenrs,>, Chemical EnRineerinR Journal, 89 (1-3),第 63-73 頁(2002)中所報道的那樣。地質聚合物是通過在可溶性堿金屬硅酸鹽的存在下，在高pH化學溶解含有硅和 鋁的源材料而產生的。三個主要的加工步驟是1)溶解含有鋁和二氧化硅的原材料，通過 氫氧化物離子的絡合作用來形成可移動的前體，2)部分的定向可移動的前體以及部分的內 部重新構造堿性多硅酸鹽，3)重新沉淀，這里整個液體體系硬化，來形成無機聚合物結構， 其可以是無定形的或者半晶體的。為了形成該地質聚合的結構，根據van Taarsveld等人，2002suDra,必需要完全溶 解該含有硅和鋁的源材料。地質聚合物沒有利用鈣_ 二氧化硅_水合物的形成來用于基質 形成和強度，相反其取決于增溶的二氧化硅和氧化鋁前體的縮聚和高堿含量來獲得結構強度。典型的地質聚合物的配制包括用不同量的硅酸鈉或者鉀和氫氧化鈉或者鉀來溶 解粉煤灰和煅燒高嶺石。所形成的地質聚合物的強度主要取決于粉煤灰/高嶺石的比 例和含有鋁_硅酸鹽的前體(高嶺石)的煅燒溫度(300-900°C )，如van Jaarsveld等 人在2002SUOTa中所報道的那樣?？梢愿淖冊S多地質聚合物的加工特性，例如粘土與粉 煤灰的比例，粘土的煅燒溫度，水/粉煤灰比例等等。但是，這樣的地質聚合物材料的強 度很少等價于波特蘭水泥基結構材料；地質聚合物強度范圍是5-llMPa(725-1500Psi)， 而波特蘭水泥基混凝土必須處于20-40MPa(3000-6000Psi)的范圍。對于所用的和所設 計的用于結構材料的地質聚合物進一步的討論如下Jaarsveld等人的“The Effect of AlkaliMetal Activator on the Properties of Fly Ash Based Geopolymers，，，Ind. Ens Chem. Res. 38(10)(1999)3932-Al-27NMR-Study of Zeolite Formation from Alkali—Leac hedKaolinites-Influence of Thermal Preactivation,>,Journal of PhysicalChemistry 94(2) 760-765 (1990) ；H.Rahier ^ 人 ^"Low-TemperatureSynthesized Aluminosilicate Glasses，，第 3 章.Influence of the Composition ofthe Silicate Solution on Production, Structure and Properties, Journal ofMaterials Science32 (9) 2237-2247 (1997) ;J. Davidovits, "Synthesis of NewHigh Temperature Geopolymers for Reinforced Plastics/Composites", Proceedings of PACTEC79, Society of Plastic Engineers. 151-174(1979)；禾口 J. Davidovits, "Process for the Fabrication of Sintered Panels and PanelsResulting from the Application of this Process，，，US 專利 3950470 (1976)。Nilsen 等 人 ^ "Preparation and Characterization of Binder for InorganicComposites made from Amorphous Mineral Raw MaterialJournal ofSol~Gel Science and Technology. 35 (2)，143-150 (2005)中描述了一種相關的技術，該技術用于通 過溶膠凝膠路線，使用含有堿土和過渡金屬氧化物的鋁硅酸鹽無定形礦物原材料來制造無 機復合粘合劑材料。該Mlsen等人的方法需要將起始原材料完全溶解到甲酸中。所形成 的強度不足以用于結構應用中。用于化學加工來生產結構材料的另外一種路線(該材料具有等價于波特蘭水泥基混凝土的性能，而沒有特征性的二氧化碳排放)是使用溶膠凝膠加工。Hench等人在US 專利5147829中公開溶膠凝膠產生的Si02氧化物粉末復合材料和它們的生產，并且討論了 如何將直徑尺寸為大約0. 001-大約10微米的小氧化物粉末混入到二氧化硅基溶膠中來形 成復合材料。由此所生產的復合材料是具有均勻分布的氧化物粉末的單片二氧化硅凝膠基 質，其具有等于或者優(yōu)于波特蘭水泥基混凝土的機械性能。Hench等人的二氧化硅溶膠基復合材料的固化時間明顯快于波特蘭水泥基混凝 土。但是，包含在該二氧化硅溶膠基復合材料中的氧化物粉末的百分比局限于-10重 量％，剩余的是二氧化硅凝膠，其需要將該復合材料加熱到大于700°C的高溫來干燥和穩(wěn)定 化。在該二氧化硅溶膠中低濃度的氧化物粉末和穩(wěn)定化和稠化所需的高溫以及二氧化硅醇 鹽前體的成本使得這種類型的方法不能經濟的適于替代波特蘭水泥基結構材料。需要更多的技術革新來提供更堅固的，更輕的，更廉價的和更可靠的結構材料，該 材料能夠代替和勝過目前對于波特蘭水泥的使用和依賴，并且其的制造能夠明顯的降低水 泥基結構材料制造中的碳規(guī)模。

發(fā)明內容
本發(fā)明首要的目標是提供一種制造結構產品的方法和過程，其具有可忽略的碳化 合物排放。本發(fā)明的第二個目標是提供一種制造結構產品的方法和過程，由此明顯增加鋁硅 酸鹽基粉末的表面積和賦予其化學活性，以使得當該官能化粉末與水混合時，在該混合物 的每個粉末的表面之間發(fā)生縮聚反應，來將粉末粘合到一起，來形成結構材料。本發(fā)明的第三個目標是提供一種方法和過程，由此表面官能化的粉末可以與添加 劑和干燥集料例如沙子，和水混合來制造漿體，該漿體可以灌注或者澆鑄成為任何期望的 形狀，并且快速固化成為適于用作結構材料的硬化的形狀。本發(fā)明的第四個目標是提供機械強度等價于波特蘭水泥基混凝土產品的結構產 品和材料。本發(fā)明的第五個目標是提供結構產品和材料，其能夠灌注，模制和澆鑄成任何期 望的形狀。本發(fā)明的第六個目標是提供結構產品和材料，其能夠與水泥和沙子混合，并且灌 注，模制和澆鑄成任何期望的形狀。本發(fā)明的第七個目標是提供一種方法，用于納米官能化粉煤灰和沙子或者二氧化 硅，來提高和增加在納米規(guī)模上的每個材料的反應性表面。本發(fā)明的第八個目標是提供一種通過加入有機_硅酸鹽化合物來泡沫官能化粉 煤灰的方法，其提高了結構產品的強度和賦予了該結構產品水不溶性。本發(fā)明的第九個目標是提供一種重量范圍為15-大約25g的輕重量結構材料，其 可以承受大約1-2噸的負荷重量而不破裂或者碎裂。一種優(yōu)選的制備官能化的鋁硅酸鹽粉末的工藝和方法包括選擇具有多個粒子的 鋁硅酸鹽基粉末；用液體試劑處理該粉末，來形成混合物(I)，其中該粉末變成官能化的， 并且每個粒子具有化學活性表面積，干燥該官能化的粉末粒子，以使得當該干燥的官能化 粉末與水混合時，在表面之間發(fā)生聚合反應，并且將該粒子粘合在一起，來形成不具有碳化
6合物排放的結構材料。該優(yōu)選的鋁硅酸鹽基粉末是工業(yè)電廠粉煤灰，采礦尾渣，沙子及其混 合物中之一。用于處理該鋁硅酸鹽粉末的優(yōu)選的液體試劑是氫氧化鈉(NaOH)，和乙二醇與酸的 混合物。更優(yōu)選，用液體試劑處理該粉末進一步包括在大約120°C -大約150°C的溫度范圍 內對于混合物⑴進行回流，攪拌和蒸餾大約4小時-大約24小時的時間。一種優(yōu)選的結構產品，其是由官能化的鋁硅酸鹽粉末制備的，該鋁硅酸鹽粉末包 括多個具有明顯增加的化學活性表面積的粒子，該粒子形成了干燥集料，該集料與水混合 來形成可灌注漿體，將該漿體澆鑄成為期望的形狀，并且快速固化成為適于作為結構材料 的硬化的形狀。另外一種優(yōu)選的制備官能化的鋁硅酸鹽粉末的工藝和方法包括選擇具有多個 粒子的鋁硅酸鹽基粉末；將該粉末與液體試劑混合，來形成混合物(I)；將混合物(I)連 續(xù)回流和攪拌24小時，來形成具有表面活化的粉末粒子的混合物(II)；用水清洗該混合 物(II)，來除去殘留的液體試劑，并且在環(huán)境氣氛中干燥該清洗過的混合物(II)；將來自 混合物(II)的干燥的表面活化的粉末加入到蒸餾加工中足夠的時間，來產生官能化的鋁 硅酸鹽粉末，該粉末在每個粒子表面上具有化學活性的醇鹽部位。還優(yōu)選的是該鋁硅酸鹽 基粉末是工業(yè)電廠粉煤灰，采礦尾渣，沙子及其混合物，并且優(yōu)選的液體試劑是氫氧化鈉 (NaOH)，更優(yōu)選是10摩爾的NaOH溶液。還優(yōu)選的是混合物⑴的回流和攪拌是在大約120°C的溫度進行的，以及優(yōu)選的 蒸餾加工包括濃硫酸在無水乙二醇中的溶液，該溶液是在惰性氣流中加熱到大約150°C來 制備的，以及更優(yōu)選該蒸餾加工進行了至少大約4小時，同時將pH保持在大約2。另外一種優(yōu)選的步驟包括用無水乙醇清洗該官能化的粉末，直到洗提液的pH達 到大約5。因此優(yōu)選的，干燥該清洗過的官能化的粉末，并且存儲在密封的容器中，和優(yōu)選該 干燥是在大約50°C的溫度進行的。另外一種優(yōu)選的制備官能化的鋁硅酸鹽粉末的工藝和方法包括選擇鋁硅酸鹽基 粉末；在低溫將該粉末與醇/酸溶液混合來形成混合物(I)；將混合物(I)轉移到包含用于 酯化和蒸餾的有機溶劑的反應器中，來形成在漿體中的官能化的鋁硅酸鹽粉末；從該反應 器中除去水和醇；通過過濾來將官能化的鋁硅酸鹽粉末從漿體中分離出來，并且蒸發(fā)殘留 的液體來生產干燥的官能化的鋁硅酸鹽粉末，該粉末在它們的表面上具有化學活性部位。優(yōu)選該待官能化的鋁硅酸鹽基粉末是工業(yè)電廠粉煤灰，采礦尾渣，沙子及其混合 物。該優(yōu)選的醇/酸溶液是乙二醇/硫酸，其與鋁硅酸鹽基粉末在大約o°c的溫度進行混 合，隨后使用甲苯作為優(yōu)選的有機溶劑，用于酯化和蒸餾。由此處所述的工藝和方法制造的一種優(yōu)選的結構組合物，產品和材料。一種優(yōu)選的制備納米官能化的鋁硅酸鹽粉末的工藝和方法包括選擇大批量的具 有多個粒子的鋁硅酸鹽基粉末；將該大批粉末溶解到氫氟酸溶液中來形成混合物(IV)，該 混合物含有溶解的粉末和未溶解的沉淀物；將HF溶液中的溶解的粉末與未溶解的沉淀物 進行分離，并且用于進一步的加工，其中該溶解的粉末是在第一加工順序中處理的，該未溶 解的沉淀物是在第二加工順序中處理的；在該第一加工順序中，使用氫氧化鈉重新沉淀該 溶解的粉末，來生產混合的礦物的氫氧化物體系；將該混合的礦物的氫氧化物體系進行官 能化；從該第一加工順序中回收納米尺寸化的多個白色大批官能化產物；和在該第二加工順序中，該未溶解的沉淀物是具有低鋁含量的鋁硅酸鹽基粉末，將該具有低鋁含量的沉淀 物進行官能化；從該第二加工順序中回收納米尺寸化的多個淺灰色的官能化產品；和將來 自第一加工順序和第二加工順序的鋁硅酸鹽基粉末進行納米官能化，并且形成超細的大批 粉末，該粉末具有納米尺寸化的粒子。還優(yōu)選的是該鋁硅酸鹽基粉末是工業(yè)電廠粉煤灰，采礦尾渣，沙子及其混合物。本發(fā)明另外的目標和優(yōu)點從下面的本發(fā)明優(yōu)選的實施方案的詳細說明中將變得 顯而易見，所述實施方案是在附圖中示例性說明的。


圖1是過程(A)的第一實施方案的順序的示意性流程圖，該過程用于制備具有可 忽略的碳排放的官能化粉煤灰粒子。圖2是過程(B)的第二實施方案的順序的示意性流程圖，該過程用于制備具有可 忽略的碳排放的官能化粉煤灰粒子。圖3A是在通過過程A進行官能化之前，粉煤灰原材料的掃描電鏡(SEM)圖。圖3B是在通過過程A進行官能化之后，粉煤灰原材料的掃描電鏡(SEM)圖。圖4是在官能化之前和之后，鋁硅酸鹽粉末的傅立葉轉換紅外參考(FTIR)光譜 圖。圖5A是在官能化之前，在曝露于濕氣時發(fā)生了縮聚反應的粉煤灰粉末的掃描電 鏡(SEM)圖。圖5B是在官能化之后，在曝露于濕氣時發(fā)生了縮聚反應的粉煤灰粉末的掃描電 鏡(SEM)圖。圖5C是在官能化之前，在曝露于濕氣時發(fā)生了縮聚反應的粉煤灰粉末的掃描電 鏡(SEM)圖。圖6A表示了在室溫固化的X射線衍射(XRD)結果，其中所形成的集料變成了無定 形的或者部分無定形的狀態(tài)。圖6B表示了由本發(fā)明的官能化的鋁硅酸鹽粉末的漿體澆鑄而成的立方體模子。圖7是過程(C)的第三實施方案的順序的示意性流程圖，該過程用來制備納米官 能化的粉煤灰。圖8A是由廠商處獲得的未處理的粉煤灰的照片圖。圖8B是氫氟酸處理，并且用氫氧化鈉(NaOH)中和的未溶解的粉煤灰的照片圖。圖8C是未溶解的，納米官能化的粉煤灰的照片圖。圖8D是氫氟酸處理，并且用氫氧化鈉(NaOH)中和的溶解的粉煤灰的照片圖。圖8E是溶解的，納米官能化的粉煤灰的照片圖。圖9表示了一種模制的結構塊，其是由混合有波特蘭水泥和作為集料的沙子的納 米官能化的粉煤灰澆鑄而成的。圖10表示了兩個由完全的無水泥配方所模制的結構塊。圖11A是在澆鑄無水泥模子的放大了 130倍的區(qū)域上的掃描電鏡(SEM)圖，該區(qū) 域的長度是^(^！^微米)。圖11B是在澆鑄無水泥模子的放大了 450倍的區(qū)域上的掃描電鏡(SEM)圖，該區(qū)
8域的長度是20i!m(微米)。圖11C是在澆鑄無水泥模子的放大了 5000倍的區(qū)域上的掃描電鏡(SEM)圖，該區(qū) 域的長度是Mm(微米)。圖12表示了兩個由粉煤灰和硅砂的官能化混合物澆鑄而成的模子。圖13表示了通過過程(D)的第四實施方案所制備的三個模制結構塊，該過程用來 使用通過加入正硅酸四乙酯(TE0S)的泡沫官能化來制備納米官能化的粉煤灰。
具體實施例方式在詳細解釋本發(fā)明所公開的實施方案之前，應當理解本發(fā)明在它的應用中不局限 于所示的具體排列的細節(jié)，因為本發(fā)明能夠是另外的實施方案。同樣，此處所用的術語目的 是說明性的，而非限制。對此處所用的更詳細解釋本發(fā)明的一些措詞和短語的含義進行討論將是有用的?！肮倌芑痹诖擞脕肀硎酒谕姆磻曰瘜W基團在粒子表面上的附著，并且其是在 此處的實施例1和2所述的過程中實現(xiàn)的?！芭菽倌芑痹诖擞脕肀硎酒谕姆磻曰瘜W基團在粒子表面上的附著，形成泡 沫化材料，如實施例6所述?！凹{米官能化”在此用來表示期望的反應性化學基團在超細的納米尺寸化的粒子 表面上的附著，如實施例4的過程所述。根據本發(fā)明，上述目標是如下來實現(xiàn)的制備表面活化的、官能化的鋁硅酸鹽原 材料粉末，該粉末具有大的表面積和高的化學活性部位表面密度，在與水混合時，這導致了 粉末表面的快速聚合和粘合，并且所形成的硬化材料具有等價于波特蘭水泥基混凝土的性 能，而沒有波特蘭水泥制造所具有碳化合物釋放特性。粉煤灰和沙子及其變體的表面積增加對于本發(fā)明所獲得的技術進步是有重要意 義的。下表1提供一種參考點，用于討論本發(fā)明所用的官能化的粉煤灰和沙子的表面積增 加的量級。表1-粉煤灰和沙子材料的表面積
權利要求
一種用于制備官能化的鋁硅酸鹽粉末的工藝和方法，其包含下面的步驟a)選擇具有多個粒子的鋁硅酸鹽基粉末；b)用液體試劑處理該粉末，來形成混合物(I)，其中該粉末變成官能化的，并且每個粒子具有化學活性表面積；和c)干燥該官能化的粉末粒子，以使得當該干燥的官能化粉末與水混合時，在表面之間發(fā)生聚合反應，并且將該粒子粘合在一起，來形成不具有碳化合物排放的結構材料。
2.權利要求1的工藝和方法，其中該鋁硅酸鹽基粉末選自工業(yè)電廠粉煤灰、采礦尾渣、 沙子及其混合物。
3.權利要求1的工藝和方法，其中該液體試劑選自下面的至少一種氫氧化鈉(NaOH)， 和乙二醇與酸的混合物。
4.權利要求1的工藝和方法，其中用液體試劑處理該粉末進一步包括在大約 120°C -大約150°C的溫度范圍內對于混合物⑴進行回流、攪拌和蒸餾。
5.權利要求4的工藝和方法，其中混合物(I)的回流、攪拌和蒸餾進行了大約4小 時-大約24小時的時間。
6.一種結構產品，其是由官能化的鋁硅酸鹽粉末制備的，該鋁硅酸鹽粉末由多個具有 明顯增加的化學活性表面積的粒子組成，該粒子形成了干燥集料，該集料與水混合來形成 可灌注漿體，將該漿體澆鑄成為期望的形狀，并且快速固化成為適于作為結構材料的硬化 的形狀。
7.一種用于制備官能化的鋁硅酸鹽粉末的工藝和方法，其包含下面的步驟a)選擇具有多個粒子的鋁硅酸鹽基粉末；b)將該粉末與液體試劑混合，來形成混合物(I)；c)將混合物(I)連續(xù)回流和攪拌24小時，來形成具有表面活化的粉末粒子的混合物 (II)；d)用水清洗該混合物(II)，來除去殘留的液體試劑，并且在環(huán)境氣氛中干燥該清洗過 的混合物(II)；e)將來自混合物(II)的干燥的表面活化的粉末加入到蒸餾加工中足夠的時間，來產 生官能化的鋁硅酸鹽粉末，該粉末在每個粒子表面上具有化學活性的醇鹽部位。
8.權利要求7的工藝和方法，其中該鋁硅酸鹽基粉末選自工業(yè)電廠粉煤灰、采礦尾渣、 沙子及其混合物。
9.權利要求7的工藝和方法，其中該液體試劑是氫氧化鈉(NaOH)。
10.權利要求9的工藝和方法，其中該液體試劑是10摩爾的NaOH溶液。
11.權利要求7的工藝和方法，其中混合物(I)的回流和攪拌是在大約120°C的溫度進 行的。
12.權利要求7的工藝和方法，其中該蒸餾加工包括濃硫酸在無水乙二醇中的溶液，該 溶液是在惰性氣流中加熱到大約150°C來制備的。
13.權利要求12的工藝和方法，其中該蒸餾加工進行了至少大約4小時，同時將pH保 持在大約2。
14.權利要求7的工藝和方法，其進一步包括用無水乙醇清洗該官能化的粉末，直到洗 提液的PH達到大約5。
15.權利要求14的工藝和方法，其中干燥該清洗過的官能化的粉末，并且存儲在密封 的容器中。
16.權利要求15的工藝和方法，其中將該清洗過的官能化的粉末在大約50°C的溫度進 行干燥。
17.一種用于制備官能化的鋁硅酸鹽粉末的工藝和方法，其包含下面的步驟a)選擇鋁硅酸鹽基粉末；b)在低溫將該粉末與醇/酸溶液混合來形成混合物(I)；c)將混合物(I)轉移到包含用于酯化和蒸餾的有機溶劑的反應器中，來形成在漿體中 的官能化的鋁硅酸鹽粉末；d)從該反應器中除去水和醇；e)通過過濾來將官能化的鋁硅酸鹽粉末從漿體中分離出來，并且蒸發(fā)殘留的液體來生 產干燥的官能化的鋁硅酸鹽粉末，該粉末在它們的表面上具有化學活性部位。
18.權利要求17的工藝和方法，其中該鋁硅酸鹽基粉末選自工業(yè)電廠粉煤灰、采礦尾 渣、沙子及其混合物。
19.權利要求17的工藝和方法，其中該醇/酸溶液是乙二醇/硫酸。
20.權利要求19的工藝和方法，其中該醇/酸溶液是在大約0°C的溫度與鋁硅酸鹽基 粉末混合的。
21.權利要求17的工藝和方法，其中該用于酯化和蒸餾的有機溶劑是甲苯。
22.通過權利要求17的工藝和方法所制造的結構材料。
23.一種用于制備納米官能化的鋁硅酸鹽粉末的工藝和方法，其包含下面的步驟a)選擇大批量的具有多個粒子的鋁硅酸鹽基粉末；b)將該大批粉末溶解到氫氟酸溶液中來形成混合物(IV)，該混合物含有溶解的粉末 和未溶解的沉淀物；c)將HF溶液中的溶解的粉末與未溶解的沉淀物進行分離，并且用于進一步的加工，其 中該溶解的粉末是在第一加工順序中處理的，該未溶解的沉淀物是在第二加工順序中處理 的；d)在該第一加工順序中，使用氫氧化鈉重新沉淀該溶解的粉末，來生產混合的礦物的 氫氧化物體系；e)將該混合的礦物的氫氧化物體系進行官能化；f)從該第一加工順序中回收納米尺寸化的多個白色大批官能化產物；g)在該第二加工順序中，干燥未溶解的沉淀物來形成具有低鋁含量的鋁硅酸鹽基粉末；h)將該具有低鋁含量的沉淀物進行官能化；i)從該第二加工順序中回收納米尺寸化的多個淺灰色的官能化產品；和j)將來自第一加工順序和第二加工順序的鋁硅酸鹽基粉末進行納米官能化，并且形成 超細的大批粉末，該粉末具有納米尺寸化的粒子。
24.權利要求23的工藝和方法，其中該鋁硅酸鹽基粉末選自工業(yè)電廠粉煤灰，采礦尾 渣，沙子及其混合物。
全文摘要
提供了一種制造和制備組合物及其結構產品的工藝和方法，由此明顯增加鋁硅酸鹽基粉末的表面積和賦予其化學活性，以使得當該官能化粉末與水混合時，在表面之間發(fā)生縮聚反應，來將粉末粘合到一起，以形成具有可忽略的碳化合物排放的結構材料。在另外一種實施方案中，該表面官能化的粉末可以與添加劑；干燥集料，例如沙子以及水進行混合，來制造漿體，該漿體可以灌注或者澆鑄成任何期望的形狀，并且快速固化成適用于作為結構材料的硬化的形狀，該結構材料具有等價于波特蘭水泥基混凝土產品的機械強度。在另外的實施方案中，將該鋁硅酸鹽基粉末進行納米官能化和泡沫官能化，來提供輕重量和結構堅固材料，其也可以與波特蘭水泥組合使用或者作為波特蘭水泥的替代品。
文檔編號C04B7/32GK101977868SQ200880121388
公開日2011年2月16日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權日2007年12月20日
發(fā)明者A·卡拉科提, D·雷德, L·L·亨奇, S·B·克里斯納·摩爾錫, S·西爾 申請人:佛羅里達中部大學研究基金公司