我国是钒资源大国，也是钒的生产和消费大国。页岩钒是我国独特的优势钒资源，钒资源的90%来自页岩，但由于石煤中钒品位较低，在石煤提钒过程中不可避免会产生大量的尾渣。若采用传统堆存尾矿库的处理方法，会导致大量尾渣堆积；不仅浪费资源、严重污染环境，同时给企业带来负担和造成安全隐患。因此，进行石煤提钒尾渣二次资源的综合利用，实现其资源化、无害化，是我们必须要研究的一个重要课题。

地聚物材料具有原料来源广泛、生产能耗低、制备工艺简单、无污染和优良的耐久性能，是一种可持续发展的绿色环保材料。传统材料中的水泥和混凝土行业均存在着高能耗、环境污染、排放大量产生温室效应的 CO₂、大量消耗不可再生的资源等问题。因此，在 21 世纪材料研究向着绿色、环保、节能、高性能方向发展的时代，利用尾矿废渣制备出一种适于建筑结构使用的低耗能、低CO₂ 排放量或不排放 CO₂、性能优异、能取代或部分取代水泥的新型无机胶凝材料具有重要的科学意义和现实意义。同时从资源综合利用和生态环境保护的角度出发，实现二次资源在线循环和零排放尾渣的目标，以石煤提钒尾渣为原料，开发低成本、高性能、绿色环保的尾渣制备地聚物工艺，促进页岩提钒行业的可持续发展，具有很大的环境效益、社会效益和经济效益。

3.1地聚物国内外研究现状

3.1.1地聚物的概念

地质胶凝聚合材料简称“地聚物”，是近年来国际上研究活跃的一种新型无机非金属材料，英文名称为 geopolymer 或 Mineral Polymer。它的概念最早由Joseph Davidovits 教授于上世纪 70 年代提出，其原意是指由地球化学作用（Geochemistry）或人工模仿地质合成作用（Geosynthesis）而制造出的铝硅酸盐地质胶凝聚合材料。故研究者们将其又称为地聚合物、矿物聚合物、土聚水泥、土 壤 聚 合 物 、 化 学 键 陶 瓷 材 料 、 低 温 铝 硅 酸 盐 玻 璃 “ low-temperature aluminosilicate”等。而这个概念发展到现在则包括了所有以天然铝硅酸盐矿物或含有铝硅酸盐矿物的工业固体废弃物为主要原料，与高岭土粘土和适量碱或碱硅酸盐溶液充分混合后，在 20~120℃的低温条件下成型硬化，矿物中的硅氧四面体[SiO₄]和铝氧四面体[AlO₄]通过聚合反应生成的、由铝硅酸盐凝胶成分粘结的化学键胶凝材料。这种新型胶凝材料与陶瓷性能相似，含有多种非晶质至半晶质相的三维铝硅酸盐聚合物。

3.1.2地聚物原料组成

地聚物的原料主要由两大部分组成，即富含活性硅铝质的硅铝原料和液体碱激发剂，这两部分原料占全部原料总质量的 80%~90%。