CN103922674B - 一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法，按质量百分比60-70%的造纸白泥、5-10%的锆硅渣、20-30%的硅酸盐水泥、1-5%的增强释水剂取料并混合均匀，配成流动性达到要求的混凝土料浆，养护成型；所述的增强释水剂为按重量份比4-5份硫酸钠、7-8份三乙醇胺、15-18份糖钠、25-30份甲基磺酸钠和40-45份木质素磺酸钙混合溶于水得到的混合溶液。本发明方法制得的墙体材料具有较好的抗压强度、隔热性好，密度小、自重轻。
Description
技术领域
本发明涉及一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法，属于废物利用和建筑材料技术领域。
背景技术
根据中国造纸协会的资料，截止2012年底，我国纸和纸板产量和消费量已连续三年超过美国，均居世界第一，达到9930万吨，造纸产量和消费量分别占到世界总量的23.3%和23.1%。
山东省是造纸大省，2012年产量为1710万吨，占全国总产量的17%，连续18年居全国第一位。我省在大力发展造纸企业的同时造纸行业水污染问题得到一定改善，但是白泥污染将日益成为影响造纸企业发展的重要环境瓶颈。2013年10月，山东省环保厅在潍坊召开造纸白泥治理及综合利用现场会，指出由于处理成本及技术的限制，我省除部分企业对白泥进行了回收利用外，多数企业只是择地填埋或堆放。这不仅浪费了大量的石灰石资源，同时给周围的土壤及地下水资源造成严重的二次污染。由于土地资源紧张，填埋处理也日益困难，露天堆存的白泥还会形成扬尘污染源，对空气质量造成影响。要求加强白泥治理和监管，提高资源利用率，减少甚至杜绝白泥排放，确保环境安全。
按现有工艺，每生产1t纸浆大约产生1t白泥，且随着我国制浆造纸企业新建的碱回收***数量增多、规模扩大，产生的白泥将会成比例大幅度增加并积累。
制浆造纸白泥（以下简称白泥）是造纸工业苛化工艺中所产生的泥浆状沉淀副产物，其主要化学反应式如下：
Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+2NaOH
苛化后的乳液经澄清，分离出氢氧化钠溶液（白液）贮存，供制浆蒸煮循环使用；沉淀的白泥经进一步洗涤过滤，回收其中的氢氧化钠，最终得到含水率高的废渣。目前，大多数企业采用填埋或堆放的方式处理造纸白泥，填埋处理虽然简便易行、投资少，但需占用大量的土地资源，而且在污泥的填埋过程中由于压实、降雨和微生物分解的原因，会产生高浓度渗滤液和残留碱的溶解，造成地下水污染，同时，大型白泥堆场在恶劣天气等条件下还存在溃塌风险，成为社会危害的隐患。因此，这种粗放型白泥处理方式不仅带来了环境污染、资源浪费以及社会危害的隐患，随着土地和管理维护成本的上升以及不断严苛的环保要求，已经成为制约企业可持续发展的重要因素之一，寻求白泥的资源化回收利用途径必将是造纸企业和全社会的必然选择。
白泥的主要矿物成分是粒状结晶不良的CaCO3，其粒径为15-25μm，是一种疏松多孔的、颗粒细的固体废料。一般造纸白泥的含水率在25-30%，残留部分造纸纤维和部分有机物。
中国发明专利201210105925.3《利用造纸白泥生产蒸压灰砂砖的方法》，先将白泥脱水至含水量为30-35％，再将白泥送入转筒烘干机，用热空气烘干至含水量小于10％，然后与蒸压灰砂砖的其他常规原料搅拌后送入消化仓，其中干白泥的用量占制砖总用量的10-50％，消化四小时后，再经搅拌均匀后送入料仓，用压砖机制成砖块坯，并叠放于轨道小车上，输送至蒸压釜，保持釜内压力达0.8MPa的表压，相应釜内温度为170-175℃，进行养护八小时，对白泥经行干燥处理、制备工艺复杂，成本较高。
专利CN102432241A公开了一种利用造纸白泥生产墙体材料的方法，取重量百分比例为40～60%的造纸白泥、20～45%的锂渣、10～20%的水泥和1～6%的活性激发剂，加入搅拌机中混合；将混合物料分装入一组模具内，置于砌块成型机的振实台上振动成型；所述活性激发剂由聚丙烯酸、聚羧酸减水剂与硫酸铝钾混合组成；再将装有混合物料的模具置于温度为15～25℃和湿度>90%的养护箱中养护20～30小时后脱模，再放入温度为60～80℃的养护箱中蒸养20～30小时，即制得墙体材料产品。采用本发明虽然制备出了性能合格的墙体材料，但是该方法养护工艺比较复杂，生产成本较高。
轻质混凝土是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。轻质混凝土(又称泡沫混凝土)是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品。轻质混凝土的制作通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫。轻质混凝土的制备工序和成本较高。
如果能合理地利用造纸废弃物，将其用于轻质材料的制备，不仅可以减轻对环境的污染，还可以降低轻质材料的生产成本，改善性能，将具有明显的社会和经济效益。
发明内容
针对现有造纸白泥污染环境以及轻质混凝土高制备成本的问题，本发明提出了一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法，达到节能减排，废物利用的目的。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法：
按质量百分比60-70%的造纸白泥、5-10%的锆硅渣、20-30%的硅酸盐水泥、1-5%的增强释水剂取料并混合均匀，配成流动性达到要求的混凝土料浆，养护成型；所述的增强释水剂为按重量份比4-5份硫酸钠、7-8份三乙醇胺、15-18份糖钠、25-30份甲基磺酸钠和40-45份木质素磺酸钙混合溶于水得到的混合溶液。
所述造纸白泥含水量为20-25%、含钙量在60-70%、残留造纸纤维为5-10%。
所述锆硅渣：是一种含水量较高的胶状聚合物，主要成份为硅酸渣(mSiO2·nH2O)。锆硅渣固体含量为20±3wt％，二氧化硅含量为12-16wt％，同时含有少量锆英砂和偏锆酸钠等。其中SiO2在渣中呈松软团聚状，比表面积大、活性高。
所述普通硅酸盐水泥为早强型的42.5R硅酸盐水泥。
所述的增强释水剂溶质的浓度范围5-10%。所述的增强释水剂优选为按重量份比5份硫酸钠、7份三乙醇胺、18份糖钠、30份甲基磺酸钠和40份木质素磺酸钙混合溶于水得到的混合溶液。
本发明具有下列特点和有益效果：
（1）采用本发明，造纸白泥、锆硅渣、水泥与增强释水剂剂混合，生成了絮凝状硅酸钠固体凝胶和大量纤维状水化产物，白泥颗粒在这一体系中，发挥了微晶核和微集料效应，填充于纤维与凝胶互相搭接形成的空间网络中，使固体凝胶和纤维成核结晶与长大，起到了增强基体的作用。
（2）白泥中残留的大量的短纤维在混凝土中起到增韧的作用，提高了轻质混凝土的抗折性能。
（3）白泥和锆硅渣是疏松多孔的结构，混合固化后，在混凝土中留下了均匀封闭的空隙，减轻了混凝土的密度和重量。
（4）增强释水剂的使用可以有效的释放出白泥里面的吸附水转化成自由水，降低了外加水的用量，节约了成本；释水剂释放出的水所留下的空间，形成的密闭的空隙同时也减轻了制品的自重。
（5）本发明的优势还在于，工业垃圾白泥的大量应用，不仅降低环境负荷，墙体材料的制造成本，节省了大量建筑用材，保护耕地，而且达到了治理环境污染和废物综合高效利用的双重效果，促进了造纸工业和墙体材料工业的可持续发展。
（6）本发明方法制得的墙体材料具有较好的抗压强度、隔热性好，密度小、自重轻。
具体实施方式
下面结合优选的实施例进一步说明。
实施例1
取料并混合，取质量百分比为65%的造纸白泥、10%的锆硅渣、22%的普通硅酸盐水泥、3%的增强释水剂，增强释水剂按重量份比5份硫酸钠、7份三乙醇胺、18份糖钠、30份甲基磺酸钠和40份木质素磺酸钙混合溶于900份水得到的混合溶液。配制成流动性达到要求的混凝土料浆制备而成，自然养护，28天测试其强度和性能。强度等级、吸水性、导热系数等满足国家标准GB/T15229-2002、JC/T422-2007要求。
实施例2
取料并混合，取质量百分比为68%的造纸白泥、7%的锆硅渣、20%的普通硅酸盐水泥、5%的增强释水剂，增强释水剂按重量份比4份硫酸钠、8份三乙醇胺、15份糖钠、25份甲基磺酸钠和42份木质素磺酸钙混合溶于900份水得到的混合溶液。配制成流动性达到要求的混凝土料浆制备而成，自然养护，28天测试其强度和性能。强度等级、吸水性、导热系数等满足国家标准GB/T15229-2002、JC/T422-2007要求。
实施例3
取料并混合，取质量百分比为60%的造纸白泥、7%的锆硅渣、30%的普通硅酸盐水泥、3%的增强释水剂，增强释水剂按重量份比5份硫酸钠、7份三乙醇胺、17份糖钠、28份甲基磺酸钠和45份木质素磺酸钙混合溶于900份水得到的混合溶液。配制成流动性达到要求的混凝土料浆制备而成，自然养护，28天测试其强度和性能。强度等级、吸水性、导热系数等满足国家标准GB/T15229-2002、JC/T422-2007要求。
Claims (4)
1.一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法，其特征是，
按质量百分比60-70%的造纸白泥、5-10%的锆硅渣、20-30%的硅酸盐水泥、1-5%的增强释水剂取料并混合均匀，配成流动性达到要求的混凝土料浆，养护成型；所述的增强释水剂为按重量份比4-5份硫酸钠、7-8份三乙醇胺、15-18份糖钠、25-30份甲基磺酸钠和40-45份木质素磺酸钙混合溶于水得到的混合溶液。
2.根据权利要求1所述的一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法，其特征是，所述造纸白泥含水量为20-25%、含钙量在60-70%、残留造纸纤维为5-10%。
3.根据权利要求1所述的一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法，其特征是，所述的增强释水剂溶质的浓度范围5-10%。
4.根据权利要求1所述的一种用造纸白泥生产轻质墙体材料的方法，其特征是，所述的增强释水剂选为按重量份比5份硫酸钠、7份三乙醇胺、18份糖钠、30份甲基磺酸钠和40份木质素磺酸钙混合溶于水得到的混合溶液。
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