CN111908828A - 一种防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的凝结剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的凝结剂的制备方法，本发明属于免烧砖技术领域，本发明制备的防潮防霉免烧砖凝结剂是可替代水泥的新型绿色胶凝材料，它是将无机矿物及油页岩废渣经超细粉磨加工处理，协同化学激发出其潜在活性，使其发挥胶凝性，产生较理想的性能。该绿色胶凝材料具有高强、防霉、耐高温、抗硫酸盐侵蚀性好等优点，且具有防潮防霉的性能优点，因其主要原料为多种价格低廉的工业固体废弃物，具有显著的低成本优势，且生产工艺简单、低碳环保。
Description
技术领域
本发明属于免烧砖技术领域，具体涉及一种防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的凝结剂的制备方法。
背景技术
油页岩开发的一个关键问题是提完油的废渣处理，它既涉及环保问题，同时也涉及油页岩开发的综合经济效益问题。油页岩干馏产生的页岩废渣量大，占到油页岩处理量的80%以上。开发利用过程中，若对废渣不加以利用，必将成为该行业发展障碍。若灰渣资源化得以利用，不仅可增加企业经济效益，而且还可以减少环境污染，实现经济和环境效益双赢。免烧砖是利用水泥、粉煤灰、煤渣、尾矿渣、冶炼废渣、建筑垃圾等一种或多种材料作为主要原料，不经高温煅烧而制造的一种新型墙体材料，是我国“保护农田、节约能源、因地制宜、就地取材”的发展建材总方针下的产物。免烧砖与普通烧结砖相比,具有节能、环保、高强、耐久等优势，有很强的市场推广潜力。以粘土、页岩、煤矸石等原料，经过粉碎，混合捏练而成，以人工或者是机械压制成型，干燥之后放在九百摄氏度左右的温度下以氧化焰烧制而成的烧结型建筑砖块。红砖是实心砖，在大量的生产满足人们的建筑需求的同时，大量农田粘土被毁，因而在1993年开始，国家开始限制和取缔毁田烧砖的行文。出台明文规定禁止生产粘土实心砖。以往，用水泥做凝固剂，不经高温煅烧而制造免烧砖，需要长时间的养护，免烧砖可能包含各种有机物与无机物，部分成分可能会相互发生化学反应，一部分可能会在空气中发酵、霉化，而具备防潮防霉功能的凝结剂显得尤为重要，本领域技术人员亟待开发出新型的防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂的制备方法，满足现有的使用需求和性能要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的凝结剂的制备方法。
一种防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的凝结剂的制备方法，包括如下步骤：（1）按照以下原料及其质量的百分比称量物料：二甲基硅酸钾20~35%、聚乙烯亚胺5~10%、聚硫橡胶乳液5~8%、聚氯化二烯丙基二甲基铵20~25%、氢氧化钙10~15%、氢氧化钠8~15%、偏铝酸钠2~5%、活性剂2~5%、无水乙醇2~5%、减水剂2~5%、，余量为水，上述原料百分数之和为100%，在反应釜中对二甲基硅酸钾、无水乙醇、聚乙烯亚胺、偏铝酸钠等加热至80~100℃下反应，将复合液体通过回流冷凝器，冷却至15~20℃，加入氢氧化钠、氢氧化钙，使用流星式搅拌装置，进行充分的搅拌均匀，反应1~2小时，再加入减水剂、活性剂、聚氯化二烯丙基二甲基铵使用高速复合机在室温下均匀混合得初混液；（2）在30~35℃的温度范围内向初混液中加入聚硫橡胶乳液并搅拌1~2分钟；（3）向步骤(2）的溶液中加入活性剂；（4）同时向步骤(3)的溶液中加入水；（5）以400~1000rpm的速度范围搅拌步骤(4)中得到的反应混合物15~20分钟，并将温度维持在40~80℃的范围；（6）将步骤(5)中得到的溶液在环境条件下冷却4~6小时的时间，以得到所述防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂。
一种利用上述防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂制备免烧砖的方法，包括以下步骤：第一步、按重量份数计，称量防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂5~10份、油页岩废渣56~61份、粗骨料27~32份，将各组分混合均匀；第二步、进行室温密封陈化，陈化时间3~5后天；第三步、15MPa~20MPa保压30~90s；第四步、压制成型后，进行70~80℃蒸汽养护，湿度85~90％，养护时间3~5天；第五步、养护完成后的成品免烧砖，分批次抽检，抗压强度和抗折强度满足MU10以上标准后，即得。
进一步的，所述的粗骨料是粒径在2.6~3.8mm的废瓷粒、陶渣、河沙或玻璃粉中的其中一种或多种。
进一步的，步骤（1）所述活性剂由聚硅酸钛0.2~0.8份、乙二胺二邻苯基大乙酸钠1.5~2.1份、硫酸铝钾1.0~1.3份组成。
进一步的，步骤（1）所述减水剂为低碱萘系减水剂。
低碱萘系减水剂购自MasterRheobuild 1000，聚硫橡胶乳液购自JLG-100同等级产品
本发明的有益效果：
本申请使用的聚合物聚氯化二烯丙基二甲基铵、聚乙烯亚胺等成分，在包括油页岩废渣在内的颗粒之间形成聚合物桥链，使颗粒与颗粒能相互吸引，并对存在的间隙进行填充，带有阴电荷，且阳离子型的无机物在更易沉淀、成团，起到较好的填充作用，更易形成网状骨架，从而使混合料迅速形成团粒。在物理化学作用及外界机械作用下将分散的混合料团粒相连在一起，形成以填充剂为网状骨架的整体板块结构，从而起到提升抗压强度和抗剪能力的作用，组成份中聚硫橡胶乳液等对无机颗粒进行包裹，因为包裹后的表面不带任何电荷，是外界的游离水或其他液态物质难以在团粒表面粘附，更不能进入已被包裹了得颗粒与颗粒内的物质进行反应，从颗粒得到稳定，解决了污泥内部重金属或氰、苯、氯等化学有害物质的析出。组成份中的二甲基硅酸钾、无水乙醇、聚乙烯亚胺、偏铝酸钠与硅铝酸无机物产生硅酸钙、铝酸钙、或者是硅酸铝钙等水化物，凝胶组成分中的成份还可以快速提取污泥废物中参与反应的各种钙、硅、铁、铝等活性成份。通过这种物理化学反应不仅各颗粒之间的粘结力，而且本身的二甲基硅酸钾及产生的水化硅酸钙等凝胶，可最大程度上起到填充污泥颗粒间的缝隙，更加提高砖块的密实度、抗压强度和抗渗性能，本身请使用了聚乙烯亚胺、聚氯化二烯丙基二甲基铵进一步提升了本申请在防潮隔绝水份的基础上，进一步提升防霉效果，且避免酸的侵蚀性能也得到提高。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明制备的防潮防霉免烧砖凝结剂是可替代水泥的新型绿色胶凝材料，它是将油页岩废渣经超细粉磨加工处理，机械协同化激发出其潜在活性，使其发挥胶凝性，产生较理想的性能。该绿色胶凝材料具有高强、防霉、耐高温、抗硫酸盐侵蚀性好等优点，且具有防潮的性能优点，因其主要原料为多种价格低廉的工业固体废弃物，具有显著的低成本优势，且生产工艺简单、低碳环保。
具体实施方式
实施例1
聚氯化二烯丙基二甲基铵购自杭州银湖化工有限公司的银水1号，聚乙烯亚胺攻碧克新材料科技有限公司的GBK－PEI7700。
（1）称量质量的百分比为计的以下原料：二甲基硅酸钾20%、聚乙烯亚胺10%、聚硫橡胶乳液8%、聚氯化二烯丙基二甲基铵25%、氢氧化钙15%、氢氧化钠15%、偏铝酸钠5%、活性剂5%、无水乙醇5%、低碱萘系减水剂5%，余量为水，上述原料百分数之和为100%；（2）在反应釜中对二甲基硅酸钾、无水乙醇、聚乙烯亚胺、偏铝酸钠等加热至100℃下反应，将复合液体通过回流冷凝器，冷却至20℃，加入氢氧化钠、氢氧化钙，使用流星式搅拌装置，进行充分的搅拌均匀，反应2小时，再加入低碱萘系减水剂、活性剂、聚氯化二烯丙基二甲基铵使用高速复合机在室温下均匀混合得初混液；（2）在35℃的温度范围内向初混液中加入聚硫橡胶乳液并搅拌2分钟；（3）向步骤(2）的溶液中加入活性剂；（4）同时向步骤(3)的溶液中加入水；（5）以1000rpm的速度范围搅拌步骤(4)中得到的反应混合物20分钟，并将温度维持在80℃的范围；（6）将步骤(5)中得到的溶液在环境条件下冷却6小时的时间，以得到所述防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂，利用上述防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂制备免烧砖，包括以下步骤：第一步、按重量份数计，称量防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂10份、油页岩废渣61份、粗骨料32份，将各组分混合均匀；第二步、进行室温密封陈化，陈化时间5后天；第三步、20MPa保压90s；第四步、压制成型后，进行80℃蒸汽养护，湿度90％，养护时间5天；第五步、养护完成后的成品免烧砖，分批次抽检，抗压强度和抗折强度满足MU10以上标准后，即得，所述的粗骨料是粒径在3.8mm的废瓷粒，所述活性剂由聚硅酸钛0.8份、乙二胺二邻苯基大乙酸钠2.1份、硫酸铝钾1.3份组成，所述减水剂为低碱萘系减水剂。
低碱萘系减水剂购自MasterRheobuild 1000，聚硫橡胶乳液购自JLG-100同等级产品。
实施例2
聚氯化二烯丙基二甲基铵购自杭州银湖化工有限公司的银水1号，聚乙烯亚胺攻碧克新材料科技有限公司的GBK－PEI7700。
（1）称量质量的百分比为计的以下原料：二甲基硅酸钾35%、聚乙烯亚胺5%、聚硫橡胶乳液5%、聚氯化二烯丙基二甲基铵20%、氢氧化钙10%、氢氧化钠8%、偏铝酸钠2%、活性剂2%、无水乙醇2%、低碱萘系减水剂2%，余量为水，上述原料百分数之和为100%；（2）在反应釜中对二甲基硅酸钾、无水乙醇、聚乙烯亚胺、偏铝酸钠等加热至80℃下反应，将复合液体通过回流冷凝器，冷却至15℃，加入氢氧化钠、氢氧化钙，使用流星式搅拌装置，进行充分的搅拌均匀，反应1小时，再加入低碱萘系减水剂、活性剂、聚氯化二烯丙基二甲基铵使用高速复合机在室温下均匀混合得初混液；（2）在30℃的温度范围内向初混液中加入聚硫橡胶乳液并搅拌1分钟；（3）向步骤(2）的溶液中加入活性剂；（4）同时向步骤(3)的溶液中加入水；（5）以400rpm的速度范围搅拌步骤(4)中得到的反应混合物15分钟，并将温度维持在40℃的范围；（6）将步骤(5)中得到的溶液在环境条件下冷却4小时的时间，以得到所述防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂。
利用上述防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂制备免烧砖的方法，包括以下步骤：第一步、按重量份数计，称量防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂10份、油页岩废渣56份、粗骨料27份，将各组分混合均匀；第二步、进行室温密封陈化，陈化时间3后天；第三步、15MPa保压30s；第四步、压制成型后，进行70℃蒸汽养护，湿度85％，养护时间3天；第五步、养护完成后的成品免烧砖，分批次抽检，抗压强度和抗折强度满足MU10以上标准后，即得，所述的粗骨料是粒径在2.6mm的陶渣进一步的，步骤一所述活性剂由聚硅酸钛0.2份、乙二胺二邻苯基大乙酸钠1.5份、硫酸铝钾1.0份组成，低碱萘系减水剂购自MasterRheobuild1000，聚硫橡胶乳液购自JLG-100同等级产品。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（1）中使用活性剂，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（1）中未使用聚氯化二烯丙基二甲基铵，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，在步骤（1）中未使用聚乙烯亚胺，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例4与实施例2相比，在步骤（1）中未使用聚硫橡胶乳液，除此外的方法步骤均相同。
表1实施例和对比例防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的性能测试结果
注：参考GBT2542-201砌墙砖试验方法；GB/T5101-2007烧结普通砖；JC/T407加气混凝土用铝粉膏；JC/T621-2009硅酸盐建筑制品用生石灰；JC/T622-2009硅酸盐建筑制品用砂进行检测；缺棱掉角按GB/T11968-2006中7.1.3的规定检验；裂纹按GB/T11968中7.1.4的规定检验；平面弯曲按GB/T11968中7.1.5的规定检验；爆裂、粘模、和损坏深度将钢直尺平放在免烧砖表面，用深度游标尺垂直于钢直尺，测量其最大深度；免烧砖表面油污、表面疏松、层裂目测；物理性能；5h沸煮吸水率平均值（抗风化性能）按GB/T5101的规定检验；5h沸煮吸水率单块最大值（抗风化性能）按GB/T5101的规定检验；饱和系数平均值（抗风化性能）按GB/T5101的规定检验；饱和系数单块最大值（抗风化性能）按GB/T5101的规定检验；体积密度按GB/T2542的规定检验；抗折强度（单块最小值）按GB/T2542的规定检验；冻融试验、抗折强度（平均值值）按GB/T2542的规定检验；抗压强度（单块最小值）按GB/T2542的规定检验；抗压强度（平均值）按GB/T2542的规定检验；防霉参考ASTMG21-96标准进行检测。
按照本发明实施例方法制备的防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂具有防潮防霉的优异性能。
Claims (5)
1.一种防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的凝结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按照以下原料及其质量的百分比称量物料：二甲基硅酸钾20~35%、聚乙烯亚胺5~10%、聚硫橡胶乳液5~8%、聚氯化二烯丙基二甲基铵20~25%、氢氧化钙10~15%、氢氧化钠8~15%、偏铝酸钠2~5%、活性剂2~5%、无水乙醇2~5%、减水剂2~5%、，余量为水，上述原料百分数之和为100%，在反应釜中对二甲基硅酸钾、无水乙醇、聚乙烯亚胺、偏铝酸钠等加热至80~100℃下反应，将复合液体通过回流冷凝器，冷却至15~20℃，加入氢氧化钠、氢氧化钙，使用流星式搅拌装置，进行充分的搅拌均匀，反应1~2小时，再加入减水剂、活性剂、聚氯化二烯丙基二甲基铵使用高速复合机在室温下均匀混合得初混液；（2）在30~35℃的温度范围内向初混液中加入聚硫橡胶乳液并搅拌1~2分钟；（3）向步骤(2）的溶液中加入活性剂；（4）同时向步骤(3)的溶液中加入水；（5）以400~1000rpm的速度范围搅拌步骤(4)中得到的反应混合物15~20分钟，并将温度维持在40~80℃的范围；（6）将步骤(5)中得到的溶液在环境条件下冷却4~6小时的时间，以得到所述防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂。
2.一种利用权利要求1所述的利用防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂制备免烧砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、按重量份数计，称量防潮防霉油页岩废渣制免烧砖凝结剂5~10份、油页岩废渣56~61份、粗骨料27~32份，将各组分混合均匀；第二步、进行室温密封陈化，陈化时间3~5后天；第三步、15MPa~20MPa保压30~90s；第四步、压制成型后，进行70~80℃蒸汽养护，湿度85~90％，养护时间3~5天；第五步、养护完成后的成品免烧砖，分批次抽检，抗压强度和抗折强度满足MU10以上标准后，即得。
3.根据权利要求2所述的利用油页岩废渣制免烧砖所用的胶结剂制免烧砖的方法，其特征在于，所述的粗骨料是粒径在2.6~3.8mm的废瓷粒、陶渣、河沙或玻璃粉中的其中一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的凝结剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述活性剂由聚硅酸钛0.2~0.8份、乙二胺二邻苯基大乙酸钠1.5~2.1份、硫酸铝钾1.0~1.3份组成。
5.根据权利要求1所述的一种防潮防霉油页岩废渣制免烧砖的凝结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的减水剂为低碱萘系减水剂。
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