CN103467056B - 一种钛石膏发泡砌块及制备方法 - Google Patents

一种钛石膏发泡砌块及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钛石膏发泡砌块及制备方法，其特征在于，由以下原料制备而成：钛石膏440-460重量份，水泥200-250重量份，发泡剂1-4.5重量份，水150-300重量份。所述发泡剂由下述重量百分比的物质组成：亚硫酸氢钠1-2%，月桂醇马来酸单酯磺酸钠1-2%，氢氧化钠5-7%，骨胶5-8%，牛角粉10-13%，植物蛋白35-40%，十二酰二乙醇胺6-10%，明胶4-5%，聚氧乙烯辛烷基苯酚醚1-2%，月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯1-2%、甲基葡萄糖苷二油酸酯0.7-1份，余量为水。采用了三步混合方法来制备发泡剂，通过选定发泡剂组分在特定温度、时间下，按照特定顺序混合并发生反应，最终提高了钛石膏砌块的气孔率和气孔均匀性；性能如下：软化系数大于等于0.67，干密度小于等于每立方米620公斤，抗压强度大于等于5MPa。

Description

一种钛石膏发泡砌块及制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种利用钛白粉生产的遗留废弃物为原料的钛石膏发泡砌块及制备方法。
背景技术
钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰(或电石渣)以中和大量的酸性废水而产生的以二水石膏为主要成分的废渣，含有一定的杂质, 一般具有如下几方面的性质。含水量高、粘度大、杂质含量高；呈弱酸性；从废渣处理车间出来时, 先是灰褐色, 置于空气中二价铁离子逐渐被氧化成三价铁离子而变成红色(偏黄), 故又名红泥, 红、黄石膏；因此，可以用来制作无烧砖和应用于水泥缓凝剂。
现有技术如：《防潮钛石膏空心砌块及其制备方法》CN201210205306.1，公开了一种防潮钛石膏空心砌块，各原料及其重量份如下：钛石膏粉（β型）:50-70份，建筑石膏粉（β型）：15-35份，激发剂：1-5份，中和剂：1-5份，缓凝剂：0.1-1份，减水剂：0.2-0.5份，防水剂：0.1-0.3份，水：25-40份，还公开了这种空心砌块的制备方法。
又如：《利用钛石膏制备石膏砌块的方法》CN201010256277.2，将钛石膏破碎成粒径小于80μm的细粉，并在180～220℃进行脱水干燥；将干燥后的钛石膏粉、半干法脱硫灰、轻骨料、纸纤维、石膏激发剂、缓凝剂和减水剂按一定比例混合均匀，然后加水搅拌均匀；将搅拌均匀的浆体倒入标准模具中，振动成型；自然养护2小时后，拆模晾干后得到石膏砌块。
由于现有技术尚有不足，如：《防潮钛石膏空心砌块及其制备方法》该方法不足之处是工艺复杂，需要将钛石膏烘干、煅烧；《利用钛石膏制备石膏砌块的方法》该法不足之处是，要将钛石膏脱水和烘干处理。新出厂的钛石膏的含水量在百分之七十左右，烘干一吨钛石膏的成本约在200-300元左右，成本太高，如让钛石膏自然风干则第一是时间长，第二是占地面积大，还会造成二次污染，比如雨水的冲洗造成田地或河流污染，又如风会把已干的钛石膏粉末吹走造成空气污染。所以，我国每年约产生700-1000万吨的钛石膏，几乎没有得到利用。钛石膏的排放不仅占用大量土地、污染环境，而且给钛白粉企业造成了很大的经济负担。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用钛白粉生产的遗留废弃物为原料的钛石膏发泡砌块及制备方法。
一种钛石膏发泡砌块，由以下原料制备而成：钛石膏440-460重量份，水泥200-205重量份，发泡剂1-4.5重量份，水150-300重量份。
所述发泡剂由下述重量百分比的物质组成：亚硫酸氢钠1-2%，月桂醇马来酸单酯磺酸钠1-2%，氢氧化钠5-7%，骨胶5-8%，牛角粉10-13%，植物蛋白35-40%，十二酰二乙醇胺6-10%，明胶4-5%，聚氧乙烯辛烷基苯酚醚1-2%，月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯1-2%、甲基葡萄糖苷二油酸酯0.7-1份，余量为水。
所述植物蛋白为燕麦蛋白。
上述的钛石膏发泡砌块制备方法，包含以下步骤：
（1）将5-8重量份的骨胶、10-13重量份的牛角粉、35-40重量份的植物蛋白、2-3重量份的氢氧化钠、1-2重量份的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚及200-220重量份的水混合于反应釜中，在85-90oC的温度下反应2-2.5小时后，过滤，得到第一混合液；
（2）将上述第一混合液与1-2重量份的月桂醇马来酸单酯磺酸钠、6-10重量份的十二酰二乙醇胺、1-2重量份的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、0.7-1重量份甲基葡萄糖苷二油酸酯混合，在50-60oC温度下搅拌0.5-1小时，得到第二混合液；
（3）将上述第二混合液与1-2重量份亚硫酸氢钠、4-5重量份明胶、3-4重量份氢氧化钠混合，在室温下搅拌0.5小时，得到第三混合液；
（4）将第三混合液浓缩并静置，得到上述的发泡剂；
（5）根据上述重量份的钛石膏、水泥、水含量，将钛石膏和水一起放入搅拌机，搅拌5-30分钟后再加入水泥，再进行搅拌5-30分钟后送入发泡主机，加入1-4.5重量份的上述步骤（4）制得的发泡剂，发泡2-3分钟后直接泵送注模成型，自然风干15-25天，得到所述钛石膏发泡砌块。
所述植物蛋白为燕麦蛋白。
 本发明的有益效果：
该制备方法及由制得的钛石膏发泡砌块具有以下优点：
1、采用了动植物复合蛋白发泡，尤其是燕麦蛋白的使用，使得钛石膏发泡砌块内部形成均匀分布的部分连通的通孔和部分独立封闭的小闭孔，这种通孔和闭孔共存的结构，可以在省略将钛石膏烘干、脱水、煅烧这些步骤同时，促进砌块的成型、自然风干并保证砌块一定的保温性能和强度性能，实现了成本与性能之间的平衡，并且达到了废物利用、节能环保的目的，通孔和闭孔的体积比为3：7，优选4：6，更优选5：5；
2、采用了三步混合方法来制备发泡剂，相比于将发泡剂组分一步混合或二步混合的方法，这种三步混合法通过选定发泡剂组分在特定温度、特定时间下、按照特定顺序混合并发生反应，最终提高了钛石膏砌块的气孔率和气孔均匀性；
3、发泡剂中氢氧化钠、十二酰二乙醇胺等物质的使用，有助于减弱钛石膏的酸性，从而提高钛石膏发泡砌块的强度；
4、最终获得的钛石膏发泡砌块具有如下性能：软化系数大于等于0.67，干密度小于等于每立方米620公斤，抗压强度大于等于5MPa。
具体实施方式
本发明通过下面的实施例可以对本发明作进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。
实施例1：
（1）将5重量份的骨胶、10重量份的牛角粉、35重量份的燕麦蛋白、2重量份的氢氧化钠、1重量份的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚及200重量份的水混合于反应釜中，在85oC的温度下反应2小时后，过滤，得到第一混合液；
（2）将上述第一混合液与1重量份的月桂醇马来酸单酯磺酸钠、6重量份的十二酰二乙醇胺、1重量份的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、0.7重量份甲基葡萄糖苷二油酸酯混合，在50oC温度下搅拌0.5小时，得到第二混合液；
（3）将上述第二混合液与1重量份亚硫酸氢钠、4重量份明胶、3重量份氢氧化钠混合，在室温下搅拌0.5小时，得到第三混合液；
（4）将第三混合液浓缩并静置，得到发泡剂；
（5）将440kg钛石膏和150kg水一起放入搅拌机，搅拌10分钟后再加入200kg水泥，再进行搅拌10分钟后送入发泡主机，加入4.5kg的上述步骤（4）制得的发泡剂，发泡2分钟后直接泵送注模成型，自然风干11天，得到所述钛石膏发泡砌块。
最终获得的钛石膏发泡砌块具有如下性能：软化系数等于0.78，干密度等于每立方米615公斤，抗压强度等于7.21MPa。
实施例2
（1）将8重量份的骨胶、13重量份的牛角粉、40重量份的植物蛋白、3重量份的氢氧化钠、2重量份的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚及220重量份的水混合于反应釜中，在90oC的温度下反应2.5小时后，过滤，得到第一混合液；
（2）将上述第一混合液与2重量份的月桂醇马来酸单酯磺酸钠、10重量份的十二酰二乙醇胺、2重量份的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、1重量份甲基葡萄糖苷二油酸酯混合，在60oC温度下搅拌1小时，得到第二混合液；
（3）将上述第二混合液与2重量份亚硫酸氢钠、5重量份明胶、4重量份氢氧化钠混合，在室温下搅拌0.5小时，得到第三混合液；
（4）将第三混合液浓缩并静置，得到上述的发泡剂；
（5）将460kg钛石膏和300kg水一起放入搅拌机，搅拌30分钟后再加入205kg水泥，再进行搅拌30分钟后送入发泡主机，加入4kg的上述步骤（4）制得的发泡剂，发泡3分钟后直接泵送注模成型，自然风干25天，得到所述钛石膏发泡砌块。
最终获得的钛石膏发泡砌块具有如下性能：软化系数等于0.75，干密度等于每立方米600公斤，抗压强度等于6.89MPa。
实施例3
（1）将6重量份的骨胶、11重量份的牛角粉、38重量份的植物蛋白、2.5重量份的氢氧化钠、2重量份的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚及215重量份的水混合于反应釜中，在90oC的温度下反应2.5小时后，过滤，得到第一混合液；
（2）将上述第一混合液与2重量份的月桂醇马来酸单酯磺酸钠、8重量份的十二酰二乙醇胺、2重量份的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、0.8重量份甲基葡萄糖苷二油酸酯混合，在57oC温度下搅拌1小时，得到第二混合液；
（3）将上述第二混合液与1.5重量份亚硫酸氢钠、4重量份明胶、4重量份氢氧化钠混合，在室温下搅拌0.5小时，得到第三混合液；
（4）将第三混合液浓缩并静置，得到上述的发泡剂；
（5）将457kg钛石膏和220kg水一起放入搅拌机，搅拌20分钟后再加入205kg水泥，再进行搅拌30分钟后送入发泡主机，加入3kg的上述步骤（4）制得的发泡剂，发泡3分钟后直接泵送注模成型，自然风干17天，得到所述钛石膏发泡砌块。
最终获得的钛石膏发泡砌块具有如下性能：软化系数等于0.72，干密度等于每立方米580公斤，抗压强度等于6.27MPa。
实施例4
（1）将7重量份的骨胶、12重量份的牛角粉、37重量份的植物蛋白、3重量份的氢氧化钠、2重量份的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚及210重量份的水混合于反应釜中，在85oC的温度下反应2.3小时后，过滤，得到第一混合液；
（2）将上述第一混合液与1.5重量份的月桂醇马来酸单酯磺酸钠、7重量份的十二酰二乙醇胺、1.8重量份的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、0.9重量份甲基葡萄糖苷二油酸酯混合，在58oC温度下搅拌0.8小时，得到第二混合液；
（3）将上述第二混合液与1.8重量份亚硫酸氢钠、4.5重量份明胶、3.8重量份氢氧化钠混合，在室温下搅拌0.5小时，得到第三混合液；
（4）将第三混合液浓缩并静置，得到发泡剂；
（5）将453kg钛石膏和270kg水一起放入搅拌机，搅拌18分钟后再加入203kg水泥，再进行搅拌28分钟后送入发泡主机，加入2.5kg的上述步骤（4）制得的发泡剂，发泡2.5分钟后直接泵送注模成型，自然风干20天，得到所述钛石膏发泡砌块。
最终获得的钛石膏发泡砌块具有如下性能：软化系数等于0.74，干密度等于每立方米560公斤，抗压强度等于5.9MPa。
对比例1：
除了将燕麦蛋白替换为豌豆蛋白和变更自然风干时间外，其余与实施例3相同。最终获得的钛石膏发泡砌块自然风干需要35天，并具有如下性能：软化系数等于0.5，干密度等于每立方米880公斤，抗压强度等于5.1MPa。
 对比例2：
除了将燕麦蛋白替换为大豆蛋白和变更自然风干时间外，其余与实施例3相同。最终获得的钛石膏发泡砌块自然风干需要38天，并具有如下性能：软化系数等于0.49，干密度等于每立方米780公斤，抗压强度等于4.7MPa。
对比例3：
除了在制备发泡剂时采用一步混合（即将所有发泡剂组分一次性混合）外，其余与实施例3相同。最终获得的钛石膏发泡砌块具有如下性能：软化系数等于0.65，干密度等于每立方米690公斤，抗压强度等于4.9MPa。
对比例4：
除了在制备发泡剂时采用两步混合（即将实施例3中步骤（2）和（3）合并为一次混合）外，其余与实施例3相同。最终获得的钛石膏发泡砌块具有如下性能：软化系数等于0.66，干密度等于每立方米660公斤，抗压强度等于4.4MPa。

Claims (4)

1.一种钛石膏发泡砌块，其特征在于，由以下原料制备而成：钛石膏440-460重量份，水泥200-250重量份，发泡剂1-4.5重量份，水150-300重量份，其中所述发泡剂由以下方法制得：
（1）将5-8重量份的骨胶、10-13重量份的牛角粉、35-40重量份的植物蛋白、2-3重量份的氢氧化钠、1-2重量份的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚及200-220重量份的水混合于反应釜中，在85-90oC的温度下反应2-2.5小时后，过滤，得到第一混合液；
（2）将上述第一混合液与1-2重量份的月桂醇马来酸单酯磺酸钠、6-10重量份的十二酰二乙醇胺、1-2重量份的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、0.7-1重量份甲基葡萄糖苷二油酸酯混合，在50-60oC温度下搅拌0.5-1小时，得到第二混合液；
（3）将上述第二混合液与1-2重量份亚硫酸氢钠、4-5重量份明胶、3-4重量份氢氧化钠混合，在室温下搅拌0.5小时，得到第三混合液；
（4）将第三混合液浓缩并静置，得到所述的发泡剂。
2.如权利要求1所述的钛石膏发泡砌块，其特征在于：所述植物蛋白为燕麦蛋白。
3.如权利要求1所述的钛石膏发泡砌块的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）将5-8重量份的骨胶、10-13重量份的牛角粉、35-40重量份的植物蛋白、2-3重量份的氢氧化钠、1-2重量份的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚及200-220重量份的水混合于反应釜中，在85-90oC的温度下反应2-2.5小时后，过滤，得到第一混合液；
（2）将上述第一混合液与1-2重量份的月桂醇马来酸单酯磺酸钠、6-10重量份的十二酰二乙醇胺、1-2重量份的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、0.7-1重量份甲基葡萄糖苷二油酸酯混合，在50-60oC温度下搅拌0.5-1小时，得到第二混合液；
（3）将上述第二混合液与1-2重量份亚硫酸氢钠、4-5重量份明胶、3-4重量份氢氧化钠混合，在室温下搅拌0.5小时，得到第三混合液；
（4）将第三混合液浓缩并静置，得到如权利要求1所述的发泡剂；
（5）根据如权利要求1所述重量份的钛石膏、水泥、水含量，将钛石膏和水一起放入搅拌机，搅拌10-30分钟后再加入水泥，再进行搅拌10-30分钟后送入发泡主机，加入1-4.5重量份的上述步骤（4）制得的发泡剂，发泡2-3分钟后直接泵送注模成型，自然风干15-25天，得到所述钛石膏发泡砌块。
4.如权利要求3所述的钛石膏发泡砌块的制备方法，其特征在于，所述植物蛋白为燕麦蛋白。
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