CN103951367A

CN103951367A - 一种以造纸白泥为主要原料的石膏板及其制备方法

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Publication number: CN103951367A
Application number: CN201410157622.5A
Authority: CN
Inventors: 张丰庆; 陈永梅; 田清波; 徐丽娜
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2034-04-18
Also published as: CN103951367B

Abstract

本发明公开了一种以造纸白泥为主要原料的石膏板，由以下重量份的原材料制成：造纸白泥40-50%；无水石膏15-20%；建筑石膏30-40%；抗水释水剂1-3%；造纸白泥为粒状结晶不良的CaCO₃，其粒径为15-25μm，是一种疏松多孔的、颗粒细的固体废料，含水率在25-30%，残留10%的造纸纤维和1-5%的其它有机物；无水石膏分子式为CaSO₄，为了防止急凝，选择200目以上的无水石膏；建筑石膏为半水石膏，分子式为CaSO₄·0.5H₂O；抗水释水剂为碳酸锆钾和三聚磷酸钠摩尔比为1:3，反应温度70-80℃，保温2-3小时得到；本发明还公开了该石膏板的制备方法。本发明制备的石膏板硬化能力增强，强度和防水能力提高，以造纸白泥为主要原料，达到了节能减排，废物利用的目的。

Description

一种以造纸白泥为主要原料的石膏板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种以造纸白泥为主要原料的石膏板及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

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，因此需要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系统数量增多、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45%～60%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。因此，造纸白泥是一种疏松多孔的、颗粒细的固体废料，含碱量较高，一般造纸白泥的含水率在25-30%，残留10%的造纸纤维和部分有机物。

目前，石膏板以其质量轻、成本低、隔音、隔热的特点成为备受关注的建筑装饰材料，但是国内石膏板的生产，大多以石膏粉为原材料，配以粉煤灰灯填充料，经粉碎、配料、搅拌、入模、成型、脱模、养护灯工序制成。该技术的主要缺点是，需要大量的石膏作为原料，生产成本高，浪费石膏资源，并且不能较多的利用废弃物，这种石膏由于软化系数较低，因此不能在潮湿环境中使用。中国发明专利01124690.1《粉煤灰石膏复合砌块（砖）及其生产方法》，粉煤灰的添加量为30-40%，石灰的添加量为10-14%，主要作用是碱性活化剂的作用，发挥提高石膏水化硬化能力和强度，但由于需额外添加碱性活化剂，增加了生产成本。

发明内容

针对现有技术中造纸白泥污染环境以及石膏板制备成本较高的问题，本发明的目的是提供一种以造纸白泥为主要原料的石膏板及其制备方法，达到节能减排，废物利用的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种以造纸白泥为主要原料的石膏板，由以下重量份的原材料制成：

造纸白泥40-50%；无水石膏15-20%；建筑石膏30-40%；抗水释水剂1-3%；

所述造纸白泥为粒状结晶不良的CaCO₃，其粒径为15-25μm，是一种疏松多孔的、颗粒细的固体废料，含碱量为2-5%,含水率在25-30%，残留10%的造纸纤维和1-5%的其它有机物；

所述无水石膏分子式为CaSO₄，为了防止急凝，选择200目以上的无水石膏；

所述建筑石膏为半水石膏，分子式为CaSO₄·0.5H₂O；

所述抗水释水剂为碳酸锆钾和三聚磷酸钠以摩尔比为1:3，反应温度70-80℃，保温2-3小时得到，得到的抗水释水剂一方面可以提高白泥的抗水性，另外还可以释放出白泥中的吸附水。

一种以造纸白泥为主要原料的石膏板的制备方法，包括以下步骤：

（1）按下列重量份备料：造造纸白泥40-50%；无水石膏15-20%；建筑石膏30-40%；抗水释水剂1-3%，混匀；

（2）将步骤（1）混匀的原材料加入到水中，原材料与水的重量比为10:(2～3)，搅拌均匀，倒入模具中，固化脱模，干燥，即得。

步骤（2）中固化的时间为1-3小时，优选为2小时。

本发明的有益效果：

（1）造纸白泥含碱量较高，因此在石膏生产中，白泥的加入相当于提供了碱性活化剂，无需额外再加入碱性活化剂，使石膏水化硬化能力增强，强度提高；

（2）造纸白泥中残留的大量的短纤维在石膏中起到增韧的作用，提高了石膏的抗折性能；

（3）防水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；提高了石膏的软化系数，即防水能力得到提高；

（4）以工业垃圾造纸白泥作为主要原料，将其应用于石膏板的制备，不仅降低了环境负荷，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。

具体实施方式

结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1

取造纸白泥50千克，无水石膏18千克，建筑石膏30千克，抗水释水剂2千克，混合均匀，然后加入到21千克水中，搅拌混合均匀，倒入模具中，经过2小时固化脱模，晾干，即得成品。对成品按GB/T9776-2008要求进行检测，结果见表1，各检测项均符合3.0等级要求。

表1实施例1制备的石膏板检测结果

实施例2

取造纸白泥45千克，无水石膏15千克，建筑石膏38千克，抗水释水剂2千克，混合均匀，然后加入到27千克水中，搅拌混合均匀，倒入模具中，经过3小时固化脱模，晾干，即得成品。对成品按GB/T9776-2008要求进行检测，结果见表2，各检测项均符合3.0等级要求。

表2实施例2制备的石膏板检测结果

实施例3

取造纸白泥40千克，无水石膏20千克，建筑石膏39千克，抗水释水剂1千克，混合均匀，然后加入到30千克水中，搅拌混合均匀，倒入模具中，经过1小时固化脱模，晾干，即得成品。对成品按GB/T9776-2008要求进行检测，结果见表3，各检测项均符合3.0等级要求。

表3实施例3制备的石膏板检测结果

实施例4

取造纸白泥50千克，无水石膏17千克，建筑石膏30千克，抗水释水剂3千克，混合均匀，然后加入到30千克水中，搅拌混合均匀，倒入模具中，经过2小时固化脱模，晾干，即得成品。对成品按GB/T9776-2008要求进行检测，结果见表4，各检测项均符合3.0等级要求。

表4实施例4制备的石膏板检测结果

本发明实施例制备得到的石膏板，其初凝时间、终凝时间、2小时强度等指标均符合GB/T9776-2008中3.0等级的要求；普通石膏板的软化系数为0.3左右，本发明实施例制备的石膏板软化系数为0.6-0.7，石膏板的防水能力得到提高。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种以造纸白泥为主要原料的石膏板，由以下重量份的原材料制成：

所述无水石膏为200目以上的无水石膏；

所述抗水释水剂为碳酸锆钾和三聚磷酸钠以摩尔比为1:3，反应温度70-80℃，保温2-3小时得到。

2.如权利要求1所述的一种以造纸白泥为主要原料的石膏板，其特征在于，由以下重量份的原材料制成：

造纸白泥50%，无水石膏18%，建筑石膏30%，抗水释水剂2%。

3.如权利要求1所述的一种以造纸白泥为主要原料的石膏板，其特征在于，由以下重量份的原材料制成：

造纸白泥45%，无水石膏15%，建筑石膏38%，抗水释水剂2%。

4.如权利要求1所述的一种以造纸白泥为主要原料的石膏板，其特征在于，由以下重量份的原材料制成：

造纸白泥40%，无水石膏20%，建筑石膏39%，抗水释水剂1%。

5.权利要求1所述的一种以造纸白泥为主要原料的石膏板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按下列重量份备料：造纸白泥40-50%；无水石膏15-20%；建筑石膏30-40%；抗水释水剂1-3%，混匀；

步骤（2）中固化的时间为1-3小时。

6.如权利要求5所述的一种以造纸白泥为主要原料的石膏板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，固化时间为2小时。