CN105985034A

CN105985034A - 一种利用废酸制成的无机胶凝材料

Info

Publication number: CN105985034A
Application number: CN201510105834.3A
Authority: CN
Inventors: 叶友春
Original assignee: Us Journey New Material Science And Technology Jiangsu Co
Current assignee: Us Journey New Material Science And Technology Jiangsu Co
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-10-05

Abstract

本发明提供了一种利用废酸制成的无机胶凝材料，按重量份数，包括以下组分：废硫酸：50‑80份；废磷酸：50‑80份；磷酸二氢盐：10‑20份；氧化镁粉末：50‑100份。本发明的利用废酸制成的无机胶凝材料，采用收集到的废硫酸和废磷酸为主要原料，替代了传统的新制备的硫酸和磷酸，有效地利用废酸，变废为宝，降低了生产成本，节约了能源同时还避免了废酸对环境的危害，保护了环境。

Description

一种利用废酸制成的无机胶凝材料

技术领域

本发明涉及一种利用废酸制成的无机胶凝材料，属于建筑材料领域。

背景技术

在工业生产中如炼钢、电镀、制药等行业常常会使用一些强酸，比如硫酸、磷酸等。因此在生产过程中，会有一些残留的废酸产生，这些废酸如果不经过处理而排放到环境中，不仅会使水体或土壤酸化，对生态环境造成危害，而且浪费大量资源。为了环境的保护和能源的节约，目前各国都采用多种措施对废酸进行处理或回收。

胶凝材料，又称胶结料。在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料两大类。后一类中又分为无机的和有机的两种。凝胶材料是建筑领域中用到的建筑材料的重要的组成部分。凝胶材料的性能常常会影响到最终建筑材料的品质。

无机凝胶材料的制备过程中通常会用到酸性物质，比如硫酸、磷酸等。使用的酸性物质的成本直接影响到无机凝胶材料的成本。为了降低生产成本，有必要对材料的成本进行降低。而对废酸的回收利用不失是一个很好的降低成本的方法。但是，利用废酸制成无机凝胶材料，目前市场上还没有开发，在开发过程中也还存在许多问题，比如，与常规生产的材料性能相比，利用废酸生成的无机凝胶材料的性能优劣问题。

因此，为了社会经济的发展，也为了保护环境节约能源，有必要开发出一种可以利用废酸制成的无机凝胶材料，同时并且可以保证该材料的质量。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种利用废酸制成的无机胶凝材料。

技术方案：为了实现以上目的，本发明提供了一种利用废酸制成的无机胶凝材料，所述凝胶材料按重量份数，包括以下组分：

废硫酸：50-80份；

废磷酸：50-80份；

磷酸二氢盐：10-20份；

氧化镁粉末：50-100份。本发明以废弃的硫酸和磷酸为主要原料，同时添加了一些助剂磷酸二氢盐、氧化镁粉末，制备而成的无机凝胶材料环保无毒，防火性好，同时变废为宝（对废酸的利用），节约了能源，降低了成本，同时还保护了环境；同时在产品的组成中采用氧化镁代替传统的氯化镁，可以避免反卤现象的产生。

优选的，所述凝胶材料按重量份数，包括以下组分：

废硫酸：65-75份；

废磷酸：65-75份；

磷酸二氢盐：12-18份；

氧化镁粉末：65-85份。

优选的，所述磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵中的任意一种。

优选的，所述废硫酸和废磷酸中有效酸的浓度按质量百分含量计为10-50%。

优选的，所述凝胶材料的含水率为20-30%。

优选的，所述凝胶材料按重量份数，还包括以下组分：

海泡石：1-2份；海泡石是一种具层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物，收缩率低,可塑性好，比表面大,吸附性强，海泡石还具有脱色、隔热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射及热稳定等性能，加入到产品中，制成的凝胶材料具有很好地阻燃防火性，同时还具有很好地抗腐蚀性；

水滑石：0.8-1.2份；水滑石具有很好地阻燃性，加入后可以提高凝胶材料的阻燃性和防火性；

玻璃纤维：1.5-2.5份；玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，加入以后可以增强凝胶材料的综合性能；

珍珠岩：2-3份；珍珠岩具有表观密度轻、导热系数低、化学稳定性好、使用温度范围广、吸湿能力小，且无毒、无味、防火、吸音等特点，可以提高凝胶材料的防火性和化学稳定性；

硅微粉：1-2份；硅微粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2）经破碎、球磨（或振动、气流磨）、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉；硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料；它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能；加入硅微粉后，可以很好地提高凝胶材料的各项综合性能；

乙二醇：3-5份；是具有极好的抗冻性，同时低廉环保，可以增强凝胶材料的抗冻性，使得使用该凝胶材料的建筑材料其抗冻性增强；

稳定剂：2-4份；

防水剂：1-2份；

发泡剂：0.5-1.0份；

偶联剂：0.8-1.2份；

抗紫外线剂：1.2-1.4份。

进一步优选的，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂与季戊四醇重量组份比例为1:2的混合物；加入稳定剂可以使得制备的凝胶材料其性质更加稳定，防止其分解、老化，同时钙锌复合稳定剂相较于其他一些金属铅类等稳定剂而言，不仅稳定效果好，同时还无毒、环保，和季戊四醇混合后，其稳定效果可以得到进一步增强；

所述防水剂为有机硅防水剂；有机硅防水剂是一种无污染、无刺激性防水剂，加入后可以提高产品的防水性能，从而将制得的凝胶材料用于建筑材料后，可以提高建筑物的防水、防潮、防霉及抗紫外线性；

所述发泡剂为十二烷基硫酸钠；具有表面活性作用，环保无毒，可以增强产品的综合性能；

所述偶联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷；可显著提高产品的耐热性、阻燃性、耐溶剂性、机械强度等性能；

所述抗紫外线剂为UV-531紫外线吸收剂。UV-531紫外线吸收剂，环保无毒，可以使得产品的光稳定性效果好，起到防老的作用，增强产品的综合性能。

有益效果：本发明提供的利用废酸制成的无机胶凝材料与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明的利用废酸制成的无机胶凝材料，采用收集到的废硫酸和废磷酸为主要原料，替代了传统的新制备的硫酸和磷酸，有效地利用废酸，变废为宝，降低了生产成本，节约了能源同时还避免了废酸对环境的危害，保护了环境；

2、本发明的利用废酸制成的无机胶凝材料，取消了氯化镁的使用，采用氧化镁代替氯化镁，在保证了产品的质量的前提下避免了反卤现象的产生；

3、本发明的利用废酸制成的无机胶凝材料，使用的材料环保无毒，制备成的凝胶材料无毒无腐蚀性可以用于建筑材料；

4、本发明的利用废酸制成的无机胶凝材料，加入了一些具有阻燃性和防火性的添加剂，使得产品具有很好地防火性，该产品的防火等级高，可以达到1300度；

5、本发明的利用废酸制成的无机胶凝材料，有效的综合利用了各种组分，使得产品具有很好地机械强度，生成的产品其强度高于常用的建筑材料水泥。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明进行详细说明，但同时说明本发明的保护范围并不局限于本实施例的具体范围，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例 1

一种利用废酸制成的无机胶凝材料，所述凝胶材料按重量份数，包括以下组分：

废硫酸（有效硫酸的含量为10%）：50份；

废磷酸（有效硫酸的含量为10%）：50份；

磷酸二氢盐（该磷酸二氢盐可以任意合理的选用磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵中的一种）：10份；

氧化镁粉末：50份。

除上述组分，该凝胶材料还包括以下组分：

海泡石：1份；

水滑石：0.8份；

玻璃纤维：1.5份；

珍珠岩：2份；

硅微粉：1份；

乙二醇：3份；

稳定剂（钙锌复合稳定剂与季戊四醇重量组份比例为1:2的混合物）：2份；

防水剂（市场上直接购买的任意合理的建筑材料用有机硅防水剂）：1份；

发泡剂（十二烷基硫酸钠）：0.5份；

偶联剂（乙烯基三过氧化叔丁基硅烷）：0.8份；

抗紫外线剂（UV-531紫外线吸收剂）：1.2份。

实施例 2

废硫酸（有效硫酸的含量为20%）：55份；

废磷酸（有效硫酸的含量为20%）：55份；

磷酸二氢盐（该磷酸二氢盐可以任意合理的选用磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵中的一种）：12份；

氧化镁粉末：65份。

除上述组分，该凝胶材料还包括以下组分：

海泡石：1.2份；

水滑石：0.9份；

玻璃纤维：1.8份；

珍珠岩：2.2份；

硅微粉：1.2份；

乙二醇：3.5份；

稳定剂（钙锌复合稳定剂与季戊四醇重量组份比例为1:2的混合物）：2.5份；

防水剂（市场上直接购买的任意合理的建筑材料用有机硅防水剂）：1.2份；

发泡剂（十二烷基硫酸钠）：0.6份；

偶联剂（乙烯基三过氧化叔丁基硅烷）：0.9份；

抗紫外线剂（UV-531紫外线吸收剂）：1.2份。

实施例 3

废硫酸（有效硫酸的含量为30%）：65份；

废磷酸（有效硫酸的含量为30%）：65份；

磷酸二氢盐（该磷酸二氢盐可以任意合理的选用磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵中的一种）：15份；

氧化镁粉末：75份。

除上述组分，该凝胶材料还包括以下组分：

海泡石：1.5份；

水滑石：1.0份；

玻璃纤维：2份；

珍珠岩：2.5份；

硅微粉：1.5份；

乙二醇：4份；

稳定剂（钙锌复合稳定剂与季戊四醇重量组份比例为1:2的混合物）：3份；

防水剂（市场上直接购买的任意合理的建筑材料用有机硅防水剂）：1.5份；

发泡剂（十二烷基硫酸钠）：0.75份；

偶联剂（乙烯基三过氧化叔丁基硅烷）：1.0份；

抗紫外线剂（UV-531紫外线吸收剂）：1.3份。

实施例 4

废硫酸（有效硫酸的含量为40%）：75份；

废磷酸（有效硫酸的含量为40%）：75份；

磷酸二氢盐（该磷酸二氢盐可以任意合理的选用磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵中的一种）：18份；

氧化镁粉末：85份。

除上述组分，该凝胶材料还包括以下组分：

海泡石：1.8份；

水滑石：1.1份；

玻璃纤维：2.2份；

珍珠岩：2.8份；

硅微粉：1.8份；

乙二醇：4.5份；

稳定剂（钙锌复合稳定剂与季戊四醇重量组份比例为1:2的混合物）：3.5份；

防水剂（市场上直接购买的任意合理的建筑材料用有机硅防水剂）：1.8份；

发泡剂（十二烷基硫酸钠）：0.9份；

偶联剂（乙烯基三过氧化叔丁基硅烷）：1.1份；

抗紫外线剂（UV-531紫外线吸收剂）：1.3份。

实施例 5

废硫酸（有效硫酸的含量为50%）： 80份；

废磷酸（有效硫酸的含量为50%）： 80份；

磷酸二氢盐（该磷酸二氢盐可以任意合理的选用磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵中的一种）： 20份；

氧化镁粉末： 100份。

除上述组分，该凝胶材料还包括以下组分：

海泡石： 2份；

水滑石： 1.2份；

玻璃纤维： 2.5份；

珍珠岩： 3份；

硅微粉： 2份；

乙二醇： 5份；

稳定剂（钙锌复合稳定剂与季戊四醇重量组份比例为1:2的混合物）： 4份；

防水剂（市场上直接购买的任意合理的建筑材料用有机硅防水剂）： 2份；

发泡剂（十二烷基硫酸钠）： 1.0份；

偶联剂（乙烯基三过氧化叔丁基硅烷）： 1.2份；

抗紫外线剂（UV-531紫外线吸收剂）： 1.4份。

上述实施例中的无机凝胶材料制备主要是在收集的废硫酸和废磷酸的混合液中搅拌下加入其它的添加剂，并搅拌成凝胶状态，而通过上述实施例的各组分的加入，最终制得的凝胶材料其含水率在20-30%。

上述实施例中使用的废硫酸和废磷酸，理论上是不限制其来源的领域的，各个领域的废酸都可以使用，但是，由于本发明的无机凝胶材料主要是为了用于建筑材料，因此在投入使用之前，需要对收集到的废酸进行检测，检测废酸液中是否含有辐射性物质，如果检测后没有辐射性物质即可投入使用，如果含有辐射性物质，就不可以用于建筑材料使用，必须通过处理将其中的辐射性物质去除。

本发明中的废硫酸，其来源广泛，本发明采用的实施例中的废硫酸主要是来源于电镀企业的镀锌过程中使用的硫酸废弃液，其中有效地硫酸含量为10-50%，该废酸液中除了硫酸还含有硫酸锌、硫酸铁、硫酸钠等物质；本发明中的废磷酸，其来源也非常广泛，本发明采用的实施例中的废磷酸主要是来源于钢铁厂在钢材磷化过程中采用的磷化液，该磷化液中使用到磷酸，其中废酸中有效磷酸的含量为10-50%，该废酸液中除了磷酸以外，还含有一些磷酸二氢盐如磷酸二氢锌和其他一些常规的磷化添加剂。

采用上述实施例的组成物质制备成的无机凝胶材料无毒无腐蚀，防火性强，可以达到1300度防火，同时其强度高于通常的水泥等建筑材料，可以广泛的用于建筑材料中。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用废酸制成的无机胶凝材料，其特征在于：所述凝胶材料按重量份数，包括以下组分：

废硫酸：50-80份；

废磷酸：50-80份；

磷酸二氢盐：10-20份；

氧化镁粉末：50-100份。

2.根据权利要求1所述的利用废酸制成的无机胶凝材料，其特征在于：所述凝胶材料按重量份数，包括以下组分：

废硫酸：65-75份；

废磷酸：65-75份；

磷酸二氢盐：12-18份；

氧化镁粉末：65-85份。

3.根据权利要求1或2所述的利用废酸制成的无机胶凝材料，其特征在于：所述磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的利用废酸制成的无机胶凝材料，其特征在于：所述废硫酸和废磷酸中有效酸的浓度按质量百分含量计为10-50%。

5.根据权利要求1或2所述的利用废酸制成的无机胶凝材料，其特征在于：所述凝胶材料的含水率为20-30%。

6.根据权利要求1或2所述的利用废酸制成的无机胶凝材料，其特征在于：所述凝胶材料按重量份数，还包括以下组分：

海泡石：1-2份；

水滑石：0.8-1.2份；

玻璃纤维：1.5-2.5份；

珍珠岩：2-3份；

硅微粉：1-2份；

乙二醇：3-5份；

稳定剂：2-4份；

防水剂：1-2份；

发泡剂：0.5-1.0份；

偶联剂：0.8-1.2份；

抗紫外线剂：1.2-1.4份。

7.根据权利要求6所述的利用废酸制成的无机胶凝材料，其特征在于：所述稳定剂为钙锌复合稳定剂与季戊四醇重量组份比例为1:2的混合物；所述防水剂为有机硅防水剂；所述发泡剂为十二烷基硫酸钠；所述偶联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷；所述抗紫外线剂为UV-531紫外线吸收剂。