CN107244839B - 一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于资源综合利用技术领域，公开了一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物及其制备方法。所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉80‑100份、改性水玻璃3‑12份、偏铝酸钠2‑3份、氟硅酸钠1‑5份、磨细沸石粉3‑8份、纤维增强材料0.5‑1份、减水剂0.5‑1份、水30‑60份。本发明能够大量利用陶瓷砖抛光粉，减少环境污染，对废物利用和保护环境有重大的意义。

Description

一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于资源综合利用技术领域，具体涉及一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物及其制备方法。
背景技术
地质聚合物是一类新型的无机胶凝材料，它是利用含铝硅酸盐的矿物或工业废弃物在交底温度下生成的一类无机高分子聚合物，由法国科学家JosephDavidovits教授于20世纪70年代首先发现并命名。由于其多以粉煤灰、钢渣等工业固体废物或天然硅铝酸盐矿物为主要原料，制备工艺简单、能耗低、排放少等特点，受到了国内外许多高校、企业和国家科研院所的重视，进行了大量研究。
陶瓷砖抛光粉是陶瓷抛光砖在刮平定厚、研磨抛光以及磨边倒角等一系列深加时所产生的具有一定细度的粉体废料，每生产1m2抛光砖将产生约1.9kg左右的抛光粉，随着陶瓷抛光砖生产量的不断增加，抛光粉产生数量也逐年上升，目前我国抛光粉产生量已达到900万吨以上，尚没有合理有效的利用方式，多数是通过堆积、掩埋等方式进行处理，已在广东、山东等多地形成了巨大的垃圾山，占用土地的同时还对周围环境造成污染，已逐步成为陶瓷抛光砖企业的一个难题。如何对陶瓷砖抛光粉进行回收再利用，进行资源化处理变废为宝成为当下急需解决的课题，对能源节约、环境保护都具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的主要在于针对目前我国陶瓷砖抛光粉排放量大、利用率低的问题，提供了一种可以实现陶瓷砖抛光粉资源化利用的技术。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：
陶瓷砖抛光粉：80-100份
改性水玻璃：3-12份
偏铝酸钠：2-3份
氟硅酸钠：1-5份
磨细沸石粉：3-8份
纤维增强材料：0.5-1份
减水剂：0.5-1份
水：30-60份
所述陶瓷砖抛光粉是利用陶瓷砖研磨抛光等加工工程产生的废料，烘干后经行星磨粉磨2-5min得到的。
所述改性水玻璃的制备方法如下：
(1)将100份水玻璃、10-25份氢氧化钠和1-3份乙二胺混合均匀，陈化24h；
(2)在上述陈化后的混合液中加入2-5份磷酸三钠、2-5份四硼酸钠、1-4份羟丙基纤维素醚搅拌均匀后，置于真空干燥箱内在140-170℃的温度下烘干；
(3)在步骤(2)中得到的固体中添加1-2份的二乙醇单异丙醇胺粉磨至比表面积不小于330m2/kg，即得到所述改性水玻璃。
优选的，所述水玻璃固含量为30％-40％，模数为3.2-3.5。
所述磨细沸石粉的细度为550-650目。
所述纤维增强材料为碳纤维或玄武岩纤维。
优选的，所述纤维增强材料为直径10-15um，长度30-40mm的玄武岩纤维。
所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。
上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、改性水玻璃、偏铝酸钠、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌30-40分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
本发明中，改性水玻璃中的乙二胺、磷酸三钠、四硼酸钠均为碱性物质，它们协同作用，可显著提高水玻璃的激发性能；羟甲基纤维素醚可使体系变的粘稠、均一；二乙醇单异丙醇胺不但有良好的助磨作用，还有很好的水化激发作用，与改性水玻璃共同作用，可实现激发陶瓷砖抛光粉胶凝材料活性的叠加效应，显著提高陶瓷砖抛光粉的反应活性；偏铝酸钠可以增加体系中铝羟基含量，形成更多的反应前驱体，促进缩聚反应；氟硅酸钠也可以促进体系反应速度；磨细沸石粉的加入能为地质聚合物的形成提供更多的行核位置，有利于加速硅铝聚合体的形成，提高强度。
本发明的有益效果：
1.本发明的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物以陶瓷砖抛光粉为主要原料，能够大量利用陶瓷砖抛光粉，减少环境污染，对废物利用和保护环境有重大的意义。
2.本发明制备的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物制作方法简单，成品强度高，耐久性好，且能实现陶瓷砖抛光粉的资源化利用，节约大量的能源和资源，减少CO2的排放，具有很好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，本发明保护范围并不受制于本发明的实施方式。
实施例1
一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉80份、改性水玻璃3份、偏铝酸钠2份、氟硅酸钠1份、磨细沸石粉3份、纤维增强材料0.5份、减水剂0.5份、水30份。
所述陶瓷砖抛光粉是利用陶瓷砖研磨抛光等加工工程产生的废料，烘干后经行星磨粉磨2min得到的。
所述改性水玻璃的制备方法如下：
(1)将100份固含量为30％模数为3.2的水玻璃、10份氢氧化钠和1份乙二胺混合均匀，陈化24h；
(2)在上述陈化后的混合液中加入2份磷酸三钠、2份四硼酸钠、1份羟丙基纤维素醚搅拌均匀后，置于真空干燥箱内在140℃的温度下烘干；
(3)在步骤(2)中得到的固体中添加1份的二乙醇单异丙醇胺粉磨至比表面积不小于330m2/kg，即得到所述改性水玻璃。
所述磨细沸石粉的细度为550目。
所述纤维增强材料为碳纤维。
所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。
上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、改性水玻璃、偏铝酸钠、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌30分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
实施例2
一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉100份、改性水玻璃12份、偏铝酸钠3份、氟硅酸钠5份、磨细沸石粉8份、纤维增强材料1份、减水剂1份、水60份。
所述陶瓷砖抛光粉是利用陶瓷砖研磨抛光等加工工程产生的废料，烘干后经行星磨粉磨5min得到的。
所述改性水玻璃的制备方法如下：
(1)将100份固含量为40％模数为3.5的水玻璃、25份氢氧化钠和3份乙二胺混合均匀，陈化24h；
(2)在上述陈化后的混合液中加入5份磷酸三钠、5份四硼酸钠、4份羟丙基纤维素醚搅拌均匀后，置于真空干燥箱内在170℃的温度下烘干；
(3)在步骤(2)中得到的固体中添加2份的二乙醇单异丙醇胺粉磨至比表面积不小于330m2/kg，即得到所述改性水玻璃。
所述磨细沸石粉的细度为650目。
所述纤维增强材料为玄武岩纤维。
所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。
上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、改性水玻璃、偏铝酸钠、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌40分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
实施例3
一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉90份、改性水玻璃6份、偏铝酸钠2.6份、氟硅酸钠3份、磨细沸石粉5份、纤维增强材料0.8份、减水剂0.7份、水40份。
所述陶瓷砖抛光粉是利用陶瓷砖研磨抛光等加工工程产生的废料，烘干后经行星磨粉磨4min得到的。
所述改性水玻璃的制备方法如下：
(1)将100份固含量为36％模数为3.2的水玻璃、15份氢氧化钠和2份乙二胺混合均匀，陈化24h；
(2)在上述陈化后的混合液中加入3份磷酸三钠、4份四硼酸钠、3份羟丙基纤维素醚搅拌均匀后，置于真空干燥箱内在160℃的温度下烘干；
(3)在步骤(2)中得到的固体中添加1.5份的二乙醇单异丙醇胺粉磨至比表面积不小于330m2/kg，即得到所述改性水玻璃。
所述磨细沸石粉的细度为610目。
所述纤维增强材料为直径10-15um，长度30-40mm的玄武岩纤维。
所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。
上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、改性水玻璃、偏铝酸钠、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌33分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
实施例4
一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉80份、改性水玻璃12份、偏铝酸钠2份、氟硅酸钠5份、磨细沸石粉8份、纤维增强材料0.5份、减水剂0.8份、水40份。
所述陶瓷砖抛光粉是利用陶瓷砖研磨抛光等加工工程产生的废料，烘干后经行星磨粉磨2min得到的。
所述改性水玻璃的制备方法如下：
(1)将100份固含量为40％模数为3.2的水玻璃、10份氢氧化钠和3份乙二胺混合均匀，陈化24h；
(2)在上述陈化后的混合液中加入2份磷酸三钠、5份四硼酸钠、份羟丙基纤维素醚搅拌均匀后，置于真空干燥箱内在155℃的温度下烘干；
(3)在步骤(2)中得到的固体中添加1份的二乙醇单异丙醇胺粉磨至比表面积不小于330m2/kg，即得到所述改性水玻璃。
所述磨细沸石粉的细度为600目。
所述纤维增强材料为直径10-15um，长度30-40mm的玄武岩纤维。
所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。
上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、改性水玻璃、偏铝酸钠、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌36分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
实施例5
一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉95份、改性水玻璃7份、偏铝酸钠2.5份、氟硅酸钠3份、磨细沸石粉6份、纤维增强材料0.8份、减水剂0.7份、水50份。
上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、改性水玻璃、偏铝酸钠、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌35分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
对比例1
一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉90份、水玻璃6份、偏铝酸钠2.6份、氟硅酸钠3份、磨细沸石粉5份、纤维增强材料0.8份、减水剂0.7份、水40份。
所述陶瓷砖抛光粉是利用陶瓷砖研磨抛光等加工工程产生的废料，烘干后经行星磨粉磨4min得到的。
所述水玻璃固含量为36％，模数为3.2。
所述磨细沸石粉的细度为610目。
所述纤维增强材料为直径10-15um，长度30-40mm的玄武岩纤维。
所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。
上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、水玻璃、偏铝酸钠、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌33分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
对比例2
一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉90份、改性水玻璃6份、氟硅酸钠3份、磨细沸石粉5份、纤维增强材料0.8份、减水剂0.7份、水40份。
所述陶瓷砖抛光粉是利用陶瓷砖研磨抛光等加工工程产生的废料，烘干后经行星磨粉磨4min得到的。
所述改性水玻璃的制备方法如下：
(1)将100份固含量为36％模数为3.2的水玻璃、15份氢氧化钠和2份乙二胺混合均匀，陈化24h；
(2)在上述陈化后的混合液中加入3份磷酸三钠、4份四硼酸钠、3份羟丙基纤维素醚搅拌均匀后，置于真空干燥箱内在160℃的温度下烘干；
(3)在步骤(2)中得到的固体中添加1.5份的二乙醇单异丙醇胺粉磨至比表面积不小于330m2/kg，即得到所述改性水玻璃。
所述磨细沸石粉的细度为610目。
所述纤维增强材料为直径10-15um，长度30-40mm的玄武岩纤维。
所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。
上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、改性水玻璃、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌33分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
性能测试
将上述实施例1-5及对比例1-2所得的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物在水泥净浆搅拌机中搅拌2min制得浆体，将浆体注入20mm×20mm×20mm净浆模具中在震实台震实40s，放在常温养护箱中养护24h后脱模，脱模后60℃蒸养6h后自然养护至规定龄期，测其抗压强度，结果见下表1。
表1性能结果
编号 3d抗压强度/MPa 7d抗压强度/MPa 28d抗压强度/MPa
实施例1 60.73 64.98 67.49
实施例2 59.08 63.89 65.74
实施例3 66.85 72.19 75.90
实施例4 55.33 60.18 63.07
实施例5 57.30 62.48 64.36
对比例1 50.78 56.80 60.12
对比例2 44.75 50.34 53.90

Claims (7)

1.一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物，其特征在于，是由以下重量份的原料组成的：陶瓷砖抛光粉80-100份、改性水玻璃3-12份、偏铝酸钠2-3份、氟硅酸钠1-5份、磨细沸石粉3-8份、纤维增强材料0.5-1份、减水剂0.5-1份、水30-60份；所述改性水玻璃的制备方法如下：
(1)将100份水玻璃、10-25份氢氧化钠和1-3份乙二胺混合均匀，陈化24h；
(2)在上述陈化后的混合液中加入2-5份磷酸三钠、2-5份四硼酸钠、1-4份羟丙基纤维素醚搅拌均匀后，置于真空干燥箱内在140-170℃的温度下烘干；
(3)在步骤(2)中得到的固体中添加1-2份的二乙醇单异丙醇胺粉磨至比表面积不小于330m2/kg，即得到所述改性水玻璃。
2.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物，其特征在于，所述水玻璃固含量为30％-40％，模数为3.2-3.5。
3.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物，其特征在于，所述磨细沸石粉的细度为550-650目。
4.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物，其特征在于，所述纤维增强材料为碳纤维或玄武岩纤维。
5.根据权利要求4所述的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物，其特征在于，所述纤维增强材料为直径10-15um，长度30-40mm的玄武岩纤维。
6.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物，其特征在于，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光粉基地质聚合物，其特征在于，上述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将陶瓷砖抛光粉、改性水玻璃、偏铝酸钠、氟硅酸钠、磨细沸石粉、纤维增强材料、减水剂按照配比投入到锥形双螺旋搅拌机中搅拌30-40分钟至均匀后包装，使用的时候按比例掺入水，搅拌均匀，即得所述陶瓷砖抛光粉基地质聚合物。
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