CN107902990B - 一种利用石英砂粉尘制备聚合物水泥防水砂浆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用石英砂粉尘制备聚合物水泥防水砂浆的方法，首先用主要由氨基纤维素、石蜡粉末、大孔硅胶、膨润土组成的复合涂液对收集石英砂粉尘的集尘器进行了预处理，形成了集尘器的复合层，然后通过加热使该复合层熔解并混合集尘器中的石英砂粉尘形成浑浊液，再利用该浑浊液成功制备出聚合物水泥防水砂浆；本法所采用的利用石英砂粉尘制备聚合物水泥防水砂浆的方法操作简单、绿色环保，对工业废弃物石英砂粉尘进行了充分的利用，既避免了二次粉尘污染，又得到了高附加值的化工产品。

Description

一种利用石英砂粉尘制备聚合物水泥防水砂浆的方法
技术领域
本发明涉及石英砂粉尘回收领域，特别涉及一种利用石英砂粉尘制备聚合物水泥防水砂浆的方法。
背景技术
我国具有极其丰富的脉石英矿产资源，通过对其开采、初步加工、纯化精制等可以得到石英砂及其相关产品，石英砂的制造加工也是非金属矿产品加工行业的重要组成部分。石英砂具备硬度高、耐高温、热膨胀系数小、高绝缘、耐压、耐腐蚀等优良的化学物理特性，被广泛应用于传统产业(如玻璃工业、建材工业、化学工业等)和高新技术产业(如航天航空、光缆通讯、太阳能转换等)。
随着社会经济的飞速发展，市场对石英砂的需求量越来越大，从而出现了众多石英砂加工制造企业，然而在这些企业的生产过程中，从石英矿石的开采到加工精制的每一环节，都存在石英砂粉尘污染的威胁，石英砂粉尘中含有85～96％的游离二氧化硅，人体吸入后会导致矽肺病。为了降低作业场所的石英砂粉尘浓度，通常会安置机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器等除尘设备，将石英砂粉尘收集起来并作为工业废弃物处理掉，处理方式简单，使石英砂粉尘中二氧化硅资源被浪费，而且会造成二次粉尘污染。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明将所回收的石英砂粉尘经过简单的工艺制备成单组份聚合物水泥防水砂浆，实现了对石英砂粉尘的合理利用，使废弃的石英砂粉尘转变成有附加值的产品，同时解决了粉尘的二次污染问题。为了实现该目的，本发明所涉及的工艺包括以下步骤：
(1)石英砂粉尘被除尘器捕集并收集于集尘器中；其中，所述集尘器内壁涂覆有由氨基纤维素、石蜡粉末、大孔硅胶、膨润土组成的复合层，复合层的厚度为0.8～1厘米；集尘器内部设置有加热装置；
(2)当集尘器中所收集的石英砂粉尘体积达集尘器容积的1/2～3/5时，开启所述集尘器的加热装置，设置温度在60～70℃；步骤(1)中所述复合层受热熔解，并混合石英砂粉尘生成浑浊液；
(3)关停加热装置，当集尘器降温至40～45℃，将集尘器中的浑浊液放入装有聚合物乳液、水和助剂的搅拌釜中搅拌均匀得到复合乳液；
(4)向步骤(3)所得复合乳液中加入含有硅酸盐水泥、硅灰石粉、粉煤灰、减水剂、消泡剂、固化剂的粉料，搅拌均匀，固化后粉碎，得到双 组份聚合物水泥防水砂浆。
优选的是，步骤(1)所述组成复合层的各组分质量分数如下：
Figure BDA0001469602920000021
优选的是，步骤(1)中所述组成复合层的各组分分散或者溶解于丙酮体积分数为80％～85％的丙酮溶液中形成复合层涂液；所述复合层涂液中大孔硅胶的含量为100～120g/L。
优选的是，步骤(3)中所述聚合物乳液为聚丙烯酸酯乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液或二者的混合物；助剂包括防腐剂、分散剂、消泡剂中的一种或者多种。
优选的是，步骤(3)中所述聚合物乳液、水和助剂三者的质量比为9～ 10∶1～1.5∶1～1.5。
优选的是，步骤(3)中所述浑浊液与聚合物乳液的体积比为3.5～4∶1。
优选的是，步骤(4)所述粉料中各组分的质量分数如下：
Figure BDA0001469602920000022
Figure BDA0001469602920000031
优选的是，步骤(4 )中所述聚合物水泥防水砂浆在使用时加水搅拌均匀，聚合物水泥防水砂浆与水的质量比为1∶0.18～0.2。
本发明的有益效果是：首先，将氨基纤维素、石蜡、大孔硅胶、膨润土四种组分溶解或者分散在高浓度的丙酮溶液中形成复合层涂液，在集尘器内壁涂覆形成了厚度为0.8～1厘米的复合层，其中，氨基纤维素带正电荷能够与带有负电荷的石英砂粉尘通过静电作用快速吸附粘结；石蜡粉末可以溶解在丙酮溶液中形成高粘度液体，以分散其他三种组分，当丙酮挥发后石蜡能在集尘器内壁形成稳定的复合层膜，当集尘器受热后，石蜡会融化成液态，同时粘附石英砂粉尘形成浑浊液；大孔硅胶在复合层和浑浊液中均对石英砂粉尘有很好的吸附作用，同时石英砂粉尘裹附在大孔硅胶表面能够避免石英砂粉尘团聚，最终在砂浆中均匀分散；膨润土具有良好的溶胀性和粘附性，有助于使复合层达到所需的厚度，膨润土和大孔微球协同作用使复合层的比表面积大大提高，加强了对石英砂粉尘的吸附，并且膨润土也能够促进石英砂粉尘在浑浊液中的混合；该集尘器内壁涂覆的复合层能够在较低的加热温度下实现固态到液态的转变，固态时有较大的比表面积，能够增加对石英砂粉尘的吸附，液态时混合石英砂粉尘，避免清理石英砂粉尘时出现二次粉尘污染，具有重大的意义，而且组成复合层的组分对最终产品的性质有积极的作用。
其次，本发明根据回收石英砂粉尘的实际情况，先将细骨料即石英砂粉尘与聚合物乳液混合，然后再加入水泥等组分，对常规制备单组份聚合物水泥防水砂浆的工艺方法进行了大的改进，对各具体步骤的操作也进行了适应实际的调整，最终使聚合物水泥防水砂浆产品的各项指标都达到国家标准的要求。本法所采用的利用石英砂粉尘制备聚合物水泥防水砂浆的方法操作简单、绿色环保，对工业废弃物石英砂粉尘进行了充分的利用，既避免了二次粉尘污染，又得到了高附加值的化工产品。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
单组份聚合物水泥防水砂浆通常会采用石英粉作为细骨料，本发明将回收的石英砂粉尘应用于该种砂浆的制备，通过对除尘器的集尘器以及单组份聚合物水泥防水砂浆的制备工艺进行改进，以石英砂粉尘作为原料成功制得了单组份聚合物水泥防水砂浆，使石英砂粉尘得到了环保有效的利用。
实施例1
制备过程如下：
(1)石英砂粉尘被过滤式除尘器捕集并收集于集尘器中；其中，该集尘器内壁涂覆有由300g/L氨基纤维素、360g/L石蜡粉末、120g/L大孔硅胶、 220g/L膨润土组成的厚度为0.8～1厘米的复合层，配制该复合层的涂液时将各组分溶解或者分散于体积分数为85％的丙酮溶液中；同时，集尘器内部设置了加热装置；
(2)当集尘器中所收集的石英砂粉尘体积达集尘器容积的1/2时，开启所述集尘器的加热装置，设置温度在70℃；步骤(1)中的复合层受热溶解，并混合了集尘器中收集的石英砂粉尘生成浑浊液；
(3)关停加热装置，当集尘器降温至40～45℃，将集尘器中的浑浊液放入装有80wt％乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、10wt％水、3wt％有机硅乳液消泡剂、3wt％阴离子型分散剂、2wt％OBPA防霉剂的搅拌釜中搅拌均匀得到复合乳液，其中乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液的体积是所加入的浑浊液体积的0.25倍；
(4)向步骤(3)所得复合乳液中加入由60wt％硅酸盐水泥、15wt％硅灰石粉、15wt％粉煤灰、2wt％萘系减水剂、2wt％有机硅乳液消泡剂、6wt％多胺类固化剂组成的粉料,该粉料的加入量为400～450g/L，搅拌均匀，待固化后粉碎，得到单组份聚合物水泥防水砂浆。
实施例2
制备过程如下：
将实施例1步骤(2)中开启集尘器加热装置的时间延后为当石英砂粉尘体积达集尘器容积的3/5，其余制备方法与实施例1也相同。
对比例1
制备过程如下：
将实施例1步骤(1)中集尘器内壁所涂覆的复合层的复合涂液用含有 300g/L氨基纤维素、120g/L大孔硅胶、220g/L膨润土的苯丙乳液代替，其余制备过程与实施例1相同。
对比例2
制备过程如下：
将实施例1步骤(1)中复合层中氨基纤维素用相同质量的纤维素代替，其余制备过程与实施例1相同。
对比例3
制备过程如下：
实施例1步骤(1)中复合层中膨润土用相同质量的普通黏土代替，其余制备过程与实施例1相同。
对比例4
市售普通过滤式除尘器。
将实施例1～2和对比例1～4中涉及的石英砂粉尘除尘器安置在相同的石英砂加工场所工作，在清理除尘器的收集器时，按照GB 5748-85中所述作业场所空气中粉尘测定方法检测清理场所附近空间的粉尘含量，记录于表1；按照JC/T984-2011《聚合物水泥防水砂浆》中对单组份聚合物水泥防水砂浆的要求，分别测试通过实施例1～2和对比例1～3制得的单组份聚合物水泥防水砂浆的各项指标，并记录于表1中。
根据表1中第二列的数据，即集尘器清理过程中的15min接触粉尘浓度，可以看出，采用本发明的方法将石英砂粉尘在收集器中混合入由石蜡、膨润土等组成的融化了的复合层浑浊液中，在对集尘器进行清理时粉尘浓度降低了将近三倍，低浓度的粉尘浓度可以有效保障的接尘人员的生命安全；对比例1中的粉尘浓度较高，是因为在对比例1中所用的集尘器内壁复合层中石蜡被苯丙乳液代替，苯丙乳液成膜后再受热难以形成流动性好的液态，对石英砂粉尘的混合效果不佳，会导致清理时石英砂粉尘的浓度较高。
通过对实施例1～2和对比例1～3制得的单组份聚合物水泥防水砂按照相应标准进行测试，可以看到按照本发明方法制备的砂浆(实施例1和实施例2)的各项技术指标均达到了国家标准，是合格的建材产品；对比例1的集尘器复合层中没有石蜡的存在，使砂浆产品的粘结强度和横向变形能力不达标，说明石蜡有助于提升该砂浆产品的的粘结性和柔韧性；对比例2中采用纤维素代替了氨基纤维素，所得产品的粘结强度较低，说明氨基纤维素能够有效增强聚合物水泥防水砂浆的粘结性，与氨基所带有的正电荷有密切关系；对比例3中用普通粘土代替了膨润土，不仅使其粉尘浓度较实施例1增高一倍以上，而且所制得砂浆产品的粘结强度不达标，这说明膨润土的使用能够增加石英砂粉尘与浑浊液的混合，降低粉尘浓度，而且对提高聚合物水泥防水砂浆的粘结强度有积极的作用。本发明的方法实现了从石英砂粉尘到聚合物水泥防水砂浆的制备，操作可行，工艺简单环保，砂浆质量达标，即防止了石英砂粉尘的二次污染，又获得了高附加值产品。
表1
Figure BDA0001469602920000061
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出的实施例及对比例。

Claims (8)

1.一种利用石英砂粉尘制备聚合物水泥防水砂浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)石英砂粉尘被除尘器捕集并收集于集尘器中；其中，所述集尘器内壁涂覆有由氨基纤维素、石蜡粉末、大孔硅胶、膨润土组成的复合层，复合层的厚度为0.8～1厘米；集尘器内部设置有加热装置；
(2)当集尘器中所收集的石英砂粉尘体积达集尘器容积的1/2～3/5时，开启所述集尘器的加热装置，设置温度在60～70℃；步骤(1)中所述复合层受热熔解，并混合石英砂粉尘生成浑浊液；
(3)关停加热装置，当集尘器降温至40～45℃，将集尘器中的浑浊液放入装有聚合物乳液、水和助剂的搅拌釜中搅拌均匀得到复合乳液；
(4)向步骤(3)所得复合乳液中加入含有硅酸盐水泥、硅灰石粉、粉煤灰、减水剂、消泡剂、固化剂的粉料，搅拌均匀，固化后粉碎，得到双组份聚合物水泥防水砂浆。
2.根据权利要求1所述的制备聚合物水泥防水砂浆的方法，其特征在于，步骤(1)所述组成复合层的各组分质量分数如下：
Figure FDA0002483206830000011
3.根据权利要求1所述的制备聚合物水泥防水砂浆的方法，其特征在于，步骤(1)中所述组成复合层的各组分分散或者溶解于丙酮体积分数为80％～85％的丙酮溶液中形成复合层涂液；所述复合层涂液中大孔硅胶的含量为100～120g/L。
4.根据权利要求1所述的制备聚合物水泥防水砂浆的方法，其特征在于，步骤(3)中所述聚合物乳液为聚丙烯酸酯乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液或二者的混合物；助剂包括防腐剂、分散剂、消泡剂中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的制备聚合物水泥防水砂浆的方法，其特征在于，步骤(3)中所述聚合物乳液、水和助剂三者的质量比为9～10∶1～1.5∶1～1.5。
6.根据权利要求1所述的制备聚合物水泥防水砂浆的方法，其特征在于，步骤(3)中所述浑浊液与聚合物乳液的体积比为3.5～4∶1。
7.根据权利要求1所述的制备聚合物水泥防水砂浆的方法，其特征在于，步骤(4)所述粉料中各组分的质量分数如下：
Figure FDA0002483206830000021
8.根据权利要求1所述的制备聚合物水泥防水砂浆的方法，其特征在于，步骤(4)中所述聚合物水泥防水砂浆在使用时加水搅拌均匀，聚合物水泥防水砂浆与水的质量比为1∶0.18～0.2。
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