CN108503334A - 一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents

一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块及其制备方法，该加气混凝土砌块包括以下原料：造纸污泥、生石灰、PO42.5水泥、铝粉、硅灰、石膏、氯化钠、亚硝酸钠、硫酸钠、氯化钙、尿素、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂、葡萄糖酸钙、三异丙醇胺、脂肪酸甘油酯、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸钙、Z5混凝土硬化剂、聚羧酸，以及高锰酸钾。本发明以造纸污泥作为主要原料，制作的加气混凝土砌块具有强度高、韧性好、材质轻、保温效果好、吸水率低、抗腐蚀性好、防水性好、表面硬度高、抗冻融效果好、生产成本低、可无害化处理造纸污泥等优点。

Description

一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块及其制备方法，属于建材材料技术领域。
背景技术
随着我国经济的不断发展，生态环境正遭受严峻考验，造纸污泥已经成为新的污染源。目前我国对造纸污泥的处理以露天堆放和填埋为主，不可避免的会产生二次污染，因此造纸污泥的无害化处理一直是困扰政府的一个环境问题。作为当地支柱产业，新密市现有百余家造纸厂，每天产生千余吨造纸污泥，目前采用的处理方式是地下填埋，但其已对当地环境造成极大压力。近年来当地尝试过多种处理手段。如利用造纸污泥发电，但一次性投资和运营费用大。又如利用造纸污泥堆肥，但堆肥过程漫长、不易控制、肥效低，推广难度大。因此如何无害化处理造纸污泥，减少环境污染，实现废物利用，是人们所关心的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块及其制备方法，该方法以造纸污泥作为主要原料，制作的加气混凝土砌块具有强度高、韧性好、材质轻、保温效果好、吸水率低、抗腐蚀性好、防水性好、表面硬度高、抗冻融效果好、生产成本低、可无害化处理造纸污泥等优点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，包括以下重量的原料：造纸污泥600～700kg、生石灰180～250kg、PO42.5水泥80～120kg、铝粉5.0～5.5kg、硅灰50～60kg、石膏50～60kg、氯化钠0.01～0.03kg、亚硝酸钠0.01～0.03kg、硫酸钠0.01～0.03kg、氯化钙0.03～0.05kg、尿素0.02～0.04kg、甲基丙烯酸0.5～0.8kg、硅烷偶联剂0.01～0.03kg、葡萄糖酸钙0.01～0.03kg、三异丙醇胺0.01～0.03kg、脂肪酸甘油酯0～0.06kg、羟丙基甲基纤维素28～32kg、硬脂酸钙0～20kg、Z5混凝土硬化剂2.5～3.2kg、聚羧酸0.45～0.55kg，以及造纸污泥重量0.15％的高锰酸钾。
优选的，大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，包括以下重量的原料：造纸污泥600kg、生石灰250kg、PO42.5水泥100kg、铝粉5.2kg、硅灰55kg、石膏55kg、氯化钠0.02kg、亚硝酸钠0.02kg、硫酸钠0.01kg、氯化钙0.04kg、尿素0.03kg、甲基丙烯酸0.7kg、硅烷偶联剂KH-6020.01kg、葡萄糖酸钙0.02kg、三异丙醇胺0.02kg、脂肪酸甘油酯0.06kg、羟丙基甲基纤维素28kg、硬脂酸钙18kg、Z5混凝土硬化剂2.5kg、聚羧酸0.45kg，以及造纸污泥重量0.15％的高锰酸钾。
造纸污泥的化学组成为：Fe2O3 29.38％、Al2O3 22.96％、SiO2 21.43％、Na2O12.14％、TiO25.98％、N2O5 3.21％、CaO 3.69％、SO3 0.23％、ZrO2 0.27％、其它0.71％。
造纸污泥的制备方法为：造纸车间排出的废水经过格栅和筛网，流入曝气池，由污水泵送入沉淀池，沉淀；再通过潜污泵送入浓缩池，之后通过起伏机进入污泥调理池，向污泥调理池中添加絮凝剂与浓缩后的污泥混合，进行污泥的成絮处理，由压滤机将絮状污泥脱水压缩成固态泥饼，烘干。
絮凝剂为聚合氯化铝，添加量为每千吨污水投放50kg。
铝粉的粒径0.075mm。
一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将造纸污泥送入球磨机，磨成粒径0.2mm的污泥粉；在污泥粉中加入高锰酸钾，搅拌均匀，陈化12h；再加入水中，制备成比重为1.40T/m3浆料；
第二步：将生石灰通过球磨机磨成粒径0.2mm石灰粉，备用；
第三步：将PO42.5水泥、石灰粉、硅灰、石膏、氯化钠、亚硝酸钠、硫酸钠、氯化钙、尿素、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂、葡萄糖酸钙、三异丙醇胺、脂肪酸甘油酯、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸钙、Z5混凝土硬化剂、聚羧酸加入第一步的浆料中搅拌均匀；
第四步：将铝粉加入到第三步的浆料中搅拌均匀，倒入模具，在40～45℃恒温箱下预养发泡3～4h制备坯体，然后切割坯体；
第五步：将切割好的坯体送入蒸养釜，在170℃下进行高温蒸养12h；
第六步：将蒸养好的坯体在焙烧窑中焙烧，先经4h均匀升温至200℃，然后经2h均匀升温至750℃，再经2h均匀升温至900～1050℃，恒温烧结4～6h，冷却至室温，即得。
本发明的有益效果：
1、本发明以造纸污泥为主要原料，实现了废物的再利用，解决了造纸污泥的污染问题，绿色环保。且由于造纸污泥中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等高分子有机物及填料(木质素40-45％、纤维素8-12％)，这是城市污泥中所不具备的，因此用其生产的加气混凝土砌块具有干缩率小、抗裂效果好、保水性好，抗震性好等特点。
2、造纸污泥的组合成分和粉煤灰非常接近，因此本发明可以用造纸污泥取代现有生产加气混凝土砌块技术中粉煤灰成分。
3、通过外加掺和料硅灰、氯化钠、亚硝酸钠、硫酸钠、氯化钙、尿素、甲基丙烯酸、硅烷、葡萄糖酸钙、三异丙醇胺、脂肪酸甘油酯、羟丙基甲基纤维素、Z5混凝土硬化剂、聚羧酸等，可以有效提高加气混凝土砌块的早期强度、抗腐蚀性、防水性、表面硬度、抗冻融性、降低吸水率。
4、通过外加掺和料硬脂酸钙可以有效提高孔隙率，降低热传导系数。
5、通过外加高锰酸钾及坯体在焙烧窑中焙烧，可以杀死造纸污泥中的各种病菌，真正做到无害化处理污泥。
6、本发明的原料易得、生产工艺简单、易于工业化的生产，具有巨大的经济和社会效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明所用的新密市百余家造纸厂生产牛皮纸产生的造纸污泥，其化学组成及各组分的重量百分比如下表：
Fe2O3 Al2O3 SiO2 Na2O TiO2 N2O5 CaO SO3 ZrO2 其它
29.38％ 22.96％ 21.43％ 12.14％ 5.98％ 3.21％ 3.69％ 0.23％ 0.27％ 0.71％
对比城镇污泥化学组成及各组分的质量百分比如下表：
Fe2O3 Al2O3 SiO2 CaO MgO K2O Na2O TiO2
0.3％ 8.9％ 29.3％ 4.6％ 0.9％ — — —
造纸污泥的制备方法为：絮凝脱水处理。造纸车间排出的废水经过格栅和筛网，去除污水中悬浮物；再流入曝气池去除有机物以及氮，磷等营养盐；由污水泵送入沉淀池沉淀，去除污水中悬浮物；再通过潜污泵送入浓缩池，浓缩后的污泥通过起伏机进入污泥调理池，通过加药泵将絮凝剂添加到污泥调理池中与浓缩后的污泥混合(本发明所用絮凝剂为聚合氯化铝，添加量为每千吨污水投放50kg)，进行污泥的成絮处理，由压滤机将絮状污泥脱水压缩成固态泥饼(含水率约为30％)，烘干。
铝粉的粒径0.075mm。
实施例1
一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，包括以下重量的原料：造纸污泥700kg、生石灰250kg、PO42.5水泥100kg、铝粉5.2kg、硅灰55kg、石膏55kg、氯化钠0.02kg、亚硝酸钠0.02kg、硫酸钠0.01kg、氯化钙0.04kg、尿素0.03kg、甲基丙烯酸0.7kg、硅烷偶联剂KH-6020.01kg、葡萄糖酸钙0.02kg、三异丙醇胺0.02kg、羟丙基甲基纤维素30kg、硬脂酸钙20kg、Z5混凝土硬化剂3kg、聚羧酸0.5kg，以及造纸污泥重量0.15％的高锰酸钾。
大掺量造纸污泥加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将造纸污泥送入球磨机，磨成粒径0.2mm的污泥粉；在污泥粉中加入高锰酸钾，搅拌均匀，陈化12h；再加入水中，制备成比重为1.40T/m3浆料；
第二步：将生石灰通过球磨机磨成粒径0.2mm石灰粉，备用；
第三步：将PO42.5水泥、石灰粉、硅灰、石膏、氯化钠、亚硝酸钠、硫酸钠、氯化钙、尿素、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂KH-602、葡萄糖酸钙、三异丙醇胺、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸钙、Z5混凝土硬化剂、聚羧酸加入第一步的浆料中搅拌均匀；
第四步：将铝粉加入到第三步的浆料中，搅拌30s，倒入模具，在40℃恒温箱下预养发泡4h制备坯体，然后切割坯体；
第五步：将切割好的坯体送入蒸养釜，在170℃下进行高温蒸养12h；
第六步：将蒸养好的坯体在焙烧窑中焙烧，先经4h均匀升温至200℃预热，然后经2h均匀升温至750℃，再经2h均匀升温至1000℃，恒温烧结5h，经5h缓慢冷却至室温，即得。
实施例2
一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，包括以下重量的原料：造纸污泥700kg、生石灰250kg、PO42.5水泥100kg、铝粉5.2kg、硅灰55kg、石膏55kg、氯化钠0.02kg、亚硝酸钠0.02kg、硫酸钠0.01kg、氯化钙0.04kg、尿素0.03kg、甲基丙烯酸0.7kg、硅烷偶联剂KH-6020.01kg、葡萄糖酸钙0.02kg、三异丙醇胺0.02kg、羟丙基甲基纤维素32kg、Z5混凝土硬化剂3.2kg、聚羧酸0.55kg，以及造纸污泥重量0.15％的高锰酸钾。
大掺量造纸污泥加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将造纸污泥送入球磨机，磨成粒径0.2mm的污泥粉；在污泥粉中加入高锰酸钾，搅拌均匀，陈化12h；再加入水中，制备成比重为1.40T/m3浆料；
第二步：将生石灰通过球磨机磨成粒径0.2mm石灰粉，备用；
第三步：将PO42.5水泥、石灰粉、硅灰、石膏、氯化钠、亚硝酸钠、硫酸钠、氯化钙、尿素、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂KH-602、葡萄糖酸钙、三异丙醇胺、羟丙基甲基纤维素、Z5混凝土硬化剂、聚羧酸加入第一步的浆料中搅拌均匀；
第四步：将铝粉加入到第三步的浆料中，搅拌30s，倒入模具，在45℃恒温箱下预养发泡3h制备坯体，然后切割坯体；
第五步：将切割好的坯体送入蒸养釜，在170℃下进行高温蒸养12h；
第六步：将蒸养好的坯体在焙烧窑中焙烧，先经4h均匀升温至200℃预热，然后经2h均匀升温至750℃，再经2h均匀升温至900℃，恒温烧结6h，经4h缓慢冷却至室温，即得。
实施例3
一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，包括以下重量的原料：造纸污泥700kg、生石灰250kg、PO42.5水泥100kg、铝粉5.2kg、硅灰55kg、石膏55kg、氯化钠0.02kg、亚硝酸钠0.02kg、硫酸钠0.01kg、氯化钙0.04kg、尿素0.03kg、甲基丙烯酸0.7kg、硅烷偶联剂KH-6020.01kg、葡萄糖酸钙0.02kg、三异丙醇胺0.02kg、脂肪酸甘油酯0.06kg、羟丙基甲基纤维素28kg、硬脂酸钙18kg、Z5混凝土硬化剂2.5kg、聚羧酸0.45kg，以及造纸污泥重量0.15％的高锰酸钾。
大掺量造纸污泥加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将造纸污泥送入球磨机，磨成粒径0.2mm的污泥粉；在污泥粉中加入高锰酸钾，搅拌均匀，陈化12h；再加入水中，制备成比重为1.40T/m3浆料；
第二步：将生石灰通过球磨机磨成粒径0.2mm石灰粉，备用；
第三步：将PO42.5水泥、石灰粉、硅灰、石膏、氯化钠、亚硝酸钠、硫酸钠、氯化钙、尿素、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂KH-602、葡萄糖酸钙、三异丙醇胺、脂肪酸甘油酯、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸钙、Z5混凝土硬化剂、聚羧酸加入第一步的浆料中搅拌均匀；
第四步：将铝粉加入到第三步的浆料中，搅拌30s，倒入模具，在40℃恒温箱下预养发泡3h制备坯体，然后切割坯体；
第五步：将切割好的坯体送入蒸养釜，在170℃下进行高温蒸养12h；
第六步：将蒸养好的坯体在焙烧窑中焙烧，先经4h均匀升温至200℃预热，然后经2h均匀升温至750℃，再经2h均匀升温至1050℃，恒温烧结4h，经6h缓慢冷却至室温，即得。
实施例4
一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，包括以下重量的原料：造纸污泥600kg、生石灰250kg、PO42.5水泥100kg、铝粉5.2kg、硅灰55kg、石膏55kg、氯化钠0.02kg、亚硝酸钠0.02kg、硫酸钠0.01kg、氯化钙0.04kg、尿素0.03kg、甲基丙烯酸0.7kg、硅烷偶联剂KH-6020.01kg、葡萄糖酸钙0.02kg、三异丙醇胺0.02kg、脂肪酸甘油酯0.06kg、羟丙基甲基纤维素28kg、硬脂酸钙18kg、Z5混凝土硬化剂2.5kg、聚羧酸0.45kg，以及造纸污泥重量0.15％的高锰酸钾。
大掺量造纸污泥加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将造纸污泥送入球磨机，磨成粒径0.2mm的污泥粉；在污泥粉中加入高锰酸钾，搅拌均匀，陈化12h；再加入水中，制备成比重为1.40T/m3浆料；
第二步：将生石灰通过球磨机磨成粒径0.2mm石灰粉，备用；
第三步：将PO42.5水泥、石灰粉、硅灰、石膏、氯化钠、亚硝酸钠、硫酸钠、氯化钙、尿素、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂KH-602、葡萄糖酸钙、三异丙醇胺、脂肪酸甘油酯、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸钙、Z5混凝土硬化剂、聚羧酸加入第一步的浆料中搅拌均匀；
第四步：将铝粉加入到第三步的浆料中，搅拌30s，倒入模具，在40℃恒温箱下预养发泡3h制备坯体，然后切割坯体；
第五步：将切割好的坯体送入蒸养釜，在170℃下进行高温蒸养12h；
第六步：将蒸养好的坯体在焙烧窑中焙烧，先经4h均匀升温至200℃预热，然后经2h均匀升温至750℃，再经2h均匀升温至1050℃，恒温烧结4h，经6h缓慢冷却至室温，即得。
本发明生产的大掺量造纸污泥加气混凝土砌块经试验测定其各项性能参数如下：
从上表中可以看出，实施例1、2和4添加硬脂酸钙可以有效提高加气混凝土砌块的孔隙率，降低热传导系数；实施例3和4添加脂肪酸甘油酯可以大大提高加气混凝土砌块的抗压强度，且实施例4适当降低造纸污泥可以进一步提高加气混凝土砌块的抗压强度；其中，实施例4的各项性能指标最佳，且均超过了现有技术生产的加气混凝土砌块的性能指标。
与现有技术生产的加气混凝土相比，本发明生产工艺简单，原材料丰富，强度高、韧性好、材质轻、保温效果好、吸水率低、抗腐蚀性好、防水性好、表面硬度高、抗冻融效果好、生产成本低、可真正做到无害化处理造纸污泥，具有巨大的经济和社会效益。

Claims (7)

1.一种大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，其特征在于，包括以下重量的原料：造纸污泥600～700kg、生石灰180～250kg、PO42.5水泥80～120kg、铝粉5.0～5.5kg、硅灰50～60kg、石膏50～60kg、氯化钠0.01～0.03kg、亚硝酸钠0.01～0.03kg、硫酸钠0.01～0.03kg、氯化钙0.03～0.05kg、尿素0.02～0.04kg、甲基丙烯酸0.5～0.8kg、硅烷偶联剂0.01～0.03kg、葡萄糖酸钙0.01～0.03kg、三异丙醇胺0.01～0.03kg、脂肪酸甘油酯0～0.06kg、羟丙基甲基纤维素28～32kg、硬脂酸钙0～20kg、Z5混凝土硬化剂2.5～3.2kg、聚羧酸0.45～0.55kg，以及造纸污泥重量0.15％的高锰酸钾。
2.根据权利要求1所述的大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，其特征在于，包括以下重量的原料：造纸污泥600kg、生石灰250kg、PO42.5水泥100kg、铝粉5.2kg、硅灰55kg、石膏55kg、氯化钠0.02kg、亚硝酸钠0.02kg、硫酸钠0.01kg、氯化钙0.04kg、尿素0.03kg、甲基丙烯酸0.7kg、硅烷偶联剂KH-602 0.01kg、葡萄糖酸钙0.02kg、三异丙醇胺0.02kg、脂肪酸甘油酯0.06kg、羟丙基甲基纤维素28kg、硬脂酸钙18kg、Z5混凝土硬化剂2.5kg、聚羧酸0.45kg，以及造纸污泥重量0.15％的高锰酸钾。
3.根据权利要求1或2所述的大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，其特征在于，所述造纸污泥的化学组成为：Fe2O3 29.38％、Al2O3 22.96％、SiO2 21.43％、Na2O 12.14％、TiO25.98％、N2O5 3.21％、CaO 3.69％、SO3 0.23％、ZrO2 0.27％、其它0.71％。
4.根据权利要求1或2所述的大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，其特征在于，所述造纸污泥的制备方法为：造纸车间排出的废水经过格栅和筛网，流入曝气池，由污水泵送入沉淀池，沉淀；再通过潜污泵送入浓缩池，之后通过起伏机进入污泥调理池，向污泥调理池中添加絮凝剂与浓缩后的污泥混合，进行污泥的成絮处理，由压滤机将絮状污泥脱水压缩成固态泥饼，烘干。
5.根据权利要求4所述的大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，其特征在于，所述絮凝剂为聚合氯化铝，添加量为每千吨污水投放50kg。
6.根据权利要求1或2所述的大掺量造纸污泥加气混凝土砌块，其特征在于，所述铝粉的粒径0.075mm。
7.一种如权利要求1或2所述的大掺量造纸污泥加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将造纸污泥送入球磨机，磨成粒径0.2mm的污泥粉；在污泥粉中加入高锰酸钾，搅拌均匀，陈化12h；再加入水中，制备成比重为1.40T/m3浆料；
第二步：将生石灰通过球磨机磨成粒径0.2mm石灰粉，备用；
第三步：将PO42.5水泥、石灰粉、硅灰、石膏、氯化钠、亚硝酸钠、硫酸钠、氯化钙、尿素、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂、葡萄糖酸钙、三异丙醇胺、脂肪酸甘油酯、羟丙基甲基纤维素、硬脂酸钙、Z5混凝土硬化剂、聚羧酸加入第一步的浆料中搅拌均匀；
第四步：将铝粉加入到第三步的浆料中搅拌均匀，倒入模具，在40～45℃恒温箱下预养发泡3～4h制备坯体，然后切割坯体；
第五步：将切割好的坯体送入蒸养釜，在170℃下进行高温蒸养12h；
第六步：将蒸养好的坯体在焙烧窑中焙烧，先经4h均匀升温至200℃，然后经2h均匀升温至750℃，再经2h均匀升温至900～1050℃，恒温烧结4～6h，冷却至室温，即得。
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