CN109020444A - 一种纳米脱硫石膏人造板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本专利公开了一种纳米脱硫石膏人造板的制备方法，它是在脱硫石膏中加入微生物进行处理后，加入氯离子稳定剂得到预处理脱硫石膏；将预处理后的脱硫石膏进行重结晶得到类球形半水石膏晶体；在半水石膏晶体中加入表面活性剂、水硬性胶凝材料、疏水剂、缓凝剂，混合均匀后得到干粉；再在干粉中加溶剂，搅拌均匀后倒入铺有网格布的模型中，在养护室中养护后脱模得到纳米脱硫石膏人造板。本发明可利用工业废弃物，产品附加值高。

Description

一种纳米脱硫石膏人造板的制备方法
技术领域
本发明涉及人造板，特别涉及人造板的制备方法。
背景技术
我国超过75％的能源来自于燃煤。煤炭的大量使用导致了SO2的排放量增加，其中，燃煤电厂的烟气SO2排放约占SO2总排放量的50％。为限制SO2的排放，世界各国燃煤发电厂都己经安装了烟气脱硫装置，目前普遍采用原理简单，技术成熟、高效脱硫的石灰石-石膏湿法工艺进行烟气脱硫。采用石灰石-石膏湿法工艺，去除烟气中硫的过程中，会产生大量烟气脱硫石膏。
2013年，我国烟气脱硫石膏7 550万t，预计到2020年我国脱硫石膏年产量将达到1亿t，目前综合利用率达到72％，截止2013年，我国烟气脱硫石膏的库存量约为1亿吨[毛玉梅.烟气脱硫石膏改良围垦滩涂盐碱土研究[D].上海：华东师范大学，2016：2～3]。我国烟气脱硫石膏综合利用起步较晚，主要用于水泥缓凝剂，建筑石膏粉，纸面石膏板，但目前还有大量脱硫石膏堆存，占用耕地、污染环境。
脱硫石膏的主要成份为二水硫酸钙，常含有亚硫酸钙，将影响脱硫石膏的应用[杨用龙，苏秋凤，朱跃.新型脱硫石膏主要成分分析方法研究[J].能源工程，2013，(5)：49～51]。
微生物(氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫螺菌)常作为烟气脱硫剂使用，微生物可将烟气中的SO2一方面以物理吸附、化学反应的形式转变为H2SO4的溶液[赵毅,周云.微生物技术在烟气脱硫中的应用[J].电力环境保护，2008，24(1)：1～4；石慧芳，陈春涛，刘启旺.微生物烟气脱硫技术及其研究方向[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版)，2002，17(2)：100～103]。
在甘蔗制糖生产过程中，由于混合汁所含的蛋白质、果胶质、有机酸等非糖分有机物质对煮糖结晶不利，因此需要对混合汁进行澄清处理。即向混合汁加入一些物质，使蛋白质、果胶质、有机酸等非糖分有机物沉淀下来，沉淀物通过压滤机或真空吸滤机或离心分离设备而得到的滤渣，称为糖泥(一些地方也叫滤泥)[胡永军.糖泥肥对促进橘子生长的效应研究[J].林业科技，2017，42(4)：42～44]。
磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣，由于生产流程的不同而会含有二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·0.5H2O)以二水石膏为主要成份。此外还含有少量未分解的磷矿粉、游离磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质；全世界磷石膏的年排放量接近2亿吨，我国磷石膏的年排放量也超过1000万吨。这不仅占用大量土地,而且严重地污染了环境[席美云.磷石膏的综合利用[J].环境科学与技术，2001，(3)：10～13]。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米脱硫石膏人造板的制备方法。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案：
一种纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：
A、在脱硫石膏中加入微生物处理后，加入氯离子稳定剂，得到预处理脱硫石膏；
B、将预处理脱硫石膏进行重结晶，得到类球形半水石膏晶体；
C、在半水石膏晶体中加入表面活性剂、水硬性胶凝材料、疏水剂、缓凝剂，混合均匀后得到干粉；
D、在干粉中加溶剂，搅拌均匀后，倒入铺有网格布的模型中，在养护室中养护，脱模得到纳米脱硫石膏人造板。
本发明中，所述的微生物为常见的氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫螺菌组成(3种菌的用量均不能为0，其比例为任意值)，这些微生物通过驯化，在脱硫石膏中具有较强的氧化能力，在100Kg石膏中，加入微生物的总数约103～106个，处理时间为30～60天；所述的氯离子稳定剂为硫酸铜、氧化铋中的一种，加入量为脱硫石膏质量的0.1-0.5％；所述的表面活性剂为脂肪酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠、聚山梨酯中的一种，加入量为脱硫石膏质量的0.1～0.5％；所述的水硬性胶凝材料为石灰-活化煤矸石、石灰-燃煤炉渣、石灰-黄磷渣的一种；加入量为脱硫石膏质量的5～10％；所述的疏水剂为聚硅氮烷、硬脂酸中的一种，加入量为脱硫石膏质量的0.1～0.5％；所述的缓凝剂为糖泥、磷石膏中的一种，加入量为脱硫石膏质量的5～10％；所述的溶剂为水、乙醇-水溶液，加入量为脱硫石膏质量的30～49％；所述的网格布中纤维为玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯纤维中的一种，加入量为脱硫石膏质量的5～10％；所述的养护时间为2～12小时。
本发明具有以下优点：
本发明用微生物将脱硫石膏中的亚硫酸钙氧化成硫酸钙，可提高脱硫石膏的质量，具有成本低、无污染的特点。脱硫石膏中加入氯离子稳定剂，使氯生成难溶的盐稳定在石膏中，避免氯离子在石膏中的迁移，影响石膏板外观质量；脱硫石膏主要成分为二水石膏，没有胶凝性能；将预处理脱硫石膏进行重结晶，得到类球形半水石膏晶体，具有胶凝性能；表面活性剂，可吸附在石膏颗粒表面，增加石膏桨体的流动性，降低桨体的需水量；水硬性胶凝材料，具有遇水硬化的特点，其水化产物为纳米颗粒，填充于人造板的微孔，提高人造板的强度，并提高人造板的耐水性能。本发明中水硬性胶凝材料以工业废渣为主要原料，加入少量的石灰(废渣质量的5％)激发其水化活性，使其具有胶凝性能。水硬性胶凝材料可吸附石膏中的碱离子，避免其向石膏表面迁移，提高人造板外观质量。利用废渣作为胶凝材料，具有废物利用的特点；疏水剂，可增加人造板的疏水特性，增强其耐水性能；缓凝剂，可改变石膏的凝结时间，有利于人造板的成型操作。本发明的缓凝剂为工业废渣，加入缓凝剂后石膏浆体的初凝时间均大于20分钟，可实现资源循环利用；在水中加入乙醇得到乙醇-水溶液为溶剂，乙醇可增加石膏浆体的流动性；网格布，可提高人造板的强度；成型后的人造板在养护室中养护，可缩短养护时间，提高生产效率。在养护室设机械通风，排出的气体冷凝、并回收溶剂、实现溶剂循环利用，具有节水的特点。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
在脱硫石膏中加入微生物处理后，加入氯离子稳定剂，得到预处理脱硫石膏；将预处理脱硫石膏进行重结晶，得到类球形半水石膏晶体。表1列出了编号为1～18的18个预处理实施例。
表1
在半水石膏晶体中加入表面活性剂、水硬性胶凝材料、疏水剂、缓凝剂，混合均匀后得到干粉。表2列出了编号为1～18的18个干粉配方实施例。
表2、
在干粉中加溶剂，搅拌均匀后，倒入铺有网格布的模型中，在养护室中养护后，脱模得到纳米脱硫石膏人造板。表3列出了编号为1～18的18个人造板成型实施例。
本实施例1～18中，人造板的强度均大于20MPa，吸水率≤5.0％。
本发明的实施例均可实施。本发明不限于这些实施例。

Claims (10)

1.一种纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
A、在脱硫石膏中加入微生物处理后，再加入氯离子稳定剂，得到预处理脱硫石膏；
B、将预处理脱硫石膏进行重结晶，得到类球形半水石膏晶体；
C、在半水石膏晶体中加入表面活性剂、水硬性胶凝材料、疏水剂、缓凝剂，混合均匀后得到干粉；
D、在干粉中加溶剂，搅拌均匀后倒入铺有网格布的模型中，在养护室中养护，脱模得到纳米脱硫石膏人造板。
2.根据权利要求1所述的所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的微生物由氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫螺菌组成。
3.根据权利要求1所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的氯离子稳定剂为硫酸铜、氧化铋中的一种，加入量为脱硫石膏质量的0.1～0.5%。
4.根据权利要求1所述的所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为脂肪酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠、聚山梨酯中的一种，加入量为脱硫石膏质量的0.1～0.5%。
5.根据权利要求1所述的所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的水硬性胶凝材料为石灰-活化煤矸石、石灰-燃煤炉渣、石灰-黄磷渣的一种；加入量为脱硫石膏质量的5～10%。
6.根据权利要求1所述的所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的疏水剂为聚硅氮烷 、硬脂酸中的一种，加入量为脱硫石膏质量的0.1～0.5%。
7.根据权利要求1所述的所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的缓凝剂为糖泥、磷石膏中的一种，加入量为脱硫石膏质量的5～10%。
8.根据权利要求1所述的所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为水、乙醇-水溶液，加入量为脱硫石膏质量的30～49%。
9.根据权利要求1所述的所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的网格布中纤维为玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯纤维中的一种，加入量为脱硫石膏质量的5～10%。
10.根据权利要求1所述的所述的纳米脱硫石膏人造板的制备方法，其特征在于，所述的养护时间为2～12小时。
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