CN109678448A - 一种硫氧镁水泥轻质高强泡沫板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种硫氧镁水泥轻质高强泡沫板及其制备方法，属于建筑材料领域。原料包括以下组分：40～100份质量的轻烧氧化镁粉、15～50份质量的七水硫酸镁、15～40份质量的水、0.1～3份质量的外加剂、5～30份质量的泡沫。本发明采用七水硫酸镁代替工业硫酸镁，解决烟气脱硫废液的处理问题，同时实现了二次资源的利用，避免环境污染和资源浪费，降低了硫氧镁水泥泡沫板的生产成本。泡沫板加入外加剂，改变了其水化产物的类型，水泥孔隙率大大降低，结构更为密实。宏观上表现为抗压强度高，且导热系数低，耐火性能优良，轻质、高强、耐高温、耐水性良好，解决了硫氧镁水泥普遍存在的容重与强度之间的矛盾，拓宽了硫氧镁水泥的应用范围，在建材、工程方面具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种利用镁法脱硫副产物制备的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板及其制备方法。
背景技术
由轻烧氧化镁与七水硫酸镁溶液可调制成MgO-MgSO4-H2O三元体系的硫氧镁水泥，该水泥具有凝结时间快、抗吸潮返卤、良好的保温性能以及对钢筋材料的锈蚀较小的优点，很大程度上弥补了氯氧镁水泥的不足，与硅酸盐水泥相比，硫氧镁水泥的制造过程所消耗的资源少而且易于回收，更加绿色和节能。硫氧镁水泥本身就具有轻质、装饰性能优良、强度高、耐高温的特点，加入一定量的泡沫，即可生产轻质高强保温板。
与传统钙法脱硫相比，氧化镁法脱硫不易造成脱硫塔内结垢、堵塞等问题，且脱硫效率更高，更环保。镁法脱硫产生的副产物为亚硫酸镁废液，大量的废液经过氧化等处理，可回收制备七水硫酸镁，一方面避免了废液排放对环境的二次污染，另一方面为生产硫氧镁水泥提供了大量的原料，降低了成本，实现了资源的综合利用，更加节约绿色环保。
目前保温材料多为有机材料，因为其价格低廉、操作方便，但易出现面层砂浆开裂、脱落的问题，且有机保温材料不耐火易燃，会引发火灾，会造成人身安全和财产损失。无机保温材料不但力学性能优良而且有很高的耐久性使用寿命长，重要的是符合国家发展和生态环保的要求，能充分利用固体废弃物，实现废弃物的循环综合利用。
目前硫氧镁水泥保温板作为建筑材料必需品，多用于外墙保温和内墙保温，可作为防火墙的绝缘填充、供电和水管线的隔离。JC/T 2200-2013《水泥基泡沫保温板》规定泡沫保温板的抗压强度不低于0.4MPa，导热系数低于0.055[W/(m·K)]。专利201610182080.6申请公开了一种硫氧镁发泡水泥外墙保温板及其制备方法，采用氧化镁、硫酸镁、发泡剂、外加剂和粉煤灰等填料制备硫氧镁发泡水泥，用其作为外墙保温板的芯板，并在芯板两面分别设置无机胶粘层和防水层，此保温板具有高耐火性，为A1级不燃材料，且容重小，抗压强度≥0.60MPa，虽符合JC/T 2200-2013《水泥基泡沫保温板》的要求，但仍低于实际应用所需的抗压强度。
专利201710156875.4申请公开了一种硫氧镁水泥泡沫混凝土固沙板及其制备方法，是将氧化镁和细沙与硫酸镁溶液混匀，后加入发泡剂，装入磨具成型养护。此方法生产的固沙板在沙漠表面呈十字方格形式安装，占地面积小，固定流沙的同时不影响植物的生长，但未加入改性剂，其水化产物不稳定，耐水性差，易造成表面脱落起皮，强度低等问题。
专利201710073162.1申请公开了一种硫氧镁水泥轻质发泡砖及其制备方法，利用了氧化镁和秸秆、粉煤灰、烟气脱硫废液的硫酸镁等废物制成硫氧镁水泥发泡砖，生产建筑制品的同时节能环保，但制备过程中须加入两种改性剂，养护温度要求高，实际生产不易实现。
发明内容
本发明主要针对现有发泡板的缺陷，提供了一种硫氧镁水泥轻质高强泡沫板及其制备方法，有效地利用了镁法脱硫副产物，使该水泥板不仅具有低容重、高强度、耐高温、耐水性良好的性能，还实现了固废资源化利用，具有较高的应用价值。
一种改性硫氧镁水泥，以重量份计，其原料包括以下组分：原料包括以下组分：40～100份质量的轻烧氧化镁粉、15～50份质量的七水硫酸镁、15～40份质量的水、0.1～3份质量的外加剂、5～30份质量的泡沫。
优选地，所述轻烧氧化镁的份数为40～80份；所述七水硫酸镁的份数为20～35份；所述水的份数为20～35份；所述改性剂的份数为0.1～2份。
所述轻烧氧化镁来为菱镁矿经750℃～850℃高温煅烧而成的，其活性氧化镁含量不低于58％，细度不低于200目。
所述七水硫酸镁为为湿式镁法烟气脱硫的脱硫副产物，纯度≥95％。
其中所述外加剂为中外加剂为磷酸、硼酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸氢二钠、乙二胺四乙酸、酒石酸、柠檬酸、水杨酸、乳酸、甲酸、葡萄糖酸、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸铵中的一种或多种。
所述发泡剂为无机发泡剂或者由动植物发泡剂，泡沫为发泡剂与水按质量比1:20～1:40经机械造泡制得的泡沫。
优选地，所述外加剂为乙二胺四乙酸、酒石酸、柠檬酸、酒石酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸铵中的一种；
本发明提供了硫氧镁水泥轻质高强泡沫板及其制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取原料，40～100份的轻烧氧化镁粉、15～50份的七水硫酸镁、15～40份的水、0.1～3份的外加剂，5～30份的泡沫；
(2)将七水硫酸镁溶于水中配制成硫酸镁溶液；
(3)将外加剂加入到步骤(2)所得的硫酸镁溶液中；
(4)轻烧氧化镁与步骤(3)所得的溶液放入水泥净浆搅拌机，搅拌均匀形成硫氧镁水泥浆体；
(5)将发泡剂与水按质量比1:20～1:40放入机械发泡机，所得泡沫按所需质量加到步骤(4)所得的硫氧镁水泥浆体中，继续搅拌均匀，制得硫氧镁水泥泡沫浆体；
(6)将所得的硫氧镁水泥泡沫浆体，浇筑成型、装模、养护到一定时间，即可得到硫氧镁水泥轻质高强泡沫板。
(7)本发明的技术方案中，所述养护条件为温度30℃～45℃，湿度50％～70％，养护1～3天后拆模，继续养护到28～30天，即可得到硫氧镁水泥轻质高强泡沫板。
本发明硫氧镁水泥轻质高强泡沫板及其制备方法与现有技术相比，其特点在于：
1.本发明的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，采用脱硫副产物七水硫酸镁代替工业硫酸镁，解决烟气脱硫废液的处理问题，同时实现了二次资源的利用，避免环境污染和资源浪费，降低了硫氧镁水泥泡沫板的生产成本，实现了资源的综合利用，更加节约绿色环保。
2.本发明的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板生产工艺简单，能耗低，所生产的产品性能优良，完全符合无机保温板的各项要求，在实际应用中不易吸潮返卤，可代替氯氧镁水泥用于发泡保温板、装饰板等材料。
3.本发明的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板加入了外加剂，改变了其水化产物的类型，微观上表现为水化产物主要以针簇状517相交叉存在，水泥孔隙率大大降低，结构更为密实。宏观上表现为抗压强度高，远高于JC/T 2200-2013《水泥基泡沫保温板》规定泡沫保温板的抗压强度，且导热系数低，耐火性能优良，在建材、工程方面具有广阔的应用前景。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明进一步阐述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
轻烧氧化镁中活性氧化镁的含量为63％；
七水硫酸镁为湿式镁法烟气脱硫的脱硫副产物，纯度≥95％；；
改性剂为分析纯的柠檬酸，纯度≥99.8％；
硫氧镁水泥轻质高强泡沫板配合比如下表所示：(单位/质量份)
按照上表原料配比制备硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，包括以下步骤：
按配比称取原料，40质量份的轻烧氧化镁粉、15质量份的七水硫酸镁、15质量份的水以及0.1质量份的柠檬酸钠；将动物发泡剂与水按质量比1:20经机械造泡制得的泡沫，称取5质量份的泡沫待用；将七水硫酸镁溶于水中配制成硫酸镁溶液；将柠檬酸钠加入到所得的硫酸镁溶液中；轻烧氧化镁与加入柠檬酸钠的硫酸镁溶液放入水泥净浆搅拌机，经搅拌均匀形成硫氧镁水泥浆体；将称好的泡沫放入搅拌机中，慢搅30s后，浇入300mm×300mm×30mm模具中振动成型；在温度30℃～45℃，湿度50％～70％的恒定条件下，养护至28天龄期，测试样品的抗压强度，28天抗压强度可达到4MPa。按照GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试其导热系数为0.0041W/(m·K)，GB/T 20473-2006《建筑保温砂浆》测试软化系数，28天为85％。
实施例2
轻烧氧化镁中活性氧化镁的含量为60％；
七水硫酸镁为湿式镁法烟气脱硫的脱硫副产物，纯度≥95％；；
改性剂为分析纯的柠檬酸，纯度≥99.8％；
硫氧镁水泥轻质高强泡沫板配合比如下表所示：(单位/质量份)
按照上表原料配比制备硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，包括以下步骤：
按配比称取原料，55质量份的轻烧氧化镁粉、20质量份的七水硫酸镁、20质量份的水以及0.14质量份的磷酸二氢钠；将动物发泡剂与水按质量比1:20经机械造泡制得的泡沫，称取15质量份的泡沫待用；将七水硫酸镁溶于水中配制成硫酸镁溶液；将磷酸二氢钠加入到所得的硫酸镁溶液中；轻烧氧化镁与加入磷酸二氢钠的硫酸镁溶液放入水泥净浆搅拌机，经搅拌均匀形成硫氧镁水泥浆体；将称好的泡沫放入搅拌机中，慢搅30s后，浇入300mm×300mm×30mm模具中振动成型；在温度30℃～45℃，湿度50％～70％的恒定条件下，养护至28天龄期，测试样品的抗压强度，28天抗压强度可达到3.5MPa。按照GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试其导热系数为0.0041W/(m·K)，GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》测试软化系数，28天为82％。
实施例3
轻烧氧化镁中活性氧化镁的含量为58％；
七水硫酸镁为湿式镁法烟气脱硫的脱硫副产物，纯度≥95％；；
改性剂为分析纯的柠檬酸，纯度≥99.8％；
硫氧镁水泥轻质高强泡沫板配合比如下表所示：(单位/质量份)
按照上表原料配比制备硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，包括以下步骤：
按配比称取原料，100质量份的轻烧氧化镁粉、50质量份的七水硫酸镁、40质量份的水以及3质量份的酒石酸；将植物发泡剂与水按质量比1:40经机械造泡制得的泡沫，称取30质量份的泡沫待用；将七水硫酸镁溶于水中配制成硫酸镁溶液；将酒石酸加入到所得的硫酸镁溶液中；轻烧氧化镁与加入酒石酸的硫酸镁溶液放入水泥净浆搅拌机，经搅拌均匀形成硫氧镁水泥浆体；将称好的泡沫放入搅拌机中，慢搅30s后，浇入300mm×300mm×30mm模具中振动成型；在温度30℃～45℃，湿度50％～70％的恒定条件下，养护至28天龄期，测试样品的抗压强度，28天抗压强度可达到5MPa。按照GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试其导热系数为0.0041W/(m·K)，GB/T 20473-2006《建筑保温砂浆》测试软化系数，28天为88％。
实施例4
轻烧氧化镁中活性氧化镁的含量为60％；
七水硫酸镁为湿式镁法烟气脱硫的脱硫副产物，纯度≥95％；；
改性剂为分析纯的柠檬酸，纯度≥99.8％；
硫氧镁水泥轻质高强泡沫板配合比如下表所示：(单位/质量份)
按照上表原料配比制备硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，包括以下步骤：
按配比称取原料，65质量份的轻烧氧化镁粉、35质量份的七水硫酸镁、35质量份的水以及2.5质量份的酒石酸；将植物发泡剂与水按质量比1:30经机械造泡制得的泡沫，称取35质量份的泡沫待用；将七水硫酸镁溶于水中配制成硫酸镁溶液；将乙二胺四乙酸二钠加入到所得的硫酸镁溶液中；轻烧氧化镁与加入乙二胺四乙酸二钠的硫酸镁溶液放入水泥净浆搅拌机，经搅拌均匀形成硫氧镁水泥浆体；将称好的泡沫放入搅拌机中，慢搅30s后，浇入300mm×300mm×30mm模具中振动成型；在温度30℃～45℃，湿度50％～70％的恒定条件下，养护至28天龄期，测试样品的抗压强度，28天抗压强度可达到4MPa。按照GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试其导热系数为0.0041W/(m·K)，GB/T 20473-2006《建筑保温砂浆》测试软化系数，28天为78％。
实施例5
轻烧氧化镁中活性氧化镁的含量为60％；
七水硫酸镁为湿式镁法烟气脱硫的脱硫副产物，纯度≥95％；；
改性剂为分析纯的柠檬酸，纯度≥99.8％；
硫氧镁水泥轻质高强泡沫板配合比如下表所示：(单位/质量份)
按照上表原料配比制备硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，包括以下步骤：
按配比称取原料，70质量份的轻烧氧化镁粉、35质量份的七水硫酸镁、25质量份的水以及0.5质量份的柠檬酸铵；将植物发泡剂与水按质量比1:30经机械造泡制得的泡沫，称取15质量份的泡沫待用；将七水硫酸镁溶于水中配制成硫酸镁溶液；将柠檬酸铵加入到所得的硫酸镁溶液中；轻烧氧化镁与加入柠檬酸铵的硫酸镁溶液放入水泥净浆搅拌机，经搅拌均匀形成硫氧镁水泥浆体；将称好的泡沫放入搅拌机中，慢搅30s后，浇入300mm×300mm×30mm模具中振动成型；在温度30℃～45℃，湿度50％～70％的恒定条件下，养护至28天龄期，测试样品的抗压强度，28天抗压强度可达到3.5MPa。按照GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试其导热系数为0.0041W/(m·K)，GB/T 20473-2006《建筑保温砂浆》测试软化系数，28天为75％。
综合实施例1～5，从宏观性能来考虑，各个实施方案均符合JC/T 2200-2013《水泥基泡沫保温板》对保温板对强度和导热系数性能要求。最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，其特征在于，原料包括以下组分：40～100份质量的轻烧氧化镁粉、15～50份质量的七水硫酸镁、15～40份质量的水、0.1～3份质量的外加剂、5～30份质量的泡沫。
2.根据权利要求1所述的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，其特征在于所述轻烧氧化镁的份数为40～80份；所述七水硫酸镁的份数为20～35份；所述水的份数为20～35份；所述改性剂的份数为0.1～2份。
3.根据权利要求1所述的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，其特征在于所述轻烧氧化镁为菱镁矿经750℃～850℃高温煅烧而成的，其活性氧化镁含量不低于58％，细度不低于200目。
4.根据权利要求1所述的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，其特征在于所述七水硫酸镁为湿式镁法烟气脱硫的脱硫副产物，纯度≥95％。
5.根据权利要求1所述的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，其特征在于所述外加剂为磷酸、硼酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸氢二钠、乙二胺四乙酸、酒石酸、柠檬酸、水杨酸、乳酸、甲酸、葡萄糖酸、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸铵中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板，其特征在于所述泡沫为发泡剂与水按质量比1:20～1:40经机械造泡制得的，所述泡沫发泡剂为无机发泡剂或者由动植物发泡剂。
7.根据权利要求1所述的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按配比称取原料，40～100份的轻烧氧化镁粉、15～50份的七水硫酸镁、15～40份的水、0.1～3份的外加剂；
(2)将七水硫酸镁溶于水中配制成硫酸镁溶液；
(3)将外加剂加入到步骤(2)所得的硫酸镁溶液中；
(4)轻烧氧化镁与步骤(3)所得的溶液放入水泥净浆搅拌机，搅拌均匀形成硫氧镁水泥浆体；
(5)将发泡剂与水按质量比1:20～1:40放入机械发泡机，所得泡沫按所需质量加到步骤(4)所得的硫氧镁水泥浆体中，继续搅拌均匀，制得硫氧镁水泥泡沫浆体；
(6)将所得的硫氧镁水泥泡沫浆体，浇筑成型、装模、养护到一定时间，即可得到硫氧镁水泥轻质高强泡沫板。
8.根据权利要求7所述的硫氧镁水泥轻质高强泡沫板的制备方法，其特征在于，所述养护条件为温度30℃～45℃，湿度50％～70％，养护1～3天后拆模，继续养护到28～30天。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190426 |
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