CN110451918B - 一种硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于海洋人工鱼礁技术领域,具体涉及一种硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁,并进一步公开其制备方法。本发明所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁,利用现有硼砂或硼酸工艺的残余废物硼泥为原料,并添加由氯化镁和轻烧氧化镁形成的氯氧镁水泥形成复合材料,利用硼泥中富含Si和B元素的特点,对硅藻生长期具有促进作用,投放在海域中可以起到改善海洋生态的作用,有助于提高我国贫瘠海域的生态环境。本发明所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁具有轻质、高强、比重轻等性能优势,并且大幅度提高耐水性,可以用作海洋工程材料,将硼泥变废为宝,既解决了硼泥废物地面大量堆积的问题,又有效改善了海洋的生态环境。

Description

一种硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁及其制备方法
技术领域
本发明属于海洋人工鱼礁技术领域,具体涉及一种硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁,并进一步公开其制备方法。
背景技术
人工鱼礁是人们在海洋及淡水河流中经过科学选点而设置的构造物,旨在改善流域生态环境,为鱼类等水生生物的聚集、索饵、繁殖、生长、避敌提供必要的、安全的栖息场所,以达到保护、增殖渔业资源和提高渔获量的目的。人工鱼礁表面附着有很多微生物,生长有大量的藻类,它可以作为鱼类等逃避敌害生物的隐蔽场所,也可以提供丰富的饵料和良好的生长、繁殖环境,同时,它可以改变海洋及河流的流向和流速,使其产生上升的涡流和背涡流等,从而使营养盐类扩散,促进底部丰富的营养物质随着水流传送到水体的各层中,从而使营养物质的分布得到显著改善。
目前,现有的人工鱼礁类型有很多,如混凝土人工鱼礁,具有较为坚固的特点,可根据需求制成不同的形状,为用途最为广泛的人工鱼礁之一,但由于在该混凝土中所采用的普通硅酸盐水泥pH值高,不利于藻类附着和生长,且其碳排放量高;海洋中盐类侵蚀和生物腐蚀,导致混凝土膨胀劣化和钢筋腐蚀,使得钢筋混凝土人工鱼礁寿命降低,而且需要消耗大量的水泥、砂、石等材料,因此成本较高;再如钢制人工鱼礁,通过在工厂制备好部件后,运输至码头,再进行现场组装与投放,成本较高,不易普及推广;再如竹制或木制鱼礁,其抗风浪性差,容易被腐蚀,因此这种鱼礁很少使用;再如废弃物人工鱼礁,其主要采用废旧轮胎、废旧轮胎、废旧船体等堆放形成,具有成本低的特点,但是废弃物中含有许多有害物质,容易造成环境污染。
硼泥是化工厂用硼镁石或硼镁铁矿石为原料用火法制取硼砂或硼酸的残余物,生产1t硼砂将生产3-4t硼泥。随着我国经济和社会的发展,对硼砂的需求量不断扩大,进而导致硼泥的排放量也随之增长。目前,我国排放硼泥的工厂有30多个,年排放量达几百万吨,仅辽宁省硼泥堆积量就有近亿吨,并且随着对硼砂、硼酸的需求量逐年增大,以及硼镁石品味的贫化,硼泥的排放量将会越来越多。堆放的硼泥经过雨水冲刷后会将大量含硼碱性污水流入河流、耕地,造成“硼害”并导致农作物减产。但是,目前针对硼泥的再利用主要都是作为填料使用(如中国专利CN103253977A或CN103556725A),无法满足硼泥的废物利用需求。
硼是海洋中浮游植物及生物生长所必须的微量元素,它们对硼有一定的吸收富集能力,缺硼时会对植物及生物的生长极为不利。我国海水中硼含量在0.32-3.15mg.kg-1,略小于研究海生植物生长的4.6mg.kg-1的需求量,而适合硅藻生长的B元素含量更是至少要大于0.5mg.kg-1,因此在贫瘠海水中加入少量硼会有利于浮游植物的生长。有研究表明,Si元素的加入也有利于硅藻对B元素的吸收,而硼泥中的主要成分就是Si和Mg元素,因此,以硼泥资源用于改善海洋生态能力对于海洋生态环境的保护以及硼泥资源的废物利用均具有重要的意义。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题在于提供一种硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁,所述鱼礁利用硼泥富含B和Si元素的特点,以及对氯氧镁水泥良好的改性作用,在有效改善海洋生态环境的同时解决了硼泥大量堆积的问题;
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明所述的一种硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁,包括如下重量份的原料组分:
硼泥20-50重量份、轻烧氧化镁15-35重量份、氯化镁溶液20-40重量份、聚苯乳液0-2重量份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0-1重量份、水泥发泡剂0-5重量份、聚丙烯纤维0-5重量份、有机质2-10重量份、粉煤灰3-5重量份、稳泡剂0-2重量份、珍珠岩0-5重量份。
具体的,所述硼泥的氧化镁含量为20-45%、氧化硼含量1.5-5%、氧化硅含量5-30%。
具体的,所述轻烧氧化镁中氧化镁含量为70-90%、活性氧化镁含量≥50%。
具体的,所述氯化镁溶液为波美度22-27Bé的溶液。
具体的,所述氯化镁溶液的配制方法为:称取质量比为25-45:55-75的氯化镁与水倒入高速搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在1200-2000转/分钟,搅拌时间5-10分钟,静置24小时,得到波美度为22-27Bé的氯化镁溶液;
所述氯化镁可以由无水氯化镁,六水氯化镁,或者盐湖废弃氯化镁中的一种或几种组成;所述的水也可以由水和海水拌和组成。
具体的,所述有机质包括稻壳粉1-5重量份、锯末1-5重量份。
具体的,所述稳泡剂包括MPS改性硅树脂聚醚微乳液。
具体的,所述水泥发泡剂包括LegaoTM LG0825等常规水泥发泡剂,也可以选用铝粉发泡、动物蛋白发泡等常规发泡方式。
具体的,所述的硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁:
所述硼泥的粒径为200目-500目;
所述轻烧氧化镁的粒径为200目-500目;
所述聚丙烯纤维的粒径长度为2mm-5mm;
所述有机质的粒径为8目-100目(0.1-2mm);
所述粉煤灰的粒径为300目-800目;
所述珍珠岩的粒径为8目-100目(0.1-2mm)。
本发明还公开了一种制备所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的方法,包括如下步骤:
(1)称取选定量的各原料组分,备用;
(2)将上述原料组分中的干料(包括硼泥、轻烧氧化镁、珍珠岩、聚丙烯纤维、有机质、粉煤灰)进行配料并搅拌均匀,并加入原料组分中的湿料(包括氯化镁溶液、聚苯乳液、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水泥发泡剂、MPS改性硅树脂聚醚微乳液),充分搅拌得到料浆;
(3)将上述制得的料浆倒入模具中,经自然养护后脱模并晾晒,即得。
具体的,所述步骤(3)中,所述自然养护步骤的时间为8-24h。
具体的,所述步骤(3)中,所述晾晒步骤中控制鱼礁含水率小于20%。
本发明所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁,利用现有硼砂或硼酸工艺的残余废物硼泥为原料,并添加由氯化镁和轻烧氧化镁形成的氯氧镁水泥形成复合材料,一方面利用硼泥中富含Si和B元素的特点,对硅藻生长期具有促进作用,投放在海域中可以起到改善海洋生态的作用,同时,由于氯氧镁水泥的主要物相组成为5相(5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O),硼泥中的可溶性硼盐可以对氯氧镁水泥进行有效的改性,通过包裹在氧化镁表面形成硼酸镁来抑制氧化镁水化从而形成更多的5相,以提高氯氧镁水泥的性能,同时被氯氧镁水泥包裹的硼泥又可以缓慢释放到海水中,有助于提高我国贫瘠海域的生态环境。本发明所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁具有轻质、高强、比重轻等性能优势,并且大幅度提高耐水性,可以用作海洋工程材料,将硼泥变废为宝,既解决了硼泥废物地面大量堆积的问题,又有效改善了海洋的生态环境。
具体实施方式
本发明下述实施例中:
所述稳泡剂MPS改性硅树脂聚醚微乳液选用市售FM-550产品;
所述水泥发泡剂选用LegaoTM LG0825发泡剂产品;
所述硼泥的氧化镁含量为20-45%、氧化硼含量1.5-5%、氧化硅含量5-30%,可以为任意工艺生产排放出的硼泥,并控制所述硼泥的粒径200目-500目;
所述轻烧氧化镁中氧化镁含量为70-90%、活性氧化镁含量≥50%,且粒径200目-500目;
所述聚丙烯纤维的粒径长度为2mm-5mm;
所述有机质的粒径为8目-100目(0.1-2mm);
所述粉煤灰的粒径为300目-800目;
所述珍珠岩的粒径为8目-100目(0.1-2mm)。
实施例1
本实施所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁包括如下制备原料:硼泥30kg、轻烧氧化镁粉27kg、氯化镁溶液27kg、聚苯乳液1kg、稻壳粉5kg、锯末5kg、粉煤灰5kg。
本实施例所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取质量比为40:60的六水氯化镁和水,倒入高速搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在1200转/分钟,搅拌时间10分钟,静置24小时,检测波美度为26Bé,备用;
(2)在上述制备原料中,取选定量的干料配料输入搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在180转/分钟,搅拌10分钟,然后将氯化镁溶液倒入搅拌机中搅拌,搅拌速度控制在360转/分钟,得到料浆;
(3)将制得的料浆倒入模具中,进行自然养护,控制养护时间8小时,养护完成后脱模,并将脱模后的鱼礁进行晾晒至含水率小于20%,即得所需鱼礁。
实施例2
本实施所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁包括如下制备原料:硼泥40kg、轻烧氧化镁粉23.5kg、氯化镁溶液23.5kg、聚苯乳液1kg、稻壳粉4kg、锯末4kg、粉煤灰4kg。
本实施例所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取质量比为40:60的六水氯化镁和水,倒入高速搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在1200转/分钟,搅拌时间10分钟,静置24小时,检测波美度为26Bé,备用;
(2)在上述制备原料中,取选定量的干料配料输入搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在180转/分钟,搅拌10分钟,然后将氯化镁溶液倒入搅拌机中搅拌,搅拌速度控制在360转/分钟,得到料浆;
(3)将制得的料浆倒入模具中,进行自然养护,控制养护时间8小时,养护完成后脱模,并将脱模后的鱼礁进行晾晒至含水率小于20%,即得所需鱼礁。
实施例3
本实施所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁包括如下制备原料:硼泥50kg、轻烧氧化镁粉22.5kg、氯化镁溶液22.5kg、聚苯乳液1kg、稻壳粉2kg、锯末2kg、粉煤灰3kg。
本实施例所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取质量比为40:60的六水氯化镁和水,倒入高速搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在1200转/分钟,搅拌时间10分钟,静置24小时,检测波美度为26Bé,备用;
(2)在上述制备原料中,取选定量的干料配料输入搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在180转/分钟,搅拌10分钟,然后将氯化镁溶液倒入搅拌机中搅拌,搅拌速度控制在360转/分钟,得到料浆;
(3)将制得的料浆倒入模具中,进行自然养护,控制养护时间8小时,养护完成后脱模,并将脱模后的鱼礁进行晾晒至含水率小于20%,即得所需鱼礁。
实施例4
本实施所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁包括如下制备原料:硼泥20kg、轻烧氧化镁粉29kg、氯化镁溶液35kg、聚苯乳液1kg、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1kg、水泥发泡剂1kg、聚丙烯纤维2kg、锯末2kg、粉煤灰3kg、MPS改性硅树脂聚醚微乳液1kg、珍珠岩5kg。
本实施例所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取质量比为33:67的六水氯化镁和水,倒入高速搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在1200转/分钟,搅拌时间10分钟,静置24小时,检测波美度为22Bé,备用;
(2)在上述制备原料中,取选定量的干料配料输入搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在180转/分钟,搅拌10分钟,然后将氯化镁溶液倒入搅拌机中搅拌,搅拌速度控制在1440转/分钟,得到料浆;
(3)将制得的料浆倒入模具中,进行自然养护,控制养护时间24小时,养护完成后脱模,并将脱模后的鱼礁进行晾晒至含水率小于20%,即得所需鱼礁。
实施例5
本实施所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁包括如下制备原料:硼泥20kg、轻烧氧化镁粉26kg、氯化镁溶液32kg、聚苯乳液2kg、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1kg、水泥发泡剂3kg、聚丙烯纤维5kg、锯末2kg、粉煤灰3kg、MPS改性硅树脂聚醚微乳液1kg、珍珠岩5kg。
本实施例所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取质量比为33:67的六水氯化镁和水,倒入高速搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在1200转/分钟,搅拌时间10分钟,静置24小时,检测波美度为22Bé,备用;
(2)在上述制备原料中,取选定量的干料配料输入搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在180转/分钟,搅拌10分钟,然后将氯化镁溶液倒入搅拌机中搅拌,搅拌速度控制在1440转/分钟,得到料浆;
(3)将制得的料浆倒入模具中,进行自然养护,控制养护时间24小时,养护完成后脱模,并将脱模后的鱼礁进行晾晒至含水率小于20%,即得所需鱼礁。
实施例6
本实施所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁包括如下制备原料:硼泥20kg、轻烧氧化镁35kg、氯化镁溶液20kg、聚苯乳液2kg、水泥发泡剂5kg、稻壳粉5kg、锯末5kg、粉煤灰3kg、MPS改性硅树脂聚醚微乳液稳泡剂2kg。
本实施例所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法同实施例1。
实施例7
本实施所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁包括如下制备原料:硼泥50kg、轻烧氧化镁15kg、氯化镁溶液40kg、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1kg、水泥发泡剂1重量份、聚丙烯纤维5kg、稻壳粉1kg、锯末1kg、粉煤灰5kg、珍珠岩5kg。
本实施例所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法同实施例1。
实施例8
本实施所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁包括如下制备原料:硼泥35kg、轻烧氧化镁25kg、氯化镁溶液30kg、聚苯乳液1kg、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5kg、水泥发泡剂2.5kg、聚丙烯纤维2.5kg、稻壳粉3kg、锯末3kg、粉煤灰4kg、MPS改性硅树脂聚醚微乳液稳泡剂1kg、珍珠岩3kg。
本实施例所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法同实施例1。
对比例1
本对比所述海洋生态鱼礁包括如下制备原料:石英粉30kg、轻烧氧化镁粉27kg、氯化镁溶液27kg、聚苯乳液1kg、稻壳粉5kg、锯末5kg、粉煤灰5kg。
本对比所述海洋生态鱼礁的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取质量比为40:60的六水氯化镁和水,倒入高速搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在1200转/分钟,搅拌时间10分钟,静置24小时,检测波美度为26Bé,备用;
(2)在上述制备原料中,取选定量的干料配料输入搅拌机中搅拌,搅拌速率控制在180转/分钟,搅拌10分钟,然后将氯化镁溶液倒入搅拌机中搅拌,搅拌速度控制在360转/分钟,得到料浆;
(3)将制得的料浆倒入模具中,进行自然养护,控制养护时间8小时,养护完成后脱模,并将脱模后的鱼礁进行晾晒至含水率小于20%,即得所需鱼礁。
实验例
分别对上述实施例1-5和对比例1中制得的生态鱼礁制品的性能进行测试,具体测试项目及测试结果见下表1。
表1 鱼礁制品的性能测试结果
编号 28天抗压强度/MPa 软化系数 体积密度g/cm<sup>3</sup> 透水性ml/s
实施例1 55.7 0.87 1.2 0.15
实施例2 30.1 0.89 1.2 0.19
实施例3 21.8 0.91 1.2 0.21
实施例4 19.8 0.91 0.95 0.47
实施例5 12.1 0.95 0.60 2.35
对比例1 21.5 0.55 1.5 0.12
从上表数据可以看出,本发明所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁具有轻质、高强、比重轻等性能优势,并且大幅度提高耐水性,可以用作海洋工程材料。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁,其特征在于,包括如下重量份的原料组分:
硼泥20-50重量份、轻烧氧化镁15-35重量份、氯化镁溶液20-40重量份、聚苯乳液0-2重量份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0-1重量份、水泥发泡剂0-5重量份、聚丙烯纤维0-5重量份、有机质2-10重量份、粉煤灰3-5重量份、MPS改性硅树脂聚醚微乳液稳泡剂0-2重量份、珍珠岩0-5重量份;
所述硼泥的氧化镁含量为20-45%、氧化硼含量1.5-5%、氧化硅含量5-30%;
所述轻烧氧化镁中氧化镁含量为70-90%、活性氧化镁含量≥50%;
所述氯化镁溶液为波美度22-27Bé的溶液;
所述有机质包括稻壳粉1-5重量份、锯末1-5重量份;
所述稳泡剂包括MPS改性硅树脂聚醚微乳液。
2.根据权利要求1所述的硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁,其特征在于:
所述硼泥的粒径为200目-500目;
所述轻烧氧化镁的粒径为200目-500目;
所述聚丙烯纤维的粒径长度为2mm-5mm;
所述有机质的粒径为8目-100目;
所述粉煤灰的粒径为300目-800目;
所述珍珠岩的粒径为8目-100目。
3.一种制备权利要求1所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)称取选定量的各原料组分,备用;
(2)将上述原料组分中的干料进行配料并搅拌均匀,并加入原料组分中的湿料,充分搅拌得到料浆;
(3)将上述制得的料浆倒入模具中,经自然养护后脱模并晾晒,即得。
4.根据权利要求3所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述自然养护步骤的时间为8-24h。
5.根据权利要求3所述硼泥氯氧镁海洋生态鱼礁的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述晾晒步骤中控制鱼礁含水率小于20%。
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