CN112645635A - 一种混凝土外加剂加工装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土外加剂加工装置及方法，方法包括步骤一：对造纸工业洗浆过程中排出的黑水进行预处理，得到预处理物；步骤二：将重量百分比将5‑40％预处理物、10‑20％十二烷基磺酸钠、40‑70％三乙醇胺、0.5‑5％消泡剂投入到反应釜中，并搅拌均匀；步骤三：控制反应釜内初始温度为20‑40℃，在5‑10min时间内升温至60‑80℃，并保温30‑60min，再在5‑10min时间内降温至20‑40℃，出料即得混凝土外加剂成品。加工装置包括蒸发罐、过滤筛、喷淋罐、搅拌罐和反应釜。本发明利用造纸工业洗浆过程中产生的黑水为主要成分制成混凝土外加剂，实现了黑水的资源化利用，且缓解了我国黑水处理的环境压力；并且，黑水经预处理后其能明显提高外加剂的抗压强度增效。

Description

一种混凝土外加剂加工装置及方法
技术领域
本发明涉及混凝土生产技术领域，具体涉及一种混凝土外加剂加工装置及方法。
背景技术
混凝土是指以水泥为主要胶凝材料与水、砂、石子和矿物等掺合而成料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。为提高混凝土的质量，通常会在混凝土搅拌的过程中添加混凝土外加剂。混凝土外加剂是指为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质,混凝土外加剂在工程中的应用越来越受到重视。
造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张。这两项工艺都排出大量废水，而制浆产生的废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，BOD高达5-40g/L。我国每年会排出大量的黑水，而目前针对这些黑水的处理主要目的在于提高循环用水率，减少用水量。然而，黑水中含有大量的纤维、无机盐，其仍然具有较高的利用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土外加剂加工装置及方法，其实现了对造纸工业洗浆过程产生的黑水资源化利用。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种混凝土外加剂加工方法，步骤包括：
步骤一：对造纸工业洗浆过程中排出的黑水进行预处理，得到预处理物；
步骤二：将重量百分比将5-40％预处理物、10-20％十二烷基磺酸钠、40-70％三乙醇胺、0.5-5％消泡剂投入到反应釜中，并搅拌均匀；
步骤三：控制反应釜内初始温度为20-40℃，在5-10min时间内升温至60-80℃，并保温30-60min，再在5-10min时间内降温至20-40℃，出料即得混凝土外加剂成品。
进一步改进在于，所述预处理的步骤包括：
(1)将黑水蒸发浓缩至原有体积的20-40％；
(2)将黑水过18-35目筛，去除黑水中的杂质；
(3)将黑水喷淋到粉煤灰上，使黑水中的颗粒物被粉煤灰吸附，去除黑水中的色素；
(4)往黑水中加入占黑水体积1-3％的偶联剂溶液，并在50-70℃下恒温搅拌12-24h，以进行改性。
进一步改进在于，所述偶联剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂和磷酸酯偶联剂中的一种或多种。
进一步改进在于，步骤二中，预处理物的重量百分比为30％、十二烷基磺酸钠的重量百分比为15％、三乙醇胺的重量百分比为53％、消泡剂的重量百分比为2％。
进一步改进在于，步骤三中，优选的为：控制反应釜内初始温度为30℃，在8min时间内升温至70℃，并保温45min，再在8min时间内降温至30℃。
一种用于实施上述混凝土外加剂加工方法的加工装置，所述加工装置包括：
蒸发罐，所述蒸发罐用于对黑水的蒸发浓缩；
过滤筛，所述过滤筛用于对黑水进行过滤，去除黑水中的杂质；
喷淋罐，所述喷淋罐用于对黑水进行喷淋，并通过粉煤灰吸附去除黑水中的色素；
搅拌罐，所述搅拌罐带有加热机构，用于对黑水进行恒温搅拌；
反应釜，所述反应釜带有加热机构和搅拌机构，用于对加工混凝土外加剂的原料进行搅拌混匀，并进行控温反应。
本发明的有益效果在于：本发明利用造纸工业洗浆过程中产生的黑水为主要成分制成混凝土外加剂，实现了黑水的资源化利用，且缓解了我国黑水处理的环境压力；并且，黑水经预处理后其能明显提高外加剂的抗压强度增效。
附图说明
图1为混凝土外加剂加工方法的流程图；
图2为混凝土外加剂加工装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1所示，一种混凝土外加剂加工方法，步骤包括：
步骤一：对造纸工业洗浆过程中排出的黑水进行预处理，得到预处理物。
其中，预处理的步骤包括：
(1)将黑水蒸发浓缩至原有体积的20％；
(2)将黑水过18目筛，去除黑水中的杂质；
(3)将黑水喷淋到粉煤灰上，使黑水中的颗粒物被粉煤灰吸附，去除黑水中的色素；
(4)往黑水中加入占黑水体积1％的硅烷偶联剂溶液，并在50℃下恒温搅拌24h，以进行改性。
步骤二：将重量百分比将5％预处理物、20％十二烷基磺酸钠、70％三乙醇胺、5％消泡剂投入到反应釜中，并搅拌均匀。
步骤三：控制反应釜内初始温度为20℃，在5min时间内升温至60℃，并保温60min，再在5min时间内降温至20℃，出料即得混凝土外加剂成品。
实施例2
一种混凝土外加剂加工方法，步骤包括：
步骤一：对造纸工业洗浆过程中排出的黑水进行预处理，得到预处理物。
其中，预处理的步骤包括：
(1)将黑水蒸发浓缩至原有体积的30％；
(2)将黑水过25目筛，去除黑水中的杂质；
(3)将黑水喷淋到粉煤灰上，使黑水中的颗粒物被粉煤灰吸附，去除黑水中的色素；
(4)往黑水中加入占黑水体积2％的钛酸酯偶联剂溶液，并在60℃下恒温搅拌18h，以进行改性。
步骤二：将重量百分比将30％预处理物、15％十二烷基磺酸钠、53％三乙醇胺、2％消泡剂投入到反应釜中，并搅拌均匀。
步骤三：控制反应釜内初始温度为30℃，在8min时间内升温至70℃，并保温45min，再在8min时间内降温至30℃，出料即得混凝土外加剂成品。
实施例3
一种混凝土外加剂加工方法，步骤包括：
步骤一：对造纸工业洗浆过程中排出的黑水进行预处理，得到预处理物。
其中，预处理的步骤包括：
(1)将黑水蒸发浓缩至原有体积的40％；
(2)将黑水过35目筛，去除黑水中的杂质；
(3)将黑水喷淋到粉煤灰上，使黑水中的颗粒物被粉煤灰吸附，去除黑水中的色素；
(4)往黑水中加入占黑水体积3％的铝酸酯偶联剂和硼酸酯偶联剂溶液(体积比1:1)，并在70℃下恒温搅拌12h，以进行改性。
步骤二：将重量百分比将40％预处理物、10％十二烷基磺酸钠、49.5％三乙醇胺、0.5％消泡剂投入到反应釜中，并搅拌均匀。
步骤三：控制反应釜内初始温度为40℃，在10min时间内升温至80℃，并保温30min，再在10min时间内降温至40℃，出料即得混凝土外加剂成品。
对比例1
一种混凝土外加剂加工方法，其步骤与实施例2基本相同，唯一区别在于：将造纸工业洗浆过程中排出的黑水直接投入到反应釜中，与其他物质搅拌、反应。
对比例2
一种混凝土外加剂加工方法，其步骤与实施例2基本相同，唯一区别在于：在进行黑水预处理时，未进行操作(4)的改性步骤。
性能检测：将实施例1-3以及对比例1-2制得的混凝土外加剂分别按照水泥质量5％的比例加入到普通C30混凝土中搅拌，制得检测用混凝土样品，同时设置空白例，直接用普通C30混凝土作为样品。其中，普通C30混凝土的组成为水泥、级配石子、中砂和水，且各组分质量比例为16:44:32:8。按同一标准对各混凝土样品进行养护，并测试其在7d和28d后的抗压强度，测试结果统计成下表：
Figure BDA0002816035120000061
从上表可以看出，本发明实施例1-3制得的混凝土外加剂对混凝土的抗压强度均有明显提升，以28d抗压强度为例(下同)，分别提升了25.1％、30.9％、23.0％；而对比例1中，由于没有对黑水进行预处理，导致抗压强度反而下降了4.2％，可能原因是黑水浓度、杂质等因素的影响，由此也说明预处理的步骤十分有必要；另外，对比例2没有进行改进操作，其抗压强度提升了5.9％，显然提升幅度较小，说明添加偶联剂溶液并恒温搅拌的改性操作能明显提升外加剂的抗压强度增效，分析其原因为经改性，黑水中主要纤维成分得到了表面改性以及整理，其在混凝土中起到了提升粘合强度效果。
如图2所示，本发明还提供了一种用于实施上述混凝土外加剂加工方法的加工装置，所述加工装置包括：
蒸发罐，所述蒸发罐用于对黑水的蒸发浓缩；
过滤筛，所述过滤筛用于对黑水进行过滤，去除黑水中的杂质；
喷淋罐，所述喷淋罐用于对黑水进行喷淋，并通过粉煤灰吸附去除黑水中的色素；
搅拌罐，所述搅拌罐带有加热机构，用于对黑水进行恒温搅拌；
反应釜，所述反应釜带有加热机构和搅拌机构，用于对加工混凝土外加剂的原料进行搅拌混匀，并进行控温反应。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种混凝土外加剂加工方法，其特征在于：步骤包括
步骤一：对造纸工业洗浆过程中排出的黑水进行预处理，得到预处理物；
步骤二：将重量百分比将5-40％预处理物、10-20％十二烷基磺酸钠、40-70％三乙醇胺、0.5-5％消泡剂投入到反应釜中，并搅拌均匀；
步骤三：控制反应釜内初始温度为20-40℃，在5-10min时间内升温至60-80℃，并保温30-60min，再在5-10min时间内降温至20-40℃，出料即得混凝土外加剂成品。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土外加剂加工方法，其特征在于：所述预处理的步骤包括：
(1)将黑水蒸发浓缩至原有体积的20-40％；
(2)将黑水过18-35目筛，去除黑水中的杂质；
(3)将黑水喷淋到粉煤灰上，使黑水中的颗粒物被粉煤灰吸附，去除黑水中的色素；
(4)往黑水中加入占黑水体积1-3％的偶联剂溶液，并在50-70℃下恒温搅拌12-24h，以进行改性。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土外加剂加工方法，其特征在于：所述偶联剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂和磷酸酯偶联剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土外加剂加工方法，其特征在于：步骤二中，预处理物的重量百分比为30％、十二烷基磺酸钠的重量百分比为15％、三乙醇胺的重量百分比为53％、消泡剂的重量百分比为2％。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土外加剂加工方法，其特征在于：步骤三中，优选的为：控制反应釜内初始温度为30℃，在8min时间内升温至70℃，并保温45min，再在8min时间内降温至30℃。
6.一种用于实施权利要求2所述混凝土外加剂加工方法的加工装置，其特征在于：所述加工装置包括
蒸发罐，所述蒸发罐用于对黑水的蒸发浓缩；
过滤筛，所述过滤筛用于对黑水进行过滤，去除黑水中的杂质；
喷淋罐，所述喷淋罐用于对黑水进行喷淋，并通过粉煤灰吸附去除黑水中的色素；
搅拌罐，所述搅拌罐带有加热机构，用于对黑水进行恒温搅拌；
反应釜，所述反应釜带有加热机构和搅拌机构，用于对加工混凝土外加剂的原料进行搅拌混匀，并进行控温反应。
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