CN113233810B

CN113233810B - 轻质砂的制备方法

Info

Publication number: CN113233810B
Application number: CN202110484944.0A
Authority: CN
Inventors: 吴建军
Original assignee: Changsha Shenyu Building Materials Co ltd
Current assignee: Changsha Shenyu Building Materials Co ltd
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2041-04-30
Also published as: CN113233810A

Abstract

本发明公开了一种轻质砂的制备方法，属于建筑材料技术领域。轻质砂的制备方法，包括以下步骤：S1.将烘干后的轻质原料破碎；S2.将步骤S1所得材料进行分级处理，得大颗粒和小颗粒；S3.将小颗粒在助磨剂的辅助下研磨，得活性粉料；S4.将活性粉料与水泥混合得包壳料，以包壳料包裹大颗粒，得半成品；S5.养护半成品，即得轻质砂；助磨剂包括椰油酸改性的三异丙醇胺、丙三醇和石膏。本发明的轻质砂能够在免烧的基础上，得到具有较高强度的轻质砂，且充分利用了建筑废料，具有环保和经济双重优势。

Description

轻质砂的制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及轻质砂的制备方法。

背景技术

轻质砂浆是一种能有效对建筑物进行保温隔热处理的水泥基轻质防火保温砂浆，产品具有不燃、多孔、导热系数极低等优点，已被普遍用于隔热材料和防火材料。轻质砂浆中的重要成分之一，即是轻质骨料，也称轻质砂。轻质砂的原料通常为粉煤灰、煤渣、废旧建筑材料以及陶粒；但由于轻质砂强度较低，现有技术中通常需掺加高标号水泥，或经二次煅烧等手段弥补上述缺点。

掺加高标号水泥，或二次煅烧虽然可在一定程度上弥补轻质砂本身质量较差的缺点，但是，这也增加了制备轻质砂的能耗和成本。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种轻质砂的制备方法，能够在免烧的基础上，得到具有较高强度的轻质砂，且充分利用了建筑废料，具有环保和经济双重优势。

根据本发明的一个方面，提出了轻质砂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将烘干后的轻质原料破碎；

S2.将步骤S1所得材料按粒径进行分级处理，得大颗粒和小颗粒；

S3.将所述小颗粒在助磨剂的辅助下研磨，得活性粉料；

S4.将所述活性粉料与水泥混合得包壳料，以所述包壳料包裹所述大颗粒，得半成品；

S5.养护所述半成品，即得所述轻质砂；

所述助磨剂，包括椰油酸改性的三异丙醇胺、丙三醇和石膏。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供的轻质砂中，以轻质原料破碎后形成的大颗粒为核，以小颗粒研磨后形成的活性粉料为壳；充分利用了轻质原料，同时收集小颗粒的操作，避免了制备过程中，粉尘对环境的污染；综上，本发明提供的制备方法，即节约了成本，还符合绿色生产的理念。

(2)粉煤灰，也就是煤渣粉碎后形成的微粉，本身就可以替代一部分水泥使用，并起到减少用水量、改善混凝土拌和物的和易性、增强混凝土的可泵性、减少水化热、热能膨胀性、提高混凝土抗渗能力、增加混凝土修饰性等作用；但是也可能存在活性不足的缺点；

本发明中，轻质原料粉碎后产生的小颗粒，研磨后所得的活性粉料，与粉煤灰性质相似；

本发明中，通过改善助磨剂的成分，提升了粉煤灰的活性；具体而言：

粉煤灰的比表面积越大(粒度越小)，越有利于提升活性；

而在研磨过程中，一方面研磨所得小颗粒可能重新聚集成大颗粒；另一方面，大颗粒硬度较高(强度较高)，难以破碎形成小颗粒；

本发明中，助磨剂中包括椰油酸改性的三异丙醇胺，该助磨剂具有多支链结构，因此可以形成网状包裹于形成的小颗粒表面，在小颗粒之间形成重新聚集的障碍；且椰油酸改性的三异丙醇胺为非离子型表面活性剂，若研磨过程中原料上出现裂纹，助磨剂还可以填充至裂纹中，弱化原料的强度，加速破碎进程；

本发明提供的助磨剂中，还包括固体助磨剂石膏，固体助磨剂与液体助磨剂(丙三醇)相互配合，发挥协同作用；

综上，本发明通过助磨剂的配合使用，可提升活性粉料的活性，与水泥配合后，可作为轻质砂的壳。

(3)本发明提供的制备方法中，步骤S4可多次重复进行，进而调控轻质砂壳结构的厚度，也就是轻质砂中活性成分的厚度，进而调整轻质砂的强度。

(4)本发明提供的轻质砂，核结构为多孔的轻质大颗粒，壳结构相对致密，相当于形成了封闭的多孔结构，所以除具备轻质外，还具备保温、隔音的效果。

(5)本发明提供的轻质砂，核壳结构为同质材料(材质相同)，因此结合更加紧密，这进一步提升了轻质砂的质量。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述轻质原料烘干，在矿渣烘干机中进行。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述轻质原料，包括火电厂生产时煤炭燃烧副产物。

在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述煤炭燃烧副产物，按重量份计，包括：

煤渣 75～80份；

水渣 3～10份。

所述煤渣，又称炉渣，主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等。

所述水渣，是把熔融状态的所述煤渣置于水中急速冷却而形成的，具有潜在的水硬胶凝性能。

在本发明的一些实施方式中，所述轻质原料，还可以包括蛭石。

所述蛭石，质轻，具有热膨胀性能，可用于加工保温材料，主要成分是硅酸盐，研磨后形成的微粉与粉煤灰性质相似。

在本发明的一些实施方式中，所述轻质原料，还可选自废弃的建筑材料，例如加气砖等。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述大颗粒，粒径为1～3mm。

在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，按重量份计，所述助磨剂，包括：

丙三醇7～9份；

石膏12～16份；

椰油酸改性的三异丙醇胺15～23份。

在本发明的一些实施方式中，所述椰油酸改性的三异丙醇胺，椰油酸与三异丙醇胺反应的摩尔比为1:1、2:1或3:1。

在本发明的一些实施方式中，当椰油酸与三异丙醇胺反应的摩尔比为1:1时，所得椰油酸改性的三异丙醇胺的结构式为：

所述丙三醇，除作为溶剂外，还可作为润滑剂，降低研磨阻力，进而降低研磨的能耗。

在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述助磨剂，还可以包括水。

在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述研磨，时间为30min～2h。

在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述活性粉体，粒径≤0.5mm。

在本发明的一些实施方式中，所述制备方法，还包括在步骤S4前，使所述大颗粒预吸水，目的是使预吸的水与部分包壳料反应，增加所述轻质砂中，壳与核之间的附着力。

在本发明的一些实施方式中，步骤S4中，所述包壳料，还可以包括碳酸氢钾和有机高分子化合物。

所述碳酸氢钾可提升所述轻质砂的凝结功能；在后续养护过程中，也可部分分解，产生气体，进一步提升所述轻质砂的孔隙率。

所述有机高分子化合物，可使所述壳更加均匀，且由于分子链的缠绕作用，进一步加固所述壳和所述核的结合能力。

在本发明的一些实施方式中，步骤S4中，还包括在所述包裹前，在所述大颗粒表面喷涂表面活性剂，目的是提升所述大颗粒的表面润湿程度，便于壳结构的形成。

在本发明的一些实施方式中，步骤S5中，所述养护，温度条件为100～130℃。

在本发明的一些实施方式中，步骤S5中，所述养护，压力为1～1.5个标准大气压。

所述1个标准大气压，约为1.01MPa。

在本发明的一些实施方式中，所述制备方法，还包括在步骤S5之后，对所述轻质砂进行封装。

对所述轻质砂进行封装的目的是：避免所述轻质砂吸水，导致所述壳结构(活性部分)失活。

在本发明的一些实施方式中，所述轻质砂，干燥状态的松装密度≤550kg/m³。

在本发明的一些实施方式中，所述轻质砂，为核壳结构。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述核壳结构，壳厚为0.2～0.25mm。

所述壳厚，可通过调整步骤S4的实施次数调节，若仍需厚度＞0.25mm的壳，可多次重复步骤S4。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例制备了一种轻质砂，具体过程包括以下步骤：

1.将烘干后的轻质原料破碎，其中轻质原料为煤渣，破碎采用对辊机进行；

2.将步骤1所得材料进行分级处理，得大颗粒和小颗粒，其中大颗粒粒径范围为2.5～3mm，小颗粒粒径＜2.5mm，本步骤通过气流分级机进行，若粒度＞3mm，则重新进行步骤1的对辊破碎；

3.将步骤2所得小颗粒在助磨剂的辅助下研磨，得活性粉料，其中助磨剂的添加量为小颗粒质量的0.2％；按重量份计，助磨剂包括8份丙三醇、14份石膏、20份椰油酸改性的三异丙醇胺和8份的水；研磨时长为30min；

4.将步骤3所得粉料和水泥混合，得包壳料，其中步骤3所得粉料和水泥的质量比为1:2；

5.将步骤2所得大颗粒进行预吸水，吸水量为10％；

6.将步骤5所得大颗粒和步骤4所得包壳料在制粒机中，形成球状中间体；

7.将步骤6所得中间体于130℃，1个标准大气压下养护2天(48小时)，即得轻质砂；

8.将步骤7所得轻质砂隔绝空气(主要是水分)，分装。

实施例2

本实施例制备了一种轻质砂，具体与实施例1的区别为：

步骤1中，轻质原料，包括75重量份的煤渣和10重量份的水渣。

实施例3

本实施例制备了一种轻质砂，具体过程与实施例1的区别为：

步骤1中，轻质原料包括75重量份的煤渣、10重量份的水渣、10重量份的蛭石和5重量份的加气砖。

对比例1

本对比例制备了一种轻质砂，与实施例1的区别在于：

(1)不包括步骤3；

(2)步骤4中，仅包括水泥。

对比例2

本实施例制备了一种轻质砂，与实施例1的区别在于：

(1)步骤3中，以三异丙醇胺替代椰油酸改性的三异丙醇。

应用例

本应用例将实施例1～3以及对比例1～2所得轻质砂用于轻质砖的制备；

具体的，按重量份计，保温砂浆的配比为：水泥(湖南桃江)55份、外加剂(包括聚羧酸减水剂、旱强剂、激发剂和增稠剂，购自湖南中岩建材科技有限公司)30份、实施例和对比例所得轻质砂130份、分散乳胶粉15份混合后，加水搅拌5min～6min，成型后(制备成轻质砖)，标养7天，自养(23℃，45％～75％湿度)21天。

试验例

本试验例测试了应用例所得轻质砖性能。其中：检验和判定的依据是JC890-2001《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》、《GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级》，和JG/T 521-2017《轻质砂浆》；测试结果如表1所示。

表1实施例1～3和对比例1～2所得轻质砂的性能测试结果

检验项目	标准要求	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
							干密度kg/m<sup>3</sup>	≤1800	630	632	627	640	631
分层度mm	≤20	10	10	11	12	19
							抗压强度MPa	2.5 5.0 10	13.7	13.6	13.7	13.8	12.5
导热系数W/m·k	≤0.3	0.08	0.08	0.083	0.1	0.13
							粘结强度MPa	≥0.15	0.18	0.17	0.17	0.18	0.15
燃烧性能	A1级	A1级	A1级	A1级	A1级	A1级

表1测试结果显示，本发明提供的轻质砂，制备成轻质砖之后，各项性能均优于标准性能，但是，若仅以水泥作为包壳料(对比例1)，不仅会增加成本投入，还会在一定程度上增加轻质砂的密度和导热性能；若以异丙醇胺取代以椰油酸改性的异丙醇胺(对比例2)，则会在一定程度上，降低包壳料的活性，进而降低轻质砂以及其制备的轻质砖的综合性能。

上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims

1.轻质砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将烘干后的轻质原料破碎；所述轻质原料，包括火电厂生产时煤炭燃烧副产物；所述煤炭燃烧副产物，按重量份计，包括煤渣75~80份和水渣3~10份；

S3.将所述小颗粒在助磨剂的辅助下研磨，得活性粉料；

S5.养护所述半成品，即得所述轻质砂；

按重量份计，所述助磨剂，由15~23份椰油酸改性的三异丙醇胺、7~9份丙三醇和12~16份石膏组成。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述大颗粒，粒径为1~3mm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述研磨，时间为30min~2h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述活性粉料，粒径≤0.5mm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述轻质砂，干燥状态的松装密度≤550kg/m³。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述轻质砂，为核壳结构。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述核壳结构中，壳厚为0.2mm~0.25mm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述养护，温度条件为100℃~130℃。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述养护，压力为1~1.5个标准大气压。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法，还包括在步骤S5之后，对所述轻质砂进行封装。