CN114014690A - 一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。它包括将原料混合烧结制备出所述烧结砖；所述原料包括质量比为30份～100份的页岩、10份～50份的改性秸秆和8份～60份的工业废渣；所述改性秸秆的制备方法为：先将至少包括18.5wt％纤维素的秸秆放入试剂Y中浸泡8h以上，过滤后再将秸秆放入试剂X中浸泡16h以上，干燥得到改性秸秆；所述试剂Y中包括0.05wt％～5wt％的海藻酸根；所述试剂X中包括0.01mol/L～2mol/L的Aa+和0.005mol/L～1mol/L的OH‑，所述Aa+为金属离子，其中a≥2；所述海藻酸根和Aa+的质量浓度比为(6～15)：1。本发明能够在秸秆中形成高强度高韧性的纤维素网络，提升烧结砖的机械性能和孔隙率。

Description

一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，更具体地说，涉及一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法。
背景技术
随着节能环保和环境保护的要求不断提高，世界各国对建筑节能技术方面的要求也来越高。常规的砖材不但制备工艺较为复杂，同时也容易污染环境，尤其是红砖的烧制容易大量毁坏耕地和消耗煤炭，砖厂周围被污染较为严重，不论是植物和农作物都难以生存。而秸秆是一种绿色环保的可再生资源，但在现实生活中仍然有大量的秸秆被当做焚烧原料或直接作为废物进行燃烧，这既造成了大气污染，破坏了生态环境，也浪费了宝贵的可再生资源。因此，利用秸秆制作建筑用砖材不但能够有效利用这种宝贵的可再生资源，也避免了烧制传统砖材带来的污染，目前已有一些相关的研究报道。
经检索，中国发明专利CN102126869A公开了一种页岩秸秆烧结保温轻体砖，其是以页岩、农作物秸秆和工业废渣为原料制备得到的，所述原料的质量比例为页岩40-70份、农作物秸秆18-30份、工业废渣20-40份，还提供其烧结制备方法。该专利通过添加秸秆与页岩和工业废渣进行混合烧结，不但避免了使用粘土等国家禁止的材料制砖，而且烧结后能够获得了密度小、强度高的烧结砖。但是，这种直接将秸秆进行烧结的方法会产生一系列的问题：例如秸秆中除了含有大量的纤维素外，还含有半纤维素、木质素和其他无机质等杂质，而秸秆的机械强度主要依赖于长链纤维素及其搭接形成的网络结构，但这类杂质的存在会阻止其他组分的渗入，导致最终烧结形成的空隙过大且不均匀，进而降低烧结砖的机械性能，因此如果能将这类杂质去除能够有效增大烧结砖的孔隙率和比表面积，同时提升烧结砖的结构强度。
经检索，中国发明专利CN104827545A公开了一种稻草秸秆砖的制备方法及其产品和应用，该专利采用质量分数为2％-5％NaOH溶液对稻草秸秆进行预处理，并从NaOH溶液浸泡浓度、温度、浸泡时间、成型压力大小、自然养护时间五个方面对稻草秸秆的制备方法进行了优化，建立了制备条件及方法。该制作方法简便，成型后的产品体积变化小，密度小，防腐效果及热工性能良好，利用这种制备方法把稻草秸秆制成草砖作为建筑墙体材料有助于提高建筑物的保温隔热性能。这件专利的主要作用原理是利用氢氧根降解秸秆中的半纤维素和木质素等成分，增大秸秆比表面积，便于压缩成型；但是它忽略了氢氧根能够同样降解纤维素，使纤维素发生水解反应或剥皮反应，使纤维素苷键断裂、聚合度下降、链长减小，导致原本依靠大量纤维素堆积成的骨架网络变得松散坍塌，残留在秸秆周围的氢氧化钠随着时间的推移也会不断地降解纤维素。因此，这篇专利虽然能够有效去除秸秆中的杂质，但即使将该方法应用于第一篇专利中，也难以获得结构强度稳定的秸秆组分，这在烧结过程中秸秆组分的坍塌会直接导致页岩和工业废渣等组分的坍塌，进而降低烧结砖的机械性能。
因此，目前亟需设计一种能够有效阻止或缓解氢氧根对秸秆中纤维素降解的方法，进而将结构强度稳定且孔隙度高的秸秆与其它烧结组分混合，提升烧结砖的机械性能和比表面积。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中的烧结砖机械性能不够稳定、强度较低、孔隙率较低的问题，本发明提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法；通过将秸秆先后经过试剂Y和试剂X浸泡，制得的改性秸秆能够有效避免氢氧根对纤维素的降解，进而将改性秸秆与其它烧结组分混合烧结，从而有效解决现有技术中的烧结砖机械性能不够稳定、强度较低、孔隙率较低的问题。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，将原料混合烧结制备出所述烧结砖；所述原料包括质量比为30份～100份的页岩、10份～50份的改性秸秆和8份～60份的工业废渣；所述改性秸秆的制备方法为：
先将至少包括18.5wt％纤维素的秸秆放入试剂Y中浸泡8h以上，过滤后再将秸秆放入试剂X中浸泡16h以上，干燥得到改性秸秆；所述试剂Y中包括0.05wt％～5wt％的海藻酸根；所述试剂X中包括0.01mol/L～2mol/L的Aa+和0.005mol/L～1mol/L的OH-，所述Aa+为金属离子，其中a≥2；所述海藻酸根和Aa+的质量浓度比为(6～15)：1。
本发明的制备方法作用原理为：如图1所示，本发明将秸秆在试剂Y中浸泡时，得益于海藻酸根和纤维素的单体结构的相似相容性，以及两者长链上的羟基、羧基和六元杂环上的氧元素之间氢键键合，秸秆中的纤维素相较于半纤维素和木质素会更优先与试剂Y中的海藻酸根相连，进而使得海藻酸根包覆在长链纤维素表面。当将秸秆浸泡在试剂X中时，试剂X中的Aa+和OH-会同时作用。其中Aa+会直接与纤维素表面的海藻酸根进行交联配合，形成海藻酸根-A交联配合物，这种交联配合物会阻止氢氧根与其包裹在内的纤维素接触，从根源上阻止氢氧根对纤维素的降解反应；同时海藻酸根-A交联配合物也会对纤维素进一步加固，提高后续形成的纤维素网络骨架的结构强度。而试剂X中的OH-会与秸秆中的半纤维素和木质素等成分反应并将其去除，从而在增大秸秆比表面积和粘附功的同时保证了长链纤维素的留存，而长链纤维素在秸秆和其它烧结组分压制过程中能够堆积形成高强度和高韧性的多孔纤维素网络，因此这些组分混合后在烧结过程中能够有效避免秸秆组分的坍塌，同时连续的纤维素网络在碳化后会形成连续的多孔，从而提升烧结砖的孔隙率和机械性能。
另外，本发明的烧结砖相对于现有技术中的烧结砖，不含有任何多余杂质，同时海藻酸根-A交联配合物在碳化后会形成AOa/2氧化物颗粒，在实际应用中可以选择Ba2+、Sr2+或Ca2+等毒性较低或无毒的金属离子进行制备，不但能够增强烧结砖的机械性能，而且环保无害。
更优选地，所述海藻酸根和Aa+的质量浓度比为(8～12)：1，其中Aa+优选采用Ba2+和/或Sr2+和/或Ca2+。
更优选地，所述试剂X中的Aa+的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L，OH-的浓度为0.01mol/L～0.5mol/L。
本发明中所述的秸秆包括稻草秸秆、棉花秸秆和小麦秸秆等等，由于秸秆中通常都含有大量纤维素，而秸秆的机械性能和纤维素的多少和其链的长短有很大关联，因此本发明从避免秸秆中纤维素降解的角度出发，能够有效提升由各类秸秆填充并烧结制备成的烧结砖机械性能和孔隙率。
优选地，所述页岩包括铁质页岩或硅质页岩。
优选地，所述工业废渣包括矿渣、煤渣或工业污泥中的一种或几种的混合物。
优选地，具体操作步骤为：
(1)将秸秆切割并清洗干净；
(2)先将试剂Y升温至40℃～80℃，再将清洗干净的秸秆浸没于试剂Y中，搅拌均匀并浸泡10h～14h；在浸泡试剂Y时同时将试剂X温度控制在0℃～40℃；
(3)将在试剂Y中浸泡完毕的秸秆过滤出来，随即将其转移至试剂X浸泡18h～36h；
(4)将在试剂X中浸泡完毕的秸秆过滤后先干燥再清洗干净，得到改性秸秆；
(5)将页岩和工业废渣磨碎和改性秸秆一起放入混料机中混合均匀，然后挤压成型和烧结得到所述烧结砖。
优选地，在所述(2)步骤之前，先将秸秆放入分子量≤200的有机酸中浸泡10min以上，清洗之后再将其放入试剂Y中浸泡。
更优选地，所述有机酸的pH＝5～6.5，浸泡时间为15min～60min，浸泡完毕之后使用去离子水洗涤，清洗至秸秆清洗液的pH不小于6.5时停止清洗。
对此需要说明的是，由于秸秆中的纤维素等有机质之间以及有机质与无机质之间通常结合较为牢固，为了使得试剂Y中的海藻酸根更有效地进入秸秆并包裹在纤维素上，本发明在浸泡试剂Y之前优选地先对秸秆进行有机酸的活化处理，在去除部分无机质的同时，小分子有机酸更容易侵入有机质中，尤其是纤维素链与链之间的结点位置，将纤维素链之间撑开，此后再浸泡试剂Y时海藻酸根更容易将小分子有机酸替换出来，进而包裹在纤维素周围。
优选地，在所述(1)步骤中，将秸秆切割至0.2cm～5cm，再用清水洗涤3次～5次。
优选地，所述秸秆中包括30wt％～50wt％的纤维素；在所述(2)步骤中，试剂Y包括1wt％～5wt％的海藻酸钠或海藻酸钾。
优选地，在所述(3)步骤中，所述试剂Y包括0.3wt％～0.9wt％的石灰乳，其温度为0℃～10℃；在所述(4)步骤中干燥之前，先用去离子水将秸秆表面附着的熟石灰浸泡去除。
优选地，在所述(4)步骤中，将浸泡完毕的秸秆过滤后直接在50℃～80℃下通风干燥5min～120min，干燥完毕先将秸秆自然冷却至10℃～30℃，再将秸秆清洗干净。
对于(4)步骤中的直接干燥处理，需要说明的是，形成的海藻酸根-A交联配合物虽然包裹在纤维素上，但是此时仍然具有一定的水溶性，若是直接对秸秆清洗后再干燥，虽然能够去除多余的海藻酸根和氢氧根等杂质，但是也会将该交联配合物去除；因此，直接干燥能够将该交联配合物钉扎在纤维素上，提升纤维素网络的稳定性，同时干燥后的交联配合物水溶性降低，此时再进行(5)步骤中的清洗操作能够有效地去除海藻酸根和氢氧根等杂质。
优选地，在所述(5)步骤中，先将页岩和工业废渣磨碎成1mm～8mm的粉末，然后按质量比将40份～80份的页岩、15份～35份的改性秸秆和20份～30份的工业废渣一起放入混料机中混合均匀，再用2MPa～5MPa的真空挤压机将混合料挤压成型，最后将其烘干后放置于850℃～1200℃的烧结炉中烧制，得到所述烧结砖。
本发明还提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，该烧结砖是利用本发明中所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法制备得到。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，将原料混合烧结制备出所述烧结砖；所述原料包括质量比为30份～100份的页岩、10份～50份的改性秸秆和8份～60份的工业废渣；所述改性秸秆的制备方法为：先将至少包括18.5wt％纤维素的秸秆放入试剂Y中浸泡8h以上，过滤后再将秸秆放入试剂X中浸泡16h以上，干燥得到改性秸秆；所述试剂Y中包括0.05wt％～5wt％的海藻酸根；所述试剂X中包括0.01mol/L～2mol/L的Aa+和0.005mol/L～1mol/L的OH-，所述Aa+为金属离子，其中a≥2；所述海藻酸根和Aa+的质量浓度比为(6～15)：1；通过上述方法，本发明能够在去除秸秆中半纤维素和木质素等杂质、提升秸秆比表面积和粘附功的同时，在秸秆中的纤维素周围包裹海藻酸根-A交联配合物，该交联配合物能够有效阻止氢氧根与纤维素接触反应，获得高强度高韧性的连续多孔纤维素网络，留存的纤维素在压制烧结形成的烧结砖中能够形成连续多孔，进而提升烧结砖的机械性能和孔隙率。
(2)本发明的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，利用本发明中所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法制备得到，该烧结砖的平均抗压强度基本维持在19MPa以上，最优可达26.1MPa，孔隙率在35％左右，具有优异的机械性能和孔隙率。
附图说明
图1为本发明的秸秆浸泡改性原理示意图。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例，其中本发明的特征由附图标记标识。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明的烧结砖性能检测方法如下：
将烧结制成公称尺寸为长240mm、宽115mm、高53mm的直角六面体，分别对其进行抗压性能测试和孔隙率测试，这两项测试均参照GB13544-2000《烧结多孔砖》的标准进行测试，本发明的抗压性能测试以≥10.0MPa为参考标准，孔隙率测试以≥25％为参考标准，将以上测试结果记录于表1。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，采用纤维素含量为41.5wt％的稻草秸秆，页岩采用硅质页岩，工业废渣采用煤渣和工业污泥的混合物，在制备烧结砖之前先配制试剂Y和试剂X：
本实施例中的试剂Y采用4.2wt％的海藻酸钠溶液，试剂X采用0.03mol/L的Ba(OH)2溶液，本实施例中海藻酸根和Ba2+的质量浓度比为10.2：1。
其具体制备方法如下：
(1)将秸秆切割至1cm，再用清水洗涤3次；
(2)将秸秆干燥后放入乙酸中浸泡20min，清洗之后再将其放入试剂Y中浸泡；本实施例中有机酸的pH＝5，浸泡完毕之后使用去离子水洗涤，清洗至秸秆清洗液的pH不小于6.5时停止清洗；
(3)先将试剂Y升温至60℃，再将清洗干净的秸秆浸没于试剂Y中，搅拌均匀并浸泡12h；在浸泡试剂Y时同时将试剂X温度控制在20℃；
(4)将在试剂Y中浸泡完毕的秸秆过滤出来，随即将其转移至试剂X浸泡24h；
(5)将在试剂X中浸泡完毕的秸秆过滤后直接在60℃下通风干燥30min，干燥完毕先将秸秆自然冷却至25℃再将其清洗干净，得到改性秸秆；
(6)先将页岩和工业废渣磨碎成1mm的粉末，然后按质量比将60份的页岩、25份的改性秸秆和20份的工业废渣一起放入混料机中混合均匀，再用3MPa的真空挤压机将混合料挤压成型，最后将其烘干后放置于1100℃的烧结炉中烧制，得到所述烧结砖，其性能检测结果见表1。
表1、各实施例和对比例制得的烧结砖性能数据
Figure BDA0003406305240000061
Figure BDA0003406305240000071
实施例2
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，采用纤维素含量为32.0wt％的小麦秸秆，页岩采用硅质页岩，工业废渣采用煤渣，在制备烧结砖之前先配制试剂Y和试剂X：
本实施例中的试剂Y采用5wt％的海藻酸钠溶液，试剂X采用0.02mol/L的BaCl2和0.02mol/L的Ba(OH)2混合溶液，本实施例中海藻酸根和Ba2+的质量浓度比为9.1：1。
其具体制备方法如下：
(1)将秸秆切割至5cm，再用清水洗涤3次；
(2)将秸秆干燥后放入乙酸中浸泡30min，清洗之后再将其放入试剂Y中浸泡；本实施例中有机酸的pH＝5.5，浸泡完毕之后使用去离子水洗涤，清洗至秸秆清洗液的pH不小于6.5时停止清洗；
(3)先将试剂Y升温至60℃，再将清洗干净的秸秆浸没于试剂Y中，搅拌均匀并浸泡12h；在浸泡试剂Y时同时将试剂X温度控制在20℃；
(4)将在试剂Y中浸泡完毕的秸秆过滤出来，随即将其转移至试剂X浸泡24h；
(5)将在试剂X中浸泡完毕的秸秆过滤后直接在60℃下通风干燥25min，干燥完毕先将秸秆自然冷却至25℃再将其清洗干净，得到改性秸秆；
(6)先将页岩和工业废渣磨碎成1mm的粉末，然后按质量比将60份的页岩、30份的改性秸秆和25份的工业废渣一起放入混料机中混合均匀，再用3MPa的真空挤压机将混合料挤压成型，最后将其烘干后放置于900℃的烧结炉中烧制，得到所述烧结砖，其性能检测结果见表1。
实施例3
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，采用纤维素含量为48.0wt％的棉花秸秆，页岩采用铁质页岩，工业废渣采用矿渣，在制备烧结砖之前先配制试剂Y和试剂X：
本实施例中的试剂Y采用4.8wt％的海藻酸钠溶液，试剂X采用0.03mol/L的Ba(OH)2和0.02mol/L的NaOH混合溶液，本实施例中海藻酸根和Ba2+的质量浓度比为11.7：1。
其具体制备方法如下：
(1)将秸秆切割至8cm，再用清水洗涤5次；
(2)将秸秆干燥后放入乙酸中浸泡15min，清洗之后再将其放入试剂Y中浸泡；本实施例中有机酸的pH＝5，浸泡完毕之后使用去离子水洗涤，清洗至秸秆清洗液的pH不小于6.5时停止清洗；
(3)先将试剂Y升温至65℃，再将清洗干净的秸秆浸没于试剂Y中，搅拌均匀并浸泡12h；在浸泡试剂Y时同时将试剂X温度控制在20℃；
(4)将在试剂Y中浸泡完毕的秸秆过滤出来，随即将其转移至试剂X浸泡24h；
(5)将在试剂X中浸泡完毕的秸秆过滤后直接在60℃下通风干燥20min，干燥完毕先将秸秆自然冷却至25℃再将其清洗干净，得到改性秸秆；
(6)先将页岩和工业废渣磨碎成2mm的粉末，然后按质量比将55份的页岩、30份的改性秸秆和20份的工业废渣一起放入混料机中混合均匀，再用3MPa的真空挤压机将混合料挤压成型，最后将其烘干后放置于1000℃的烧结炉中烧制，得到所述烧结砖，其性能检测结果见表1。
实施例4
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：
1)本实施例中的试剂X采用0℃下的饱和Ca(OH)2溶液；
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
实施例5
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：
1)本实施例中的试剂X采用0.5wt％的石灰乳；
2)实施例1步骤(3)中试剂X的温度改为0℃；
3)在实施例1步骤(5)的通风干燥之前，先用去离子水将秸秆表面附着的熟石灰浸泡去除。
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
实施例6
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，其制备方法与实施例5基本相同，两者主要区别在于：
1)本实施例中的试剂X采用0.3wt％的石灰乳；
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
实施例7
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，其制备方法与实施例5基本相同，两者主要区别在于：
1)本实施例中的试剂X采用0.9wt％的石灰乳；
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
实施例8
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：
1)本实施例中的试剂Y采用4.0wt％的海藻酸钠溶液，试剂X采用0.02mol/L的Ba(OH)2溶液，本实施例中海藻酸根和Ba2+的质量浓度比为14.6：1。
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
实施例9
本实施例提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：
1)本实施例中的试剂Y采用4.5wt％的海藻酸钠溶液，试剂X采用0.03mol/L的Ba(OH)2溶液，本实施例中海藻酸根和Ba2+的质量浓度比为10.9：1。
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
对比例1
本对比例提供一种常规烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：不使用本发明中的试剂Y和试剂X对秸秆进行浸泡改性。
其制备方法如下：
(1)将稻草秸秆切割为1cm，再用清水洗涤3次；
(2)将切割完成的稻草秸秆浸没于质量分数为0.25mol/L、温度为10℃的NaOH溶液中搅拌均匀并浸泡20小时，将浸泡好的稻草秸秆进行过滤，并用水清洗3次，得到改性秸秆；
(3)按照实施例1中的步骤(6)烧结，得到常规烧结砖，其性能检测结果见表1。
对比例2
本对比例提供一种烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：
1)本对比例中的试剂Y采用4.0wt％的海藻酸钠溶液，试剂X采用0.015mol/L的Ba(OH)2溶液，本对比例中海藻酸根和Ba2+的质量浓度比为19.5：1。
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
对比例3
本对比例提供一种烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：
1)本对比例中的试剂Y采用1.2wt％的海藻酸钠溶液，试剂X采用0.03mol/L的Ba(OH)2溶液，本对比例中海藻酸根和Ba2+的质量浓度比为2.9：1。
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
对比例4
本对比例提供一种烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：
1)将实施例1中的(3)和(4)步骤调换，即对秸秆先浸泡试剂X，再浸泡试剂Y。
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
对比例5
本对比例提供烧结砖，其制备方法与实施例1基本相同，两者主要区别在于：
1)将实施例1中(5)步骤中在试剂X中浸泡完毕的秸秆过滤之后，先用去离子水清洗干净，再进行通风干燥以及后续操作。
最终制得的烧结砖性能检测结果见表1。
将实施例1～9进行对比可以看到，本发明制备的烧结砖抗压强度平均值基本维持在19MPa以上，孔隙率维持在35％左右，该性能要远高于对比例1常规方法制备的烧结砖，这说明本发明的秸秆中的纤维素骨架得到了有效地保护和加固，因此烧结砖的结构得到了有效地保护。
将实施例1～3、8～9和对比例2～3对比可以推测，本发明中的海藻酸根和Aa+的质量浓度比在10.9：1左右时，制备得到的烧结砖机械性能和孔隙率达到最优。
另外，申请人发现，其中实施例5～7的抗压强度均高于其余实施例，但实施例4的烧结砖性能略差，猜测是是由于熟石灰本身的低溶解度导致试剂X中含有少量的Ca2+和OH-，但是使用实施例5～7的石灰乳时，随着秸秆在浸泡试剂X时不断的消耗Ca2+和OH-，石灰乳又会不断地向溶液中补充Ca2+和OH-，因此反应过程中的反应物浓度较为稳定和温和，生成的海藻酸钙能够更好地加固纤维素骨架，因此抗压强度较高。当石灰乳的浓度达到0.5wt％时，烧结砖的性能几乎达到饱和，继续增加浓度对烧结砖的抗压强度和孔隙率改善均不大，因此判断采用0.5wt％左右的石灰乳作为试剂X在本发明中具有更好的效果。
其中对比例4改变了试剂X和试剂Y的浸泡顺序，导致秸秆中的纤维素先被氢氧根催化降解，导致机械性能有所下降。而对比例5在完成浸泡操作后未直接进行干燥处理，去离子水清洗的操作会让纤维素表面的海藻酸根-A交联配合物被大部分冲洗去除，在缺乏海藻酸根-A交联配合物加固的情况下，机械性能大幅下降，但由于浸泡过程阻碍了氢氧根的侵蚀，因此烧结砖性能依然优于对比例1。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。
除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。压强、浓度、温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。

Claims (10)

1.一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，将原料混合烧结制备出所述烧结砖；所述原料包括质量比为30份～100份的页岩、10份～50份的改性秸秆和8份～60份的工业废渣；所述改性秸秆的制备方法为：
先将至少包括18.5wt％纤维素的秸秆放入试剂Y中浸泡8h以上，过滤后再将秸秆放入试剂X中浸泡16h以上，干燥得到改性秸秆；所述试剂Y中包括0.05wt％～5wt％的海藻酸根；所述试剂X中包括0.01mol/L～2mol/L的Aa+和0.005mol/L～1mol/L的OH-，所述Aa+为金属离子，其中a≥2；所述海藻酸根和Aa+的质量浓度比为(6～15)：1。
2.根据权利要求1所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，具体操作步骤为：
(1)将秸秆切割并清洗干净；
(2)先将试剂Y升温至40℃～80℃，再将清洗干净的秸秆浸没于试剂Y中，搅拌均匀并浸泡10h～14h；在浸泡试剂Y时同时将试剂X温度控制在0℃～40℃；
(3)将在试剂Y中浸泡完毕的秸秆过滤出来，随即将其转移至试剂X浸泡18h～36h；
(4)将在试剂X中浸泡完毕的秸秆过滤后先干燥再清洗干净，得到改性秸秆；
(5)将页岩和工业废渣磨碎和改性秸秆一起放入混料机中混合均匀，然后挤压成型和烧结得到所述烧结砖。
3.根据权利要求2所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，在所述(2)步骤之前，先将秸秆放入分子量≤200的有机酸中浸泡10min以上，清洗之后再将其放入试剂Y中浸泡。
4.根据权利要求3所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，所述有机酸的pH＝5～6.5，浸泡时间为15min～60min，浸泡完毕之后使用去离子水洗涤，清洗至秸秆清洗液的pH不小于6.5时停止清洗。
5.根据权利要求2所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，在所述(1)步骤中，将秸秆切割至0.2cm～5cm，再用清水洗涤3次～5次。
6.根据权利要求2所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，所述秸秆中包括30wt％～50wt％的纤维素；在所述(2)步骤中，试剂Y包括1wt％～5wt％的海藻酸钠或海藻酸钾。
7.根据权利要求2所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，在所述(3)步骤中，所述试剂Y包括0.3wt％～0.9wt％的石灰乳，其温度为0℃～10℃；在所述(4)步骤中干燥之前，先用去离子水将秸秆表面附着的熟石灰浸泡去除。
8.根据权利要求2所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，在所述(4)步骤中，将浸泡完毕的秸秆过滤后直接在50℃～80℃下通风干燥5min～120min，干燥完毕先将秸秆自然冷却至10℃～30℃，再将秸秆清洗干净。
9.根据权利要求2所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，在所述(5)步骤中，先将页岩和工业废渣磨碎成1mm～8mm的粉末，然后按质量比将40份～80份的页岩、15份～35份的改性秸秆和20份～30份的工业废渣一起放入混料机中混合均匀，再用2MPa～5MPa的真空挤压机将混合料挤压成型，最后将其烘干后放置于850℃～1200℃的烧结炉中烧制，得到所述烧结砖。
10.一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖，其特征在于，利用权利要求1～9任一项所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法制备得到。
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