CN114057428B - 一种油页岩半焦吸附抑制剂及其在混凝土制备中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油页岩半焦吸附抑制剂及其在混凝土制备中的应用，以重量份数计，所述吸附抑制剂是将50‑52.5份防腐流变剂、5‑20份甲醇、0.5‑2份磺化三聚氰胺、2‑5份EDTA、20‑30份有机硅复合物、5‑10份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得；所述防腐流变剂为“微珠”减水型活性微集料。本发明通过对工业固废油页岩半焦粉末中掺入吸附抑制剂，不仅解决了油页岩半焦的强吸水、高吸附减水剂等的问题，在混凝土生产中降低了减水剂用量，得到的混凝土和易性和工作性好，还因具有一定的分散助磨作用，可降低粉磨时的电耗量，最终实现油页岩半焦在水泥基混凝土中的大掺量资源化利用，实现油页岩半焦资源化高值利用。

Description

一种油页岩半焦吸附抑制剂及其在混凝土制备中的应用
技术领域
本发明涉及工业固废利用技术领域，特别涉及油页岩半焦作为混凝土材料的资源化利用技术，具体是一种油页岩半焦吸附抑制剂，本发明同时还涉及该吸附抑制剂在混凝土制备中的应用。
背景技术
油页岩，又称油母页岩，是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩，与煤炭、石油、天然气一样属于化石燃料，是非可再生资源、一次能源。油页岩在干馏炼油过程中会产生大量的副产品废弃物，即油页岩半焦，其是一种高灰分低热值的劣质燃料，含有水溶性苯酚、硫化物、多环芳香烃等有毒污染物，若处理不当，将对环境造成恶劣危害。
目前，国内外对油页岩半焦大多采用堆放处理，不仅占用了大量可用耕地，而且污染水资源，恶化水质，还造成资源浪费。而作为油页岩的附加品，油页岩半焦也常常用作建筑施工的混凝土材料，然而，在实际应用中发现，由于油页岩半焦粉疏松多孔，具有很强的吸水性，对混凝土制备过程中加入的减水剂具有极强的吸附性，不仅造成减水剂用量的增大，同时还使混凝土的和易性、工作性等性能变差，进而影响现场浇筑施工，极大限制了油页岩半焦的资源化利用。
发明内容
本发明的目的是为了改善油页岩半焦疏松多孔、对减水剂吸附性强的特点，促进其在混凝土中的应用，从而实现油页岩半焦资源化高值利用，提供一种油页岩半焦吸附抑制剂。
本发明的另一目的是提供上述油页岩半焦吸附抑制剂在混凝土制备中的应用方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种油页岩半焦吸附抑制剂，是将重量份数50-52.5份防腐流变剂、5-20份甲醇、0.5-2份磺化三聚氰胺、2-5份EDTA、20-30份有机硅复合物、5-10份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得；
所述防腐流变剂为“微珠”减水型活性微集料。
作为本发明技术方案的优选，所述有机硅复合物选自甲基硅醇钠、高氟硅醇钠、聚甲基乙烯基硅氧烷或甲基丙烯酸环戊基-立方低聚倍半硅氧烷纳米复合物中的一种或几种的混合物。
进一步地，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物。
进一步地，所述硬脂酸钙与硬脂酸锌的质量比为2:1。
本发明所述吸附抑制剂，在使用时，将所述吸附抑制剂掺入油页岩半焦中，加入混凝土使用，所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺入量为0.05-0.3wt%，综合性能成本等因素，优选掺入量为0.08-0.1wt%。
其中，掺入方式之一为：在粉磨油页岩半焦过程中在磨头将吸附抑制剂按照掺入比例加入磨机内磨成细粉，加入混凝土使用。
掺入方式之二为：将已磨成细粉的油页岩半焦与吸附抑制剂按照相应掺量通过混合机混合均匀，加入混凝土使用。
掺入方式之三为：在拌制混凝土时，将已磨成细粉的油页岩半焦和吸附抑制剂按照既定比例分别掺入使用。
通过采用上述技术方案，本发明取得的有益效果如下：
1、本发明通过对工业固废油页岩半焦粉末中掺入吸附抑制剂，不仅解决了油页岩半焦的强吸水、高吸附减水剂等的问题，在混凝土生产中降低了减水剂用量，得到的混凝土和易性和工作性好，还因具有一定的分散助磨作用，可降低粉磨时的电耗量，最终实现油页岩半焦在水泥基混凝土中的大掺量资源化利用，实现油页岩半焦资源化高值利用。
2、本发明原材料易得，配方设计合理，易于加工，成本低廉，实现了再生资源的充分利用。
3、本发明中添加的甲醇和磺化三聚氰胺，具有一定的减水性能和引气性能，可改性油页岩半焦的吸附与吸水、流动性差等缺陷。
4、本发明引入的EDTA可有效络合油页岩半焦中的铁离子，降低其与聚羧酸减水剂的络合，从而改善混凝土工作性能的稳定性。
5、本发明添加了有机硅复合物和硬脂酸盐，它们在二氧化碳和水等的作用下，在油页岩半焦粉末颗粒的表面生成一层几个分子厚度的不溶性防水高分子化合物——网状有机硅树脂膜，该膜可封闭油页岩半焦粉末颗粒的部分开孔，改善油页岩半焦粉末颗粒的空隙结构。同时硬脂酸盐具有较强的憎水功能，可提高油页岩半焦粉末颗粒空隙曲折度，进一步改善混凝土孔结构，从而达到降低吸水、吸附的目的，改善砂浆、混凝土等的孔结构，进而提高浇注体的抗渗能力。
6、本发明不仅可作为油页岩半焦的吸附抑制剂，还可作为煤矸石、炉渣等的吸附抑制剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明油页岩半焦吸附抑制剂的组成、使用方法及效果进行详细说明。
本发明以下实施例中所述EDTA为化学级乙二胺四乙酸二钠；硬脂酸盐为工业级硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物（2:1，w:w）；防腐流变剂为“微珠”减水型活性微集料（也称作粉煤灰微珠），购自深圳同成新材料科技股份有限公司；所述掺量为质量分数。
实施例1
本实施例提供的一种油页岩半焦吸附抑制剂，是将重量份数52份防腐流变剂，5份甲醇，2份磺化三聚氰胺，5份EDTA，30份高氟硅醇钠与聚甲基乙烯基硅氧烷质量比5:1的混合物，6份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得。
所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺量为0.05%。
实施例2
本实施例提供的一种油页岩半焦吸附抑制剂，是将重量份数50.5份防腐流变剂，10份甲醇，1.5份磺化三聚氰胺，3份EDTA，25份有机硅复合物（甲基硅醇钠、高氟硅醇钠和甲基丙烯酸环戊基-立方低聚倍半硅氧烷纳米复合物按质量比2:2:1的混合物），10份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得。
所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺量为0.08%。
实施例3
本实施例提供的一种油页岩半焦吸附抑制剂，是将重量份数50.5份防腐流变剂，15份甲醇，1.5份磺化三聚氰胺，3份EDTA，25份有机硅复合物（甲基硅醇钠、高氟硅醇钠和甲基丙烯酸环戊基-立方低聚倍半硅氧烷纳米复合物按质量比2:1:2的混合物），5份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得。
所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺量为0.10%。
实施例4
本实施例提供的一种油页岩半焦吸附抑制剂，是将重量份数52.5份防腐流变剂，20份甲醇，0.8份磺化三聚氰胺，2份EDTA，20份有机硅复合物（甲基硅醇钠、高氟硅醇钠、聚甲基乙烯基硅氧烷、甲基丙烯酸环戊基-立方低聚倍半硅氧烷纳米复合物按质量比1:1:1:1的混合物），5份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得。
所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺量为0.2%。
实施例5
本实施例提供的一种油页岩半焦吸附抑制剂，是将重量份数51.5份防腐流变剂，15份甲醇，0.5份磺化三聚氰胺，3份EDTA，20份有机硅复合物（甲基硅醇钠、聚甲基乙烯基硅氧烷按质量比1:1的混合物），10份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得。
所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺量为0.25%。
实施例6
本实施例提供的一种油页岩半焦吸附抑制剂，是将重量份数50份防腐流变剂，15份甲醇，2份磺化三聚氰胺，5份EDTA，20份有机硅复合物（甲基硅醇钠、高氟硅醇钠按质量比1:1的混合物），6份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得。
所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺量为0.12%。
实施例7
本实施例提供的一种油页岩半焦吸附抑制剂，是将重量份数50.2份防腐流变剂，13份甲醇，0.8份磺化三聚氰胺，4份EDTA，25份有机硅复合物（甲基硅醇钠、高氟硅醇钠按质量比3:2的混合物），7份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得。
所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺量为0.16%。
实施例1~7所得吸附抑制剂的用法：按照掺量应用方式主要有三种。一是在粉磨油页岩半焦过程中在磨头将本发明的吸附抑制剂加入磨机内，在粉磨过程中使其均匀分散并有部分吸附于油页岩半焦粉体颗粒表面；二是对已粉磨细的油页岩半焦粉与吸附抑制剂按照相应推荐掺量通过混合机混合后贮存待用；三是在拌制混凝土时分别按照既定掺入比例分别掺入。三种方式优选第一种。
对实施例1-7所得吸附抑制剂在粉磨油页岩半焦时已按照既定掺量添加改性了油页岩半焦（选用第一种掺入方式），因此在拌制混凝土时将已通过实施例1-7所得材料改性的油页岩半焦粉均按照掺量为20%，采用普通混凝土配合比设计规程JGJ/55-2011的规定，设计配制普通C30混凝土，水泥为冀东P.O42.5级水泥，砂是细度模数为3.36的河砂，碎石为5-10mm、10-20mm、16-31.5mm三档掺配，掺配比例为5-10:10-20:16-31.5=1:7:2，水胶比为0.43，砂率为42%，减水剂为推荐掺量1.0%（wt%）的聚羧酸高性能减水剂，拌制过程中减水剂具体掺量依据混凝土状态进行调整。混凝土拌合物不同时段性能指标坍落度测定按GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》相应条款测定，并以未添加吸附抑制剂的混凝土拌合物为对照，具体性能结果见表1。
表1 本发明油页岩半焦吸附抑制剂加入前后混凝土拌合物性能分析
Figure 434272DEST_PATH_IMAGE001
从表1数据可以看出，在同掺量、同材料、同等级混凝土，拌制物初始状态基本一致的前提下，对比例中所掺加的油页岩半焦未经改性（未掺入吸附抑制剂），发现其消耗聚羧酸减水剂的量远远超出减水剂的推荐掺量，而且随着混凝土拌合时间的推移，在30min时混凝土拌合物坍落度降至80mm，混凝土流动性非常弱，60min时坍落度为0，完全失去和易性与工作性；而掺加经过本发明实施例1-7改性过的油页岩半焦（掺入吸附抑制剂）的混凝土无论经时是30min还是60min其坍落度均较高，表明混凝土仍然具有很好的和易性与工作性，并且消耗减水剂的量相对较低，特别是实施例1、实施例2和实施例6，消耗减水剂的量与推荐掺量一致，综合成本更低，更经济实惠。
综上，本发明通过对工业固废油页岩半焦粉末中掺入吸附抑制剂，不仅解决了油页岩半焦的强吸水、高吸附减水剂等的问题，还因具有一定的分散助磨作用，降低了粉磨时的电耗量，最终实现油页岩半焦在水泥基混凝土中的大掺量资源化利用，实现油页岩半焦资源化高值利用。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种油页岩半焦吸附抑制剂，其特征在于，以重量份数计，所述吸附抑制剂是将50-52.5份防腐流变剂、5-20份甲醇、0.5-2份磺化三聚氰胺、2-5份EDTA、20-30份有机硅复合物、5-10份硬脂酸盐依次加入混合容器中，充分搅拌均匀所得；
所述防腐流变剂为粉煤灰微珠。
2.如权利要求1所述的一种油页岩半焦吸附抑制剂，其特征在于，所述有机硅复合物选自甲基硅醇钠、高氟硅醇钠、聚甲基乙烯基硅氧烷或甲基丙烯酸环戊基-立方低聚倍半硅氧烷纳米复合物中的至少两种。
3.如权利要求1或2所述的一种油页岩半焦吸附抑制剂，其特征在于，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物。
4.如权利要求3所述的一种油页岩半焦吸附抑制剂，其特征在于，所述硬脂酸钙与硬脂酸锌的质量比为2:1。
5.如权利要求1所述的一种油页岩半焦吸附抑制剂在混凝土制备中的应用，其特征在于，将所述吸附抑制剂掺入油页岩半焦中，加入混凝土使用，所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺入量为0.05-0.3wt%。
6.如权利要求5所述的一种油页岩半焦吸附抑制剂在混凝土制备中的应用，其特征在于：将所述吸附抑制剂掺入油页岩半焦中，加入混凝土使用，所述吸附抑制剂在油页岩半焦中的掺入量为0.08-0.1wt%。
7.如权利要求5或6所述的一种油页岩半焦吸附抑制剂在混凝土制备中的应用，其特征在于：在粉磨油页岩半焦过程中在磨头将吸附抑制剂按照掺入比例加入磨机内磨成细粉，加入混凝土使用。
8.如权利要求5或6所述的一种油页岩半焦吸附抑制剂在混凝土制备中的应用，其特征在于：将已磨成细粉的油页岩半焦与吸附抑制剂按照相应掺量通过混合机混合均匀，加入混凝土使用。
9.如权利要求5或6所述的一种油页岩半焦吸附抑制剂在混凝土制备中的应用，其特征在于：在拌制混凝土时，将已磨成细粉的油页岩半焦和吸附抑制剂按照既定比例分别掺入使用。
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