CN117602909B - 一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水泥砂浆材料领域，具体为一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆及其制备方法，以重量分数计，包括以下组分：水泥100‑120份、钨尾矿粉80‑100份、标准砂200‑240份、助剂0.1‑1份，所述钨尾矿粉的表面原位生长有碳纳米管，本发明所制备水泥砂浆的力学性能优良，且具有优异的导热性能。
Description
技术领域
本发明涉及水泥砂浆材料领域，具体为一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆及其制备方法。
背景技术
地暖找平是地暖系统安装的关键步骤之一，它直接影响着地暖系统的正常运作。如果找平不良，不仅会影响地暖系统的散热效果，还可能会造成维修困难、漏水甚至安全隐患。目前地暖多用水泥砂浆找平，但是由于水泥砂浆的导热性较差，造成热量穿透找平层到达室内的速度较慢且热量流失较多，往往需要较长时间才能达到人体舒适温度，影响了人们的使用感受。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆及其制备方法。
所采用的技术方案如下：
一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，以重量分数计，包括以下组分：
水泥100-120份、钨尾矿粉80-100份、标准砂200-240份、助剂0.1-1份。
进一步地，所述钨尾矿粉的表面原位生长有碳纳米管。
进一步地，所述钨尾矿粉的制备方法如下：
将钨尾矿研磨成粉末后，在其表面包覆一层三聚氰胺-甲醛树脂，随后高温碳化即可。
进一步地，所述钨尾矿粉的制备方法如下：
将钨尾矿研磨后过80目筛网得到粉末，将粉末加入乙醇和水组成的混合溶液中，搅拌分散得到悬浮液，将三聚氰胺、甲醛和水混合，调节混合液的pH至8-9，升温至60-80℃搅拌反应10-30min得到预聚液，将预聚液加入到悬浮液中并混匀，调节pH至3-5，升温至60-80℃搅拌反应1-5h，收集产物、洗涤、干燥后得到前驱体，将其置于管式炉中，一段升温至700-750℃，保温30-60min后，再二段升温至800-850℃保温1-3h，冷却至室温收集产物即可。
进一步地，所述钨尾矿中Fe2O3的质量百分含量≥6%。
进一步地，碳化时管式炉通入氩气和氢气组成的保护气体，所述氩气和氢气的体积为1-10：1。
进一步地，一段升温的速度为10-30℃/min，二段升温的速度为1-5℃/min。
进一步地，所述助剂包括聚羧酸减水剂和触变润滑剂。
进一步地，所述聚羧酸减水剂和触变润滑剂的重量比为1-5：1-5。
本发明还提供了一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆的制备方法：
预先将水泥、钨尾矿粉、标准砂混匀得到干组分，将助剂加入适量水中得到湿组分，最后将干组分加入湿组分中搅拌均匀即可。
本发明的有益效果：
碳纳米管具备超强力学性能和导热性能是改善水泥砂浆力学强度和导热性能的良好掺杂材料，但是碳纳米管之间超强的范德华力容易造成其团聚，从而无法有效实现水泥砂浆的多功能特性，发明人利用钨尾矿中Fe2O3的催化活性，在高温碳化时诱导碳纳米管在钨尾矿粉的表面原位生长，使其能够随钨尾矿粉均匀分散在水泥砂浆中，对于水泥砂浆力学性能和导热性能的改善起到积极的作用，避免了由于直接加入导致的碳纳米管团聚，发明人进一步研究发现，当钨尾矿中Fe2O3的质量百分含量低于6%时，由于没有足够的催化活性，碳纳米管的生成量大幅度下降，从而使的其对水泥砂浆力学性能和导热性能的改善效果没那么明显。
附图说明
图1为实施例1中碳纳米管在钨尾矿粉末表面生长的局部放大图片。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。
水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，海螺牌；
钨尾矿粉：自制，其中钨尾矿来自湖南有色集团湘东钨业有限公司，钨尾矿的化学成分如下表1所示：
表1：
；
将钨尾矿研磨后过80目筛网得到粉末，取40g粉末加入100ml乙醇和200ml去离子水组成的混合溶液中，搅拌分散30min得到悬浮液，将5.75g三聚氰胺、9.25g甲醛和50ml去离子水混合，搅拌均匀后用碳酸钠溶液（5wt%）调节混合液的pH至8，升温至80℃搅拌反应20min得到预聚液，将预聚液加入到悬浮液中并混匀，用乙酸溶液（10wt%）调节体系pH至4，再升温至80℃搅拌反应2h，滤出产物，用去离子水洗涤后干燥得到前驱体，将前驱体置于管式炉中，通入氩气和氢气混合气体进行保护（体积比3:1），开启加热先以15℃/min的速度一段升温至750℃，保温60min后，再以2.5℃/min的速度二段升温至850℃保温2h，冷却至室温收集产物即可。
标准砂：ISO标准砂，细度模数为2.73；
聚羧酸减水剂：型号QSC-聚羧酸减水剂，武汉润兴源科技有限公司；
触变润滑剂：型号1319砂浆触变润滑剂，品牌东方新标。
水：自来水。
实施例1
一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，以重量分数计，包括以下组分：
水泥110份、钨尾矿粉90份、标准砂220份、聚羧酸减水剂0.25份、触变润滑剂0.25份、水80份。
上述基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆的制备方法：
预先将水泥、钨尾矿粉、标准砂混匀得到干组分，将聚羧酸减水剂和触变润滑剂加入水中得到湿组分，最后将干组分加入湿组分中搅拌6min使混合均匀即可。
实施例2
一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，以重量分数计，包括以下组分：
水泥120份、钨尾矿粉100份、标准砂240份、聚羧酸减水剂0.5份、触变润滑剂0.5份、水100份。
上述基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆的制备方法：
预先将水泥、钨尾矿粉、标准砂混匀得到干组分，将聚羧酸减水剂和触变润滑剂加入水中得到湿组分，最后将干组分加入湿组分中搅拌6min使混合均匀即可。
实施例3
一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，以重量分数计，包括以下组分：
水泥100份、钨尾矿粉80份、标准砂200份、聚羧酸减水剂0.05份、触变润滑剂0.05份、水80份。
上述基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆的制备方法：
预先将水泥、钨尾矿粉、标准砂混匀得到干组分，将聚羧酸减水剂和触变润滑剂加入水中得到湿组分，最后将干组分加入湿组分中搅拌6min使混合均匀即可。
对比例1：与实施例1基本相同，区别在于，将钨尾矿研磨过80目筛网得到的粉末直接加入，用以代替自制的钨尾矿粉。
对比例2：与实施例1基本相同，区别在于，通过称量得知钨尾矿粉表面原位生长碳纳米管的重量，本对比例中将钨尾矿研磨过80目筛网得到的粉末直接加入，用以代替自制的钨尾矿粉，同时加入与原位生长碳纳米管重量相同的市售碳纳米管（宁波罗飞纳米科技有限公司）。
对比例3：与实施例1基本相同，区别在于，另取低Fe2O3含量的钨尾矿作为原料，其化学成分如下表2所示：
表2：
。
对比例4：与实施例1基本相同，区别在于，另取低Fe2O3含量的钨尾矿作为原料，其化学成分如下表3所示：
表3：
。
性能测试：分别将本发明实施例1-3及对比例1-4中所制备的水泥砂浆作为试样进行性能测试；
按照T0506-2005《水泥胶砂强度检验方法》制备试样并进行强度试验，试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm，试件成型脱模后放入标准养护室养护至28天后取出试件，将其在空气中放置24h后测试其抗压强度和抗折强度；
瞬态平面热源法（TPS）可以快速、便捷地测试试样的导热系数。该方法依据平面一维非稳态导热原理，采用型号为DZDR-S的导热系数测试仪，测试探头直径为15 mm，热敏传感电阻约为5.64Ω，探头脉冲约为1.21W。试验测试方法遵循标准GB/T 32064-2015《建筑用材料导热系数和热扩散系数瞬态平面热源测试法》。测试用试样尺寸为40 mm×40mm×20mm，测试标准养护龄期为28d再于空气放置24h的试样；
测试结果如表4所示：
表4：
；
由上表1可知，本发明所制备水泥砂浆的力学性能优良，且具有优异的导热性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，其特征在于，以重量分数计，包括以下组分：
水泥100-120份、钨尾矿粉80-100份、标准砂200-240份、助剂0.1-1份；
所述钨尾矿粉的表面原位生长有碳纳米管；
所述钨尾矿粉的制备方法如下：
将钨尾矿研磨后过80目筛网得到粉末，将粉末加入乙醇和水组成的混合溶液中，搅拌分散得到悬浮液，将三聚氰胺、甲醛和水混合，调节混合液的pH至8-9，升温至60-80℃搅拌反应10-30min得到预聚液，将预聚液加入到悬浮液中并混匀，调节pH至3-5，升温至60-80℃搅拌反应1-5h，收集产物、洗涤、干燥后得到前驱体，将其置于管式炉中，一段升温至700-750℃，保温30-60min后，再二段升温至800-850℃保温1-3h，冷却至室温收集产物即可；
所述钨尾矿中Fe2O3的质量百分含量≥6%。
2.如权利要求1所述的基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，其特征在于，碳化时管式炉通入氩气和氢气组成的保护气体，所述氩气和氢气的体积为1-10：1。
3.如权利要求1所述的基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，其特征在于，一段升温的速度为10-30℃/min，二段升温的速度为1-5℃/min。
4.如权利要求1所述的基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，其特征在于，所述助剂包括聚羧酸减水剂和触变润滑剂。
5.如权利要求4所述的基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆，其特征在于，所述聚羧酸减水剂和触变润滑剂的重量比为1-5：1-5。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的基于钨尾矿的地暖专用水泥砂浆的制备方法，其特征在于，预先将水泥、钨尾矿粉、标准砂混匀得到干组分，将助剂加入适量水中得到湿组分，最后将干组分加入湿组分中搅拌均匀即可。
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