专利名称：一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖及其制备方法
技术领域：
本发明属于建材和环保领域，具体涉及一种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法。
背景技术：
造纸行业是废水排放大户，随着人们环保意识的增强和国家环保要求的强化，造纸厂排放的废水绝大部分都经过严格的处理，但处理造纸废水产生的污泥仍然会对环境造成严重污染，是急待治理的污染源。据统计全国仅造纸厂处理废水产生的污泥每年约一亿立方米，这种污泥含有重金属离子、聚丙烯酰胺等多种有害物质，能严重的污染土壤、河流、 地下水，它给造纸厂和周边环境都带来很大危害。轻质砖因其质量轻，相对强度高在建筑行业深受欢迎。近几年随着高层建筑的发展，用量直线上升。但目前市场上销售的轻质砖绝大多数都是用发泡混凝土做成的，由于材质决定都存在如下不足1)体积密度大，一般在600Kg/m3-1100Kg/m3之间，很难达到600Kg/ m3以下。2、质脆易碎，抗震、抗折性能差。幻保温性能差。中国专利CN1587569AQ00410064856. 1)公开了一种全内燃轻质砖的制作方法，
按重量比将造纸污泥45% 50%、粘土 50% 55%使用常规的双轴或对辊搅拌机进行搅拌，然后进入双级真空挤砖机中挤制成砖坯，经晾干放入轮窑中烧结成砖。这种方法处理造纸污泥的量非常有限，且由于国家已明令禁止使用粘土，所以其产品不能工业化生产；另外生产这种烧制砖需要消耗大量燃煤。本发明以造纸污泥为原料制成的非烧结轻质砖，其主要成分是纤维素、木质素， 干燥固化后本身的体积密度小于1000Kg/m3，再经发泡后制成的轻质砖体积密度可达到 400Kg/m3-700Kg/m3 ；由于这种轻质砖是通过纤维素的交联固化而成形的，不但强度高，而且富有弹性，其抗震、抗折能力远远优于混凝土轻质砖；保温性能也优于混凝土轻质砖。更大的优点是这种轻质砖是以造纸厂处理废水产生的污泥为原料，从而降低了成本、节省了土地资源、解决了造纸污泥给周围环境带来的污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖。本发明的技术方案如下一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，原料组分如下基料造纸污泥与32. 5级水泥以纯品计按质量比(6-5) 1的混合物；交联剂甲醛和尿素以纯品计按质量比为(3-2) 1的混合物；发泡剂骨胶、十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺按质量比(11-10) (4-3) 1的混合物；其中，基料与发泡剂以纯品计的质量比为1000 (1-4)，基料与交联剂以纯品计的质量比为1000 (0. 3-1.幻，骨胶加入5倍的水加热至溶熬制成胶液；在搅拌机中按比例依次加入基料、交联剂、发泡剂，充分搅拌混合均勻后送入制砖机中成型，在固化室内常温下固化，固化时间需4-6天，固化好的轻质砖进行拉毛处理即得成品。优选的技术方案之一一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，原料组分如下含水76wt %的造纸污泥350Kg、32. 5级水泥16Kg、40 %的甲醛水溶液84g、尿素16g、骨胶 144g、十二烷基苯磺酸钠42g，三乙醇胺14g。优选的技术方案之二 一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，原料组分如下含水76wt%的造纸污泥350Kg、32. 5级水泥16Kg、40 %的甲醛水溶液U6g、尿素Mg、骨胶 144g、十二烷基苯磺酸钠42g，三乙醇胺14g。优选的技术方案之三一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，原料组分如下含水76wt %的造纸污泥350Kg、32. 5级水泥16Kg、40 %的甲醛水溶液84g、尿素16g、骨胶 170g、十二烷基苯磺酸钠50g，三乙醇胺16g。以上所述的造纸污泥是从造纸厂脱泥车间输出的无杂质的污泥，脱水到含水量为 40wt% -50wt% ；其中有机质含量以污泥干品计为55wt% -70wt%。本发明还提供一种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法，包括步骤如下1)选用从造纸厂脱泥车间输出的无杂质污泥，脱水到含水量为40-50wt% ；2)基料的配置取步骤1)得到的造纸污泥与32. 5级水泥以纯品计按质量比为(6-5) 1混合均勻，形成基料；3)交联剂的制备取甲醛和尿素以纯品计按质量比(3-2) 1混合均勻，即得交联剂；4)发泡剂的配制取一定量的骨胶加入5倍的水加热至溶熬制成胶液，然后按比例加入十二烷基苯磺酸钠和三乙醇胺，搅拌均勻即得发泡剂，其中，骨胶、十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺三种物质的质量比为(11-10) (4-3) 1 ；5)混料成型在搅拌机中依次加入基料、交联剂、发泡剂，基料与交联剂以纯品计的质量比为 1000 (0.3-1. 3)，基料与发泡剂以纯品计的质量比为1000 (1_4)，充分混合均勻后立刻送入制砖机中成型，在固化室内常温下固化，固化时间约需4-6天，固化好的轻质砖进行拉毛处理即得成品。优选的，所述步骤5)中，基料与交联剂以纯品计的质量比为1000 (0.5-1)。所述步骤5)中，基料与发泡剂以纯品计的质量比为1000 (2-4)。所述步骤1)中的污泥脱水采用螺旋压滤机，螺旋压滤机为本领域常规设备，市场有售。本发明的制备方法中轻质砖是通过纤维素的交联固化而成形的，纤维素与交联剂发生交联反应，反应式如下
①·；qO
H2N-C-NH2 + 2 CH2O——HOH2C-HN-C-NH-CH2OH
OO
②·ROH + HOH2C-HN-C-NH-CH2OH + ROH -R-O-CH2-HN-C-NH-CH2-O-R
5
本发明的关键创新点在于造纸污泥主要成分是纤维素、木质素，干燥固化后本身的体积密度小于1000Kg/m3，再经发泡后制成的轻质砖体积密度可达到400Kg/m3-700Kg/ m3 ；由于本发明的轻质砖是通过纤维素的交联固化而成形的，不但强度高，而且富有弹性， 其抗震、抗折能力都远远优于混凝土轻质砖，耐压强度达到5. 5MPa-9. 5MPa ；造纸污泥主要成分是纤维素、木质素，所制成的轻质砖保温性能也优于混凝土轻质砖，导热系数达到 0. 2-0. 3ff/(m. K)；本发明的原料是工业废渣造纸污泥，利用这种方法制备轻质砖，不仅消除了造纸污泥对环境的污染，而且也降低了成本，节省了土地资源。本发明所用原料造纸污泥主要成分是纤维素、木质素，经交联、发泡，再添加一定的骨料水泥，成型固化后可得到体积密度为400Kg/m3-700Kg/m3，耐压强度达到 5. 5MPa-9. 5MPa,导热系数达到0. 2-0. 3ff/(m. K)的轻质砖，达到国家规定的建筑行业使用的标准(国家新型墙材标准GB/T19631-2005技术标准)。本发明的有益效果如下1、本发明是以造纸厂处理废水产生的污泥为原料，降低了成本、节省了土地资源、 解决了造纸污泥给周围环境带来的污染。2、由于这种轻质砖是通过纤维素的交联固化而成形的，不但强度高，而且富有弹性，其抗震、抗折能力远远优于混凝土轻质砖。3、保温性能优于混凝土轻质砖。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。本发明实施例中所用的原料均为市购产品；本发明实施例中所用的原料造纸污泥为山东正大纸业排出的含水76wt%的造纸污泥，其中有机质含量以污泥干品计为 55wt% -70wt%。实施例中产品的体积密度和耐压强度的测试方法均为常规测试方法；导热系数的测定采用的是温州三和量具仪器有限公司生产的DRX-3030型号的导热系数测定仪。实施例中所用的螺旋压滤机为上海大团压滤机有限公司生产的DLW200-1型号的全自动叠螺式污泥脱水机。实施例1一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，原料组分如下造纸污泥350Kg、32. 5级水泥16Kg、40%的甲醛水溶液84g、尿素16g、骨胶144g、十二烷基苯磺酸钠42g，三乙醇胺 Hg。一种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法，具体步骤如下1)造纸污泥的脱水处理取造纸污泥350Kg，通过螺旋压滤机进一步脱水到含水40wt % ；2)基料的配置取步骤1)脱水后的造纸污泥置入搅拌机内，加入32. 5级水泥16Kg，混合均勻，形成基料；3)交联剂的制备40%的甲醛水溶液84g加入尿素16g，混合均勻即得交联剂；
4)发泡剂的配制骨胶144g加入720g水加热至溶熬制成胶液，然后加入十二烷基苯磺酸钠42g，三乙醇胺14g搅拌均勻即得发泡剂。5)混料成型向步骤幻混合好基料的搅拌机中依次加入步骤幻配好的交联剂、步骤4)配好的发泡剂，充分搅拌，混合均勻，然后送入制砖机中成型，制成6块长60ml，宽2細1，高20ml的方柱形轻质砖，放在固化室内常温固化6天，经过简单的拉毛处理后每块轻质砖的重量约 16. ^ig，测其体积密度和耐压强度分别为573Kg/m3和7. 6MPa,导热系数为0. 28ff/(m. K)。实施例2一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，原料组分同实施例1，所不同的是取40% 的甲醛水溶液U6g、尿素Mg。—种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法，具体步骤同实施例1，所不同的是步骤
3)交联剂的制备取40%的甲醛水溶液126g加入尿素Mg，混合均勻即得交联剂。所得轻质砖制品经过拉毛处理后测其体积密度和耐压强度分别为575Kg/m3和 7. 5MPa，导热系数为 0. 22W/ (m. K)。实施例3一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，原料组分同实施例1，所不同的是取骨胶 170g、十二烷基苯磺酸钠50g，三乙醇胺16g。一种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法，具体步骤同实施例1，所不同的是步骤
4)发泡剂的配制骨胶170g加入850g水加热至溶熬制成胶液，然后加入十二烷基苯磺酸钠50g，三乙醇胺16g搅拌均勻即得发泡剂。所得轻质砖制品经过拉毛处理后测其体积密度和耐压强度分别为650Kg/m3和 7. 2MPa，导热系数为 0. 24W/ (m. K)。
权利要求
1.一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，原料组分如下基料造纸污泥与32. 5级水泥以纯品计按质量比(6-5) 1的混合物；交联剂甲醛和尿素以纯品计按质量比为(3-2) 1的混合物；发泡剂骨胶、十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺按质量比(11-10) (4-3) 1的混合物；其中，基料与发泡剂以纯品计的质量比为1000 (1-4)，基料与交联剂以纯品计的质量比为1000 (0. 3-1.幻，骨胶加入5倍的水加热至溶熬制成胶液；在搅拌机中按比例依次加入基料、交联剂、发泡剂，充分搅拌混合均勻后送入制砖机中成型，在固化室内常温下固化，固化时间需4-6天，固化好的轻质砖进行拉毛处理即得成品。
2.如权利要求1所述的一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，其特征在于，原料组分如下含水76wt%的造纸污泥350Kg、32. 5级水泥16Kg、40%的甲醛水溶液84g、尿素16g、 骨胶144g、十二烷基苯磺酸钠42g，三乙醇胺14g。
3.如权利要求1所述的一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，其特征在于，原料组分如下含水76wt%的造纸污泥350Kg、32. 5级水泥16Kg、40%的甲醛水溶液U6g、尿素Mg、 骨胶144g、十二烷基苯磺酸钠42g，三乙醇胺14g。
4.如权利要求1所述的一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，其特征在于，原料组分如下含水76wt%的造纸污泥350Kg、32. 5级水泥16Kg、40%的甲醛水溶液84g、尿素16g、 骨胶170g、十二烷基苯磺酸钠50g，三乙醇胺16g。
5.如权利要求1所述的一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖，其特征在于，所述的造纸污泥是从造纸厂脱泥车间输出的无杂质的污泥，经螺旋压滤机脱水到含水量为 40-50wt% ；其中有机质含量以污泥干品计为55wt% -70wt%。
6.一种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法，包括步骤如下1)选用从造纸厂脱泥车间输出的无杂质污泥，脱水到含水量为40-50wt%；2)基料的配置取步骤1)得到的造纸污泥与32. 5级水泥以纯品计按质量比为(6-5) 1混合均勻， 形成基料；3)交联剂的制备取甲醛和尿素以纯品计按质量比(3-2) 1混合均勻，即得交联剂；4)发泡剂的配制取一定量的骨胶加入5倍的水加热至溶熬制成胶液，然后按比例加入十二烷基苯磺酸钠和三乙醇胺，搅拌均勻即得发泡剂，其中，骨胶、十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺三种物质的质量比为(11-10) (4-3) 1 ；5)混料成型在搅拌机中依次加入基料、交联剂、发泡剂，基料与交联剂以纯品计的质量比为 1000 (0.3-1. 3)，基料与发泡剂以纯品计的质量比为1000 (1_4)，充分混合均勻后立刻送入制砖机中成型，在固化室内常温下固化，固化时间约需4-6天，固化好的轻质砖进行拉毛处理即得成品。
7.如权利要求6所述的一种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法，其特征在于，所述步骤5)中，基料与交联剂以纯品计的质量比为1000 (0.5-1)。
8.如权利要求6所述的一种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法，其特征在于，所述步骤5)中，基料与发泡剂以纯品计的质量比为1000 (2-4) 。
9.如权利要求6所述的一种以造纸污泥为原料生产轻质砖的方法，其特征在于，所述步骤1)中的污泥脱水采用螺旋压滤机。
全文摘要
一种以造纸污泥为原料生产的轻质砖及其制备方法属于建材和环保领域。本发明以造纸污泥为原料，在搅拌机中按比例依次加入基料、交联剂、发泡剂，充分搅拌混合均匀后送入制砖机中成型，在固化室内常温下固化，固化时间需4-6天，固化好的轻质砖进行拉毛处理即得成品。本发明制成的轻质砖体积密度可达到400kg/m3-700kg/m3；由于这种轻质砖是通过纤维素的交联固化而成形的，不但强度高，而且富有弹性，其抗震、抗折能力远远优于混凝土轻质砖；保温性能也优于混凝土轻质砖。
文档编号C04B30/00GK102211920SQ20111005306
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者杨小凤, 王志玲 申请人:济南大学