本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料及其制備方法。
技術(shù)背景
20世紀(jì)70年代末，josephdavidovits教授用堿液與偏高嶺土反應(yīng)制備出一種具有從無(wú)定型到半結(jié)晶狀態(tài)的三維立體結(jié)構(gòu)的新型硅鋁酸鹽材料，稱為geopolymer，即地質(zhì)聚合物。該類材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐久性、固結(jié)重金屬離子、低能耗、綠色、消耗廢料、低有害氣體排放等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)地質(zhì)聚合物的研究非?；钴S。但是目前地質(zhì)聚合物大多都由粉煤灰、礦渣及偏高領(lǐng)土作為硅鋁質(zhì)原料，缺少以其它工業(yè)固廢為原料制備地質(zhì)聚合物的技術(shù)。
硅鋁渣是水處理生產(chǎn)企業(yè)，采用低品位鋁土礦，經(jīng)常溫加壓浸出，制取聚合硫酸鋁、氯化鋁等水處理劑時(shí)，分離產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，主要成分為二氧化硅和氧化鋁，還含有部分有害元素。鋁型材廢渣是鋁型材在表面脫脂、酸洗、堿洗、陽(yáng)極氧化、封孔、著色等表面加工處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢液，經(jīng)污水處理、沉淀、壓濾等工藝所得到的固體廢棄物，主要成分為氧化鋁。廢渣的堆放處理不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)占用土地、污染環(huán)境，影響生態(tài)平衡。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種以硅鋁渣和鋁型材廢渣為主要原料的地質(zhì)聚合物發(fā)泡材料，為硅鋁渣和鋁型材廢渣的開發(fā)利用提供一條有效的途徑，減少對(duì)環(huán)境的危害。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：硅鋁渣30-50份、鋁型材廢渣40-60份、助磨分散劑0.05-0.2份、水玻璃10-25份、有機(jī)堿0.02-0.5份、緩凝劑0.05-0.1份、發(fā)泡劑3-6份、穩(wěn)泡劑0.05-0.1份、增強(qiáng)纖維0.1-1份、水38-48份。
所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇組成。
優(yōu)選的，所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇按重量比2:1組成。
所述水玻璃模數(shù)在1.2-2.2間。
優(yōu)選的，所述水玻璃模數(shù)為1.7。
所述有機(jī)堿為四甲基氫氧化銨、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇和二乙醇單異丙醇胺中的一種。
優(yōu)選的，所述有機(jī)堿為二乙醇單異丙醇胺。
所述緩凝劑為羥基亞乙基二膦酸四鈉或氨基三甲叉磷酸五鈉。
所述發(fā)泡劑為過(guò)氧化氫含量為25％-29％的雙氧水。
所述穩(wěn)泡劑為十六烷基二苯醚二磺酸鈉。
所述增強(qiáng)纖維為聚丙烯纖維或聚丙烯腈纖維。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在600-700℃范圍煅燒0.2-0.8h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
本發(fā)明中硅鋁渣和鋁型材廢渣含有豐富的氧化硅和氧化鋁，廢渣煅燒有利于有機(jī)雜質(zhì)的去除，另外在廢渣煅燒過(guò)程中，隨著水分及其中雜質(zhì)的揮發(fā)，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生膨脹，成為多微孔、多斷鍵的無(wú)定形態(tài)結(jié)構(gòu)，增加廢渣的活性。助磨分散劑吸附在粉體顆粒表面，減少各粉體顆粒之間的吸引力，起到分散、助磨的作用。在水玻璃和有機(jī)堿的作用下，生成[sio4]四面體和[alo4]四面體構(gòu)成的非晶態(tài)的三維網(wǎng)狀聚合硅鋁酸鹽。有機(jī)堿可提高體系堿度，促進(jìn)體系反應(yīng)，且不含金屬離子，可防止地質(zhì)聚合物材料表面鹽析。緩凝劑可延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，保證有足夠的施工操作時(shí)間。聚丙烯纖維和聚丙烯腈纖維具有就有較好的耐堿性且有較好的柔軟度，不影響泡沫生長(zhǎng)，能夠增加固化后泡沫材料的抗折強(qiáng)度。十六烷基二苯基醚單磺酸鈉在堿性條件下具有良好的穩(wěn)定性且對(duì)金屬離子較為穩(wěn)定，在本體系中具有良好的穩(wěn)泡作用。
本發(fā)明有益效果
(1)本發(fā)明以水處理行業(yè)產(chǎn)生的硅鋁渣和鋁型材行業(yè)的鋁型材廢渣為主要原料制備地質(zhì)聚合物發(fā)泡材料，可有效處理工業(yè)固體廢棄物，節(jié)約了大量的能源和資源，減少了環(huán)境污染，為硅鋁渣和鋁型材廢渣的綜合利用開辟了一條有效途徑。
(2)本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作，所得地質(zhì)聚合物保溫材料，保溫性能好，強(qiáng)度高，廢棄物利用率高，可以有效解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的矛盾。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：硅鋁渣30份、鋁型材廢渣60份、助磨分散劑0.05份、水玻璃25份、有機(jī)堿0.02份、緩凝劑0.1份、發(fā)泡劑3份、穩(wěn)泡劑0.1份、增強(qiáng)纖維0.1份、水48份。
所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇按重量比1:2組成。
所述水玻璃模數(shù)為1.2。
所述有機(jī)堿為四甲基氫氧化銨。
所述緩凝劑為羥基亞乙基二膦酸四鈉。
所述發(fā)泡劑為過(guò)氧化氫含量為25％的雙氧水。
所述穩(wěn)泡劑為十六烷基二苯醚二磺酸鈉。
所述增強(qiáng)纖維為聚丙烯纖維。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在600℃煅燒0.8h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
實(shí)施例2
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：硅鋁渣50份、鋁型材廢渣40份、助磨分散劑2份、水玻璃10份、有機(jī)堿0.5份、緩凝劑0.05份、發(fā)泡劑6份、穩(wěn)泡劑0.05份、增強(qiáng)纖維1份、水38份。
所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇按重量比1:1組成。
所述水玻璃模數(shù)為2.1。
所述有機(jī)堿為2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇。
所述緩凝劑為氨基三甲叉磷酸五鈉。
所述發(fā)泡劑為過(guò)氧化氫含量為29％的雙氧水。
所述穩(wěn)泡劑為十六烷基二苯醚二磺酸鈉。
所述增強(qiáng)纖維為聚丙烯腈纖維。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在700℃范圍煅燒0.2h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
實(shí)施例3
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：硅鋁渣40份、鋁型材廢渣50份、助磨分散劑0.1份、水玻璃16份、有機(jī)堿0.3份、緩凝劑0.08份、發(fā)泡劑4份、穩(wěn)泡劑0.07份、增強(qiáng)纖維0.4份、水45份。
所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇按重量比2:1組成。
所述水玻璃模數(shù)為1.7。
所述有機(jī)堿為二乙醇單異丙醇胺。
所述緩凝劑為氨基三甲叉磷酸五鈉。
所述發(fā)泡劑為過(guò)氧化氫含量為27％的雙氧水。
所述穩(wěn)泡劑為十六烷基二苯醚二磺酸鈉。
所述增強(qiáng)纖維為聚丙烯腈纖維。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在650℃范圍煅燒0.4h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
實(shí)施例4
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：硅鋁渣37份、鋁型材廢渣55份、助磨分散劑0.12份、水玻璃19份、有機(jī)堿0.24份、緩凝劑0.08份、發(fā)泡劑4份、穩(wěn)泡劑0.09份、增強(qiáng)纖維0.3份、水44份。
所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇按重量比5:1組成。
所述水玻璃模數(shù)為2.0。
所述有機(jī)堿為2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇。
所述緩凝劑為羥基亞乙基二膦酸四鈉。
所述發(fā)泡劑為過(guò)氧化氫含量為26％的雙氧水。
所述穩(wěn)泡劑為十六烷基二苯醚二磺酸鈉。
所述增強(qiáng)纖維為聚丙烯纖維。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在670℃范圍煅燒0.5h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
實(shí)施例5
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：硅鋁渣44份、鋁型材廢渣45份、助磨分散劑0.11份、水玻璃19份、有機(jī)堿0.27份、緩凝劑0.06份、發(fā)泡劑5.1份、穩(wěn)泡劑0.07份、增強(qiáng)纖維0.55份、水42份。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在600-700℃范圍煅燒0.2-0.8h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
對(duì)比例1
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：粉煤灰90份、助磨分散劑0.1份、水玻璃16份、有機(jī)堿0.3份、緩凝劑0.08份、發(fā)泡劑4份、穩(wěn)泡劑0.07份、增強(qiáng)纖維0.4份、水45份。
所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇按重量比2:1組成。
所述水玻璃模數(shù)為1.7。
所述有機(jī)堿為二乙醇單異丙醇胺。
所述緩凝劑為氨基三甲叉磷酸五鈉。
所述發(fā)泡劑為過(guò)氧化氫含量為27％的雙氧水。
所述穩(wěn)泡劑為十六烷基二苯醚二磺酸鈉。
所述增強(qiáng)纖維為聚丙烯腈纖維。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在650℃范圍煅燒0.4h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
對(duì)比例2
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：硅鋁渣40份、鋁型材廢渣50份、助磨分散劑0.1份、水玻璃16份、緩凝劑0.08份、發(fā)泡劑4份、穩(wěn)泡劑0.07份、增強(qiáng)纖維0.4份、水45份。
所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇按重量比2:1組成。
所述水玻璃模數(shù)為1.7。
所述緩凝劑為氨基三甲叉磷酸五鈉。
所述發(fā)泡劑為過(guò)氧化氫含量為27％的雙氧水。
所述穩(wěn)泡劑為十六烷基二苯醚二磺酸鈉。
所述增強(qiáng)纖維為聚丙烯腈纖維。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在650℃范圍煅燒0.4h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
對(duì)比例3
一種綠色地質(zhì)聚合物保溫材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：硅鋁渣40份、鋁型材廢渣50份、助磨分散劑0.1份、水玻璃16份、有機(jī)堿0.3份、緩凝劑0.08份、發(fā)泡劑4份、增強(qiáng)纖維0.4份、水45份。
所述助磨分散劑由二乙二醇和正丁醇按重量比2:1組成。
所述水玻璃模數(shù)為1.7。
所述有機(jī)堿為二乙醇單異丙醇胺。
所述緩凝劑為氨基三甲叉磷酸五鈉。
所述發(fā)泡劑為過(guò)氧化氫含量為27％的雙氧水。
所述增強(qiáng)纖維為聚丙烯腈纖維。
所述地質(zhì)聚合物保溫材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將硅鋁渣和鋁型材廢渣在650℃范圍煅燒0.4h后冷卻至常溫，加入助磨分散劑用球磨機(jī)粉磨至大于45um細(xì)度顆粒含量不大于4％，與增強(qiáng)纖維混合均勻，得粉料；
(2)將水玻璃于水混合后，再依次加入有機(jī)堿、緩凝劑和穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，得液料；
(3)將粉料和液料混合、攪拌均勻后，加入發(fā)泡劑，發(fā)泡既得所述的地質(zhì)聚合物保溫材料。
性能測(cè)試
參照jg/t266-2011《環(huán)保型泡沫混凝土》、gb/t5486-2008《無(wú)機(jī)硬質(zhì)絕熱制品試驗(yàn)方法》的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)實(shí)施例1-5以及對(duì)比例1-3進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見下表1。
表1發(fā)泡水泥性能
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限定本發(fā)明，依照實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行的修改，以及對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。