本发明属于固体废弃物综合再利用领域,具体是涉及一种有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料及其制备方法。
背景技术:
1、有机氯硅烷单体及其衍生产品等有机硅材料因其优良的绝缘、防水、耐高温等性能,在现代工业中越来越多地被应用于各种生产环节。全球有机硅产量不断攀升,而我国作为有机硅生产大国,产能占全球的67%左右。据统计,近年我国有机硅年产量约有500万吨,同时每年也产生了5万吨左右的废渣浆。废渣浆经水解等处理工艺后,其中的有机硅、贵金属等成分被回收,遗留下来的有机硅渣中主要成分为比表面积大、平均粒径小的硅粉,其余为少量有机硅和金属。另一方面,我国同样是全球金属镁产量最大的国家,主要冶炼工艺为皮江法。利用该方法冶炼金属镁,会伴随着大量镁渣产生,平均生产1吨粗镁,会排放约6吨的镁渣。若无法对其妥善处理,不仅会对环境造成污染,也会造成资源的浪费。
2、建筑垃圾固体废弃物常被用于生产再生骨料,但由于其主要组成为混凝土、烧结砖等,将其制成再生骨料后,其表面粗糙、棱角多、且微观形貌多表现为疏松多孔的特点,进而使得其吸水率大、压碎指标小,极大地限制了其在再生混凝土中的应用范围。为解决这一问题,研究人员开发多种增强再生骨料的方法,大致可分为物理增强、化学改性、复合增强等,并已取得诸多研究成果。但利用有机硅渣、镁渣的特性,复合增强再生骨料的技术路线尚未有相关报道。本发明提供了一种有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料及其制备方法,具备良好的生态价值和经济效益。
技术实现思路
1、针对现有技术问题和不足,本发明提供了一种有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料及其制备方法。
2、基于上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、第一方面,本发明提供了一种有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,包括以下步骤:
4、s1:将有机硅渣、水、醇胺类助磨剂混合湿磨,得到有机硅渣泥浆;
5、s2:将镁渣、醇胺类助磨剂混合干磨,得到镁渣微粉;
6、s3:将镁渣微粉、有机硅渣泥浆、水混合均匀,得到悬浊液;
7、s4:将再生骨料浸泡于水中,超声清洗去除表面杂质,然后取出浸泡于步骤s3得到的悬浊液中,100~300r/h搅拌24~48h,浸泡完成后自然干燥,即得一种机硅渣与镁渣复合增强再生骨料。
8、优选地,所述醇胺类助磨剂为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的至少一种。
9、优选地,所述水为去离子水。
10、优选地,步骤s1所述水与有机硅渣的重量比为(0.45~0.60):1,醇胺类助磨剂用量为有机硅渣质量的0.5%~1.0%。
11、优选地,步骤s2所述醇胺类助磨剂用量为镁渣质量的0.5%~2%。
12、优选地,步骤s3所述镁渣微粉、有机硅渣泥浆、水的重量比为1:(3~5):(60~80)。
13、优选地,步骤s1所述有机硅渣中二氧化硅质量分数不小于99%。
14、优选地,步骤s2所述镁渣为皮江法炼镁产生的粒状还原渣。
15、优选地,步骤s1所述湿磨时间为1~2h,湿磨至有机硅渣平均粒径为50~100nm,进一步地,所述湿磨采用湿式球磨机。
16、优选地,步骤s2所述干磨时间为30~60min,干磨至镁渣平均粒径为10~20μm,进一步地,所述干磨采用高能球磨机。
17、优选地,步骤s4所述超声频率为20~100khz,时间为10~20min。
18、第二方面,本发明提供了一种由第一方面所述制备方法制备而成的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料。
19、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
20、1.本发明采用的有机硅渣中的有机杂质一般为有机硅烷单体等,其与醇胺类助磨剂相容性较好,可起到表面改性剂的效果,在球磨过程中起到助磨作用,提高粉磨效率。有机硅渣中主要成分为硅粉,即二氧化硅,其在醇胺类助磨剂的作用下粉磨至纳米粒径,一方面可以与镁渣微粉水解产生的ca(oh)2发生反应,生成csh凝胶,使其沉淀至再生骨料表面;另一方面,纳米硅粉颗粒具有很高的反应活性,可以进入再生骨料的微裂缝中与其中的碱性物质发生反应,生产硅酸盐凝胶填补裂缝,同时,微裂缝环境碱性不断提高,也促进了纳米硅粉的解聚-缩聚反应,进一步的对再生骨料起到增强作用。
21、2.本发明采用的镁渣微粉的主要矿物组成为:γ-c2s、β-c2s、mgo和f-cao,其在水环境中易反应生成csh凝胶,且析出ca2+、mg2+、fe3+、oh-等离子,其中,ca2+、oh-可与纳米二氧化硅反应生产硅酸盐矿物;mg2+、fe3+可与oh-反应生成不溶于水的mg(oh)2、fe(oh)3。醇胺类助磨剂、有机硅渣中的有机硅烷杂质在水环境中,一方面可以吸附纳米硅粉与镁渣微粉反应析出的不溶性csh凝胶、mg(oh)2、fe(oh)3、金属阳离子等产物,另一方面可以吸附在再生骨料的微裂缝中,在两者之间起到了“桥接”的作用。
22、3.本发明充分利用了有机硅渣作为硅源、镁渣作为钙源,分别利用湿磨、干磨工艺,提高其反应活性,为填补再生骨料微裂缝提供了反应原料,充分发挥了有机硅渣、镁渣的资源秉性,也实现了包括建筑垃圾固体废弃物在内的三种固废的综合应用,减少了固体废弃物对土地、空气等环境的污染,提供了一种增强再生骨料的技术路径,具备良好的经济社会效益。
1.一种有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,所述醇胺类助磨剂为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的至少一种。
3.如权利要求2所述的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,步骤s1所述水与有机硅渣的重量比为(0.45~0.60):1,醇胺类助磨剂用量为有机硅渣质量的0.5%~1.0%。
4.如权利要求1所述的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,步骤s2所述醇胺类助磨剂用量为镁渣质量的0.5%~2%。
5.如权利要求1所述的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,步骤s3所述镁渣微粉、有机硅渣泥浆、水的重量比为1:(3~5):(60~80)。
6.如权利要求3所述的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,步骤s1所述有机硅渣中二氧化硅质量分数不小于99%。
7.如权利要求6所述的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,步骤s1所述湿磨时间为1~2h,湿磨至有机硅渣平均粒径为50~100nm。
8.如权利要求4所述的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,步骤s2所述干磨时间为30~60min,干磨至镁渣平均粒径为10~20μm。
9.如权利要求1所述的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料的制备方法,其特征在于,步骤s4所述超声频率为20~100khz,时间为10~20min。
10.如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备而成的有机硅渣与镁渣复合增强再生骨料。
