一种固废基环保砖固化剂的制作方法

1.本发明涉及一种固废基环保砖固化剂，属于固废材料处理技术领域。


背景技术：

2.固废，指的是人类在生产中、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质，大体分为工业废弃物、农业废弃物和生活废弃物三类。其中工业废弃物中主要包括建筑垃圾、采矿废石、冶炼废渣以及各种炉渣等。
3.铜尾矿，又称铜尾砂，是由矿石经粉碎、精选后所剩下的细粉沙粒组成，其产率能高达80%~90%。这些尾矿除少量作为旧矿井的填充料之外，其余绝大多数以填充洼地或筑坝堆放的方式储存。堆置的铜尾矿不仅占用了大量土地，而且覆盖了原有的植被，生态系统遭到破坏。尾矿因其特殊的理化性质，重金属含量特别高，植物很难在尾矿上自然生长。同时尾矿因随风飞扬、雨水流失，对周边地区的居民生活环境造成污染。
4.目前对工业固废和铜尾矿的回收利用主要途径有作建筑材料、道路工程材料和填垫材料等，而用于制备建筑材料如环保砖时由于工业固废和铜尾矿与常用材料的性质差异，导致常用的固化剂使用时效果不太理想，如固化强度未达标，固化时间偏长等现象较普遍，所以需要制备出一种适合工业固废及铜尾矿的固化剂是有效利用固废的当务之急。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：提供一种固废基环保砖固化剂。
6.本发明的第二目的在于：提供一种固化剂作为固废基环保砖的修补方法。
7.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：一种固废基环保砖固化剂，由以下重量份的原料组成：5~10份水泥、10~15份粉煤灰、1~2份脱硫石膏、6~8份三乙二醇二乙烯基醚、4~6份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、5~7份乙二胺四乙酸四乙酯、4~6份胺三甲叉磷酸盐、7~9份氯化橡胶溶液。
8.所述氯化橡胶溶液为：将氯化橡胶、甲苯、邻苯二甲酸酯按4:4:1的比例混合均匀即得。
9.固废基环保砖固化剂的制备方法为：将5~10份水泥、10~15份粉煤灰、1~2份脱硫石膏加入球磨机中球磨混合4~6min得混合物a，然后将混合物a加入7~9份氯化橡胶溶液中，并依次加入6~8份三乙二醇二乙烯基醚、4~6份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、5~7份乙二胺四乙酸四乙酯、4~6份胺三甲叉磷酸盐，添加完后搅拌6~8min，静置即得固化剂。
10.在此提供一种固废基环保砖的制备方法及优选的固化剂使用方法，具体步骤如下：将5~10份水泥、10~15份粉煤灰、1~2份脱硫石膏加入球磨机中球磨混合4~6min得混合物a，另将20~30份工业固废再生骨料和30~50份铜尾矿超细粉料以400~500r/min的转速进行预混打散搅拌5~10min，然后加入混合物a继续搅拌5~10min，继续加入6~8份三乙二
醇二乙烯基醚、4~6份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷和7~9份氯化橡胶溶液搅拌4~6min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为6%~8%，最后再加入5~7份乙二胺四乙酸四乙酯和4~6份胺三甲叉磷酸盐搅拌4~6min，之后用轮碾机轮撵搅拌打散均匀，用高强压机静压成型，经喷雾自然养护后即得环保砖。
11.环保砖在使用过程中难免出现破损现象，为了增加环保砖的使用时间，需要对环保砖进行修补，所以在此提供一种环保砖的修补方法，具体步骤如下：先将环保砖磨损处使用砂纸进行打磨4~6min，然后往其打磨处滴加玉米油至覆盖打磨处，静置20min后使用吸油纸吸掉玉米油，再将环保砖混合料与固化剂按10：1~3的质量比混合后填入磨损处，抹平砖面，等待环保砖修补处凝固成膜，修补环节就此结束。
12.进一步地，所述环保砖混合料为：将25份工业固废再生骨料和40份铜尾矿超细粉料以450r/min的转速进行预混打散搅拌7min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为7%即得环保砖混合料。
13.本发明的有益效果在于：（1）环保砖中的固化基如铜尾矿和工业固废再生骨料均含有重金属，而重金属离子可以在环保砖内进行迁移、扩散和离子交换，从而影响水化进程，降低固化剂固化强度，三乙二醇二乙烯基醚可以限制环保砖中的离子交换活动，减少胶体矿物的溶蚀，提高环保砖颗粒间的胶结力，从而增强环保砖的固化强度，同时三乙二醇二乙烯基醚是一种低粘度的无色无味气体，可以很好地均匀分散在环保砖颗粒中，使得环保砖的强度更加均匀，且三乙二醇二乙烯基醚低毒，对人体无害，可以放心使用；（2）3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷也具有限制离子交换活动的作用，与三乙二醇二乙烯基醚之间具有协同效应，进一步增强了环保砖的固化强度，3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷中的乙基可以增强环保砖的韧性，从而提高了环保砖的耐用性；（3）环保砖固废基中含有的重金属离子可以和环保砖体系中的氢氧根反应生成沉淀，从而抑制水泥水化反应的进行，导致环保砖固化时间增长，乙二胺四乙酸四乙酯是一种螯合剂，其不仅可以螯合环保砖中的重金属离子，还可以螯合环保砖固化过程中水化反应产生的ca
2+
，形成溶度积比更小、稳定性更高的螯合物，以此加快水化反应，减少固化时间，且乙二胺四乙酸四乙酯含有的酯基可以和环保砖中的碱发生水解反应，一方面可以使得环保砖中的碱含量不会太高，另一方面水解后可以得到乙醇，乙醇可以和ca
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络合，提高水泥矿物的溶解度，从而加快水化反应，进一步减少固化时间；（4）胺三甲叉磷酸盐也可以络合水化反应产生的ca
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，从而加快水化反应，与乙二胺四乙酸四乙酯一起使用具有协同效应，且胺三甲叉磷酸盐具有良好的分散性可以使得环保砖颗粒更加均匀分散；（5）目前在已施工砖的修补方面，由于已固化的旧料和修补料之间的结合困难，常导致修补后的强度下降明显，而为了提升修补强度，以常规固化剂做为修补剂，所采用的修补工艺则会变得非常繁琐，且目前行业也未有简化施工后续修补工艺的研究和报道；本发明采用的固废作为环保砖的骨料，因固废中含有的其他杂质，在采用目前工艺修补环保砖则更为困难，且修补后的环保砖强度严重不达标，因此在本发明制备的固化剂基础上，则引入了如何简化修补工艺同时保证修补强度的解决方法，氯化橡胶具有优异的成膜性、粘附性和抗腐蚀性，可以增强环保砖的韧性、强度和耐化学性，且氯化橡胶还具有快干性，本发
明利用氯化橡胶的成膜性和快干性，做为新料固化成型保护膜，在后续修补时，只需用玉米油作为氯化橡胶的膜解离剂，再加入本发明固化剂和同族主料进行填补，即可使得修补部分更快凝固成膜，且可有效提升新旧料之间的结合力，提升修补后的强度，减少修补环节所需修补时间，简化环保砖的修补工艺，此外玉米油相较其它有机溶剂如芳香烃、酮类和醚类等不会在溶解环保砖表面固化膜的情况下对环保砖内部具有破坏效果，从而降低环保砖强度，且玉米油无毒、不具有挥发性，对人体无害，不污染环境。
实施方式
14.下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
15.将氯化橡胶、甲苯、邻苯二甲酸酯按4:4:1的比例混合均匀得氯化橡胶溶液。
实施例1
16.将7份水泥、12份粉煤灰和1.5份脱硫石膏先加入球磨机中球磨混合5min得混合物a，另将25份工业固废再生骨料和40份铜尾矿超细粉料以450r/min的转速进行预混打散搅拌7min，然后加入混合物a继续搅拌7min，继续加入7份三乙二醇二乙烯基醚、5份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷和8份氯化橡胶溶液搅拌5min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为7%，最后再加入6份乙二胺四乙酸四乙酯和5份胺三甲叉磷酸盐搅拌5min，之后用轮碾机轮撵搅拌打散均匀，用高强压机静压成型，经喷雾自然养护后即得环保砖。
实施例2
17.将5份水泥、15份粉煤灰和1份脱硫石膏先加入球磨机中球磨混合5min得混合物a，另将20份工业固废再生骨料和50份铜尾矿超细粉料以500r/min的转速进行预混打散搅拌10min，然后加入混合物a继续搅拌5min，继续加入6份三乙二醇二乙烯基醚、6份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷和9份氯化橡胶溶液搅拌6min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为6%，最后再加入5份乙二胺四乙酸四乙酯和6份胺三甲叉磷酸盐搅拌4min，之后用轮碾机轮撵搅拌打散均匀，用高强压机静压成型，经喷雾自然养护后即得环保砖。
实施例3
18.将10份水泥、15份粉煤灰和2份脱硫石膏先加入球磨机中球磨混合5min得混合物a，另将30份工业固废再生骨料和30份铜尾矿超细粉料以400r/min的转速进行预混打散搅拌5min，然后加入混合物a继续搅拌10min，继续加入8份三乙二醇二乙烯基醚、4份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷和7份氯化橡胶溶液搅拌4min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为8%，最后再加入7份乙二胺四乙酸四乙酯和4份胺三甲叉磷酸盐搅拌6min，之后用轮碾机轮撵搅拌打散均匀，用高强压机静压成型，经喷雾自然养护后即得环保砖。
实施例4
19.本实施例与实施例1的不同之处在于不添加三乙二醇二乙烯基醚作为固化剂组分。
实施例5
20.本实施例与实施例1的不同之处在于不添加3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷作为固化剂组分。
实施例6
21.本实施例与实施例1的不同之处在于将三乙二醇二乙烯基醚和3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷替换为消石灰和硫酸铝。
实施例7
22.本实施例与实施例2的不同之处在于不添加乙二胺四乙酸四乙酯作为固化剂组分。
实施例8
23.本实施例与实施例2的不同之处在于不添加胺三甲叉磷酸盐作为固化剂组分。
实施例9
24.本实施例与实施例2的不同之处在于将乙二胺四乙酸四乙酯和胺三甲叉磷酸盐替换为三乙醇胺和硫酸钠。
25.将本发明实施例1、2、3部分工艺技术特征及技术指标进行对比，如表1所示。
[0026][0027]
将本发明实施例1与实施例4、5、6部分工艺技术特征及技术指标进行对比，如表2所示。
[0028][0029]
将本发明实施例2与实施例7、8、9部分工艺技术特征及技术指标进行对比，如表3所示。
[0030][0031]
从实施例3制得的同批环保砖中取出25块并分为5组；然后这5组环保砖进行落锤冲击试验，具体为：在落锤冲击试验机上安装d90mm，重3kg的锤头，并将锤头对准环保砖中心点，然后在2米高度处使锤头自由落体冲击环保砖，当环保砖出现直径5cm，深度3cm左右的破损时停止冲击，并记录冲击次数，每组五块砖次数取平均值，记为f1。
[0032]
冲击试验完成后对这五组环保砖分别进行不同的修补流程具体如下：固化剂a：即本发明所述固化剂；固化剂b：以水泥、粉煤灰、石膏、水玻璃和硫酸钠组成；固化剂c：本发明所述固化剂组分不添加氯化橡胶。
[0033]
将25份工业固废再生骨料和40份铜尾矿超细粉料以450r/min的转速进行预混打散搅拌7min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为7%即得环保砖混合料，先将环保砖磨损处使用砂纸进行打磨4min，然后往其打磨处滴加玉米油至覆盖打磨处，静置20min后使用吸油纸吸掉玉米油，再将环保砖混合料与固化剂a按10：2的质量比混合后填入
磨损处，抹平砖面，等待环保砖修补处凝固成膜，修补环节就此结束，本组记为a1。
[0034]
将25份工业固废再生骨料和40份铜尾矿超细粉料以450r/min的转速进行预混打散搅拌7min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为7%即得环保砖混合料，先将环保砖磨损处使用砂纸进行打磨4min，然后往其打磨处滴加玉米油至覆盖打磨处，静置20min后使用吸油纸吸掉玉米油，再将环保砖混合料与固化剂b按10：2的质量比混合后填入磨损处，抹平砖面，等待环保砖修补处凝固成膜，修补环节就此结束，本组记为a2。
[0035]
将25份工业固废再生骨料和40份铜尾矿超细粉料以450r/min的转速进行预混打散搅拌7min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为7%即得环保砖混合料，先将环保砖磨损处使用砂纸进行打磨4min，然后往其打磨处滴加玉米油至覆盖打磨处，静置20min后使用吸油纸吸掉玉米油，再将环保砖混合料与固化剂c按10：2的质量比混合后填入磨损处，抹平砖面，等待环保砖修补处凝固成膜，修补环节就此结束，本组记为a3。
[0036]
将25份工业固废再生骨料和40份铜尾矿超细粉料以450r/min的转速进行预混打散搅拌7min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为7%即得环保砖混合料，先将环保砖磨损处使用砂纸进行打磨4min，然后往其打磨处滴加玉米油至覆盖打磨处，静置20min后使用吸油纸吸掉玉米油，再将环保砖混合料与固化剂a按10：4的质量比混合后填入磨损处，抹平砖面，等待环保砖修补处凝固成膜，修补环节就此结束，本组记为a4。
[0037]
将25份工业固废再生骨料和40份铜尾矿超细粉料以450r/min的转速进行预混打散搅拌7min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为7%即得环保砖混合料，先将环保砖磨损处使用砂纸进行打磨4min，然后往其打磨处滴加丙酮至覆盖打磨处，静置20min后除去丙酮，再将环保砖混合料与固化剂a按10：2的质量比混合后填入磨损处，抹平砖面，等待环保砖修补处凝固成膜，修补环节就此结束，本组记为a5。
[0038]
待环保砖修补完成且凝固成膜3天后，再对各组环保砖进行冲击试验，并记录当环保砖出现直径5cm，深度3cm左右的破损时的冲击次数，五组环保砖冲击次数取平均值，记为f2。
[0039]
将a1、a2、a3、a4、a5所测实验数据进行对比，如表4所示。
[0040][0041]
结合表1、2、3、4的数据可知，本发明通过添加三乙二醇二乙烯基醚和3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷这两种物质作为固化剂组分可以显著增强环保砖固化后的固化强度，通过添加乙二胺四乙酸四乙酯和胺三甲叉磷酸盐这两种物质作为固化剂组分可以显著减少环保砖固化所需时间，最后通过在固化剂中添加氯化橡胶组分和修补时对应的除膜剂玉米油，简化了环保砖修补工艺的同时保证修补后的环保砖拥有足够强度。

技术特征：
1.一种固废基环保砖固化剂，其特征在于：由以下重量份的原料组成：水泥5~10份、粉煤灰10~15份、脱硫石膏1~2份、三乙二醇二乙烯基醚6~8份、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷4~6份、乙二胺四乙酸四乙酯5~7份、胺三甲叉磷酸盐4~6份、氯化橡胶溶液7~9份。2.如权利要求1所述的一种固废基环保砖固化剂，其特征在于：其制备方法为：将5~10份水泥、10~15份粉煤灰、1~2份脱硫石膏加入球磨机中球磨混合4~6min得混合物a，然后将混合物a加入7~9份氯化橡胶溶液中，并依次加入6~8份三乙二醇二乙烯基醚、4~6份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、5~7份乙二胺四乙酸四乙酯、4~6份胺三甲叉磷酸盐，添加完后搅拌6~8min，静置即得固化剂。3.如权利要求1所述的一种固废基环保砖固化剂，其特征在于：氯化橡胶溶液为：将氯化橡胶、甲苯、邻苯二甲酸酯按4:4:1的比例混合均匀即得。4.一种固废基环保砖，其特征在于：其制备步骤如下：将5~10份水泥、10~15份粉煤灰、1~2份脱硫石膏加入球磨机中球磨混合4~6min得混合物a，另将20~30份工业固废再生骨料和30~50份铜尾矿超细粉料以400~500r/min的转速进行预混打散搅拌5~10min，然后加入混合物a继续搅拌5~10min，继续加入6~8份三乙二醇二乙烯基醚、4~6份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷和7~9份氯化橡胶溶液搅拌4~6min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为6%~8%，最后再加入5~7份乙二胺四乙酸四乙酯和4~6份胺三甲叉磷酸盐搅拌4~6min，之后用轮碾机轮撵搅拌打散均匀，用高强压机静压成型，经喷雾自然养护后即得环保砖。5.一种如权利要求1-3所述固化剂用于固废基环保砖的修补方法，其特征在于：将环保砖磨损处使用砂纸进行打磨4~6min，然后往其打磨处滴加玉米油至覆盖打磨处，静置20min后使用吸油纸吸掉玉米油，再将环保砖混合料与固化剂按10：1~3的质量比混合后填入磨损处，抹平砖面，等待环保砖修补处凝固成膜，修补环节就此结束。6.如权利要求5所述的一种固废基环保砖的修补方法，其特征在于：环保砖混合料为：将25份工业固废再生骨料和40份铜尾矿超细粉料以450r/min的转速进行预混打散搅拌7min，搅拌完成后加入去离子水调整混合料的含水率为7%即得环保砖混合料。

技术总结
本发明公开了一种固废基环保砖固化剂，包含了以下质量份的组分：水泥5~10份、粉煤灰10~15份、脱硫石膏1~2份、三乙二醇二乙烯基醚6~8份、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷4~6份、乙二胺四乙酸四乙酯5~7份、胺三甲叉磷酸盐4~6份、氯化橡胶溶液7~9份；本发明通过添加三乙二醇二乙烯基醚和3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷可以显著增强固化剂的固化强度，通过添加乙二胺四乙酸四乙酯和胺三甲叉磷酸盐可以显著减少固化剂固化时间，同时利用固化剂组分中氯化橡胶优异的成膜性和快干性和对应的膜解离剂玉米油来解决环保砖修补时工艺的繁琐和强度不够的问题。强度不够的问题。


技术研发人员：王红英 黄高明 刘澜涛 刘红霞 刘文杰
受保护的技术使用者：江西省建材科研设计院有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/8/9