本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种含有造纸污泥的聚苯乙烯-硅酸钙保温砂浆及其制备方法。
背景技术：
：保温砂浆是以各种轻质材料为骨料，以水泥为胶凝料，掺加一些改性添加剂，经搅拌混合而制成的一种预拌干粉砂浆，是用于构筑建筑表面保温层的一种建筑材料。以聚苯乙烯(EPS)和玻化微珠(耐热骨料)为轻质骨料，以硫铝酸盐水泥为胶凝材料，并掺加一些改性剂制备而成的保温砂浆，耐热性能优良，保温性能优良，已经商品化应用。但是玻化微珠属于多孔材料，易引起的偏高吸水率、力学性能差，导热系数较低，且成本较高。硅酸钙颗粒具有轻质、高强等优点，可作为保温砂浆的重要成分。目前硅酸钙保温材料均采用水热合成方法，由于材料内外温度不均匀，造成产品蒸养产物不均匀，常规加热法生产硅酸钙加热时间在10小时以上，生产周期长、成本高、能耗大。造纸工业每年产生大量的造纸污泥，造纸污泥含有大量的纤维素等，物理化学方法或者生化处理十分困难。目前，造纸污泥主要进行填埋处理或是废弃物堆放待处理。这些处理方法不仅占用土地，而且还可能污染土壤甚至危及地下水安全。在欧洲，脱水造纸污泥通常采用焚烧方法来实现减量化。然而，焚烧脱水造纸污泥还需要额外耗费能源，还将排放大量废烟废气，需要二次处理，成本高昂、能耗高。因此，有效利用造纸污泥是造纸产业急需解决的问题。技术实现要素：针对目前存在的问题，本发明提供一种含有造纸污泥的聚苯乙烯-硅酸钙保温砂浆及其制备方法。利用碱回收造纸白泥制备硅酸钙颗粒，同时采用微波加热，加热均匀且速度快，同时降低成本。利用造纸污泥制备保温砂浆，既可提高保温砂浆的保温性能和力学性能，代替部分水泥和纤维降低成本，又可消除污泥对生态环境的影响。本发明是通过以下技术方案实现的：一种含有造纸污泥的聚苯乙烯-硅酸钙保温砂浆，包括以下重量份的原料：硫铝酸盐水泥100份，硅酸钙颗粒20-50份，聚苯乙烯颗粒3-5份，油墨造纸污泥5-20份，生态造纸污泥5-20份，碱回收造纸白泥5-20份，纤维素醚0.4-0.6份，引气剂0.2-0.4份，聚羧酸减水剂0.5-0.7份，水40-80份。上述聚苯乙烯颗粒粒径为2-5mm，上述硅酸钙颗粒的平均粒径为10-200μm。上述引气剂为可降低液体表面张力的成分，优选为脂肪族磺酸类、烷基芳基磺酸类和烷基萘磺酸类表面活性剂，更优选为烷基芳基磺酸钠盐，最优选为十二烷基苯磺酸钠。上述保温砂浆中，所述硅酸钙颗粒包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥30-50份，石英砂30-40份，碱回收造纸白泥3-15份，木浆纤维2-10份，水10-20份。上述保温砂浆中，所述硅酸钙颗粒通过制备方法包括以下步骤：(1)水热合成：将原料搅拌均匀并微波加热；(2)烘干：将步骤(1)所得的产物微波烘干；(3)粉磨：将步骤(2)所得产物磨粉即得硅酸钙颗粒。作为优化，步骤(1)所述搅拌速度30-50r/min、加热温度140-160℃、加热时间3-4h，微波加热器功率为400-600W，频率为2450MHz。作为优化，步骤(2)所述的微波烘干是在60-80℃下微波干燥4-6h，微波加热器功率为400-600W，频率为2450MHz。作为优化，步骤(3)所得的硅酸钙颗粒平均粒径为10-200μm。一种含有造纸污泥的聚苯乙烯-硅酸钙保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：(1)碱回收造纸白泥干燥后，过筛，与所述硫铝酸盐水泥、纤维素醚、引气剂混匀得混合粉料；(2)将油墨造纸污泥、生态造纸污泥与水搅拌均匀，加入聚羧酸减水剂，搅拌均匀后得到混合液体；(3)将步骤(1)所得混合粉料加入到步骤(2)所得混合液体中，160-180r/min搅拌3min，加入总量50％的硅酸钙颗粒，120-160r/min搅拌30s，再加入聚苯乙烯颗粒，160-180r/min搅拌10s，120-160r/min搅拌20s，最后加入剩余硅酸钙颗粒，120-160r/min搅拌1min；(4)成型养护即得保温砂浆。上述制备方法中，步骤(1)过筛孔径为200目。上述制备方法中，步骤(2)所述油墨造纸污泥和生态造纸污泥与水在40-60r/min搅拌20min。造纸污泥，属于生物质固体废弃物，含有机纤维素类纤维及惰性填料。根据造纸种类以及木质原料和制备工艺的不同，造纸污泥通常可分为无纤维污泥和含纤维污泥。无纤维污泥的主要分为造纸污泥灰和碱回收白泥，主要成分为碳酸钙，可作为惰性保温材料，粒径5-70μm。含纤维造纸污泥的主要分为生态污泥和油墨污泥，主要成分为60-70％的有机木质纤维素和30-40％起惰性填料作用的无机组分。本发明利用造纸污泥中所含的纤维素类及惰性保温材料，代替部分水泥和石英砂，起胶凝剂和耐热骨架原料的作用。本发明的有益成果是：利用碱回收造纸白泥制备硅酸钙颗粒，既可改善硅酸钙颗粒的保温性能，又可代替部分水泥和石英砂降低成本；同时采用微波加热，加热均匀且速度快，产物均匀无缺陷，能大幅度缩短加热时间，降低能耗，提高生产效率，生产过程消耗碱回收造纸白泥，变废为宝，更加环保。将硅酸钙颗粒取代玻化微珠加入到保温砂浆中，可以改善保温砂浆的力学性能和保温性能，同时可以大幅度降低吸水率。利用造纸污泥中含有的无机保温填料组分和有机木质纤维素，既可改善保温砂浆的保温性能和力学性能，又可代替部分水泥和纤维，降低成本。本发明中保温砂浆使用不同类型的造纸污泥，对不同工艺造纸过程产生的造纸污泥都可以大量直接利用，不需焚烧处理，减少对环境的二次污染，节约能源，变废为宝，消除污泥对生态环境的影响。具体实施方式实施例1含造纸白泥的硅酸钙颗粒制备。(1)按硅酸盐水泥30份、石英砂40份、碱回收造纸白泥3份、木浆纤维10份、水10份称取各原料，将原料微波加热并搅拌均匀，搅拌速度50r/min、温度140℃、时间3h，微波加热器功率为400W，频率为2450MHz；(2)将步骤(1)所得的产物70℃下微波干燥4h，微波加热器功率为600W，频率为2450MHz；(3)将步骤(2)所得产物磨粉至平均粒径为200μm，即得含造纸白泥的硅酸钙颗粒。实施例2含造纸白泥的硅酸钙颗粒制备。(1)按硅酸盐水泥40份、石英砂35份、碱回收造纸白泥10份、木浆纤维6份、水15份称取各原料，将原料微波加热并搅拌均匀，搅拌速度40r/min、温度150℃、时间3h，微波加热器功率为500W，频率为2450MHz；(2)将步骤(1)所得的产物80℃下微波干燥5h，微波加热器功率为500W，频率为2450MHz；(3)将步骤(2)所得产物磨粉至平均粒径为50μm即得含造纸白泥的硅酸钙颗粒。实施例3含造纸白泥的硅酸钙颗粒制备。(1)按硅酸盐水泥50份、石英砂30份、碱回收造纸白泥15份、木浆纤维2份、水20份称取各原料，将原料微波加热并搅拌均匀，搅拌速度40r/min、温度150℃、时间3.5h，微波加热器功率为600W，频率为2450MHz；(2)将步骤(1)所得的产物60℃下微波干燥6h，微波加热器功率为400W，频率为2450MHz；(3)将步骤(2)所得产物磨粉至平均粒径为10μm即得含造纸白泥的硅酸钙颗粒。实施例4含造纸污泥聚苯乙烯-硅酸钙保温砂浆的制备。原料组成：硫铝酸盐水泥100份、含造纸白泥硅酸钙颗粒(平均粒径10μm)20份、聚苯乙烯颗粒(粒径2mm)5份、油墨造纸污泥5份、生态造纸污泥20份、碱回收造纸白泥5份、纤维素醚0.6份、十二烷基苯磺酸钠(引气剂)0.2份、聚羧酸减水剂0.7份、水40份。采用以下步骤制备：(1)将所述碱回收造纸白泥干燥后，过200目筛，将硫铝酸盐水泥、纤维素醚、十二烷基苯磺酸钠分别按重量份称取各原料，混匀得混合粉料；(2)将所述油墨造纸污泥、生态造纸污泥与水在40r/min搅拌20min，加入聚羧酸减水剂，搅拌均匀后得到混合液体；(3)将步骤(1)所得混合粉料加入到步骤(2)所得混合液体中，160r/min搅拌3min，加入总量50％的硅酸钙颗粒，120r/min搅拌30s，再加入聚苯乙烯颗粒，160r/min搅拌10s，120r/min搅拌20s，最后加入剩余硅酸钙颗粒，120r/min搅拌1min；(4)成型养护即得保温砂浆。实施例5含造纸污泥聚苯乙烯-硅酸钙保温砂浆的制备。原料组成：硫铝酸盐水泥100份、硅酸钙颗粒(平均粒径100μm)50份、聚苯乙烯颗粒(粒径5mm)3份、油墨造纸污泥20份、生态造纸污泥5份、碱回收造纸白泥20份、纤维素醚0.4份、十二烷基苯磺酸钠(引气剂)0.4份、聚羧酸减水剂0.5份、水80份。采用以下步骤制备：(1)将所述碱回收造纸白泥干燥后，过200目筛，将硫铝酸盐水泥、纤维素醚、十二烷基苯磺酸钠分别按重量份称取各原料，混匀得混合粉料；(2)将所述油墨造纸污泥、生态造纸污泥与水在60r/min搅拌20min，加入聚羧酸减水剂，搅拌均匀后得到混合液体；(3)将步骤(1)所得混合粉料加入到步骤(2)所得混合液体中，180r/min搅拌3min，加入总量50％的硅酸钙颗粒，160r/min搅拌30s，再加入聚苯乙烯颗粒，180r/min搅拌10s，160r/min搅拌20s，最后加入剩余硅酸钙颗粒，160r/min搅拌1min；(4)成型养护即得保温砂浆。实施例6含造纸污泥聚苯乙烯-硅酸钙保温砂浆的制备。原料组成：硫铝酸盐水泥100份、含造纸白泥硅酸钙颗粒(平均粒径50μm)40份、聚苯乙烯颗粒(粒径5mm)4份、油墨造纸污泥13份、生态造纸污泥13份、碱回收造纸白泥13份、纤维素醚0.5份、十二烷基苯磺酸钠(引气剂)0.3份、聚羧酸减水剂0.6份、水60份。采用以下步骤制备：(1)将所述碱回收造纸白泥干燥后，过200目筛，将硫铝酸盐水泥、纤维素醚、十二烷基苯磺酸钠分别按重量份称取各原料，混匀得混合粉料；(2)将所述油墨造纸污泥、生态造纸污泥与水50r/min搅拌20min，加入聚羧酸减水剂，搅拌均匀后得到混合液体；(3)将步骤(1)所得混合粉料加入到步骤(2)所得混合液体中，170r/min搅拌3min，加入总量50％的硅酸钙颗粒，140r/min搅拌30s，再加入聚苯乙烯颗粒，170r/min搅拌10s，140r/min搅拌20s，最后加入剩余硅酸钙颗粒，140r/min搅拌1min；(4)成型养护即得保温砂浆。对照例含有造纸污泥灰的保温砂浆的制备。参照CN105060824A《一种含有造纸污泥灰的保温砂浆及其制备方法》中所述配方及制备方法，制得产品。性能测试参照GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》的规定，对实施例4-6及对照例制得的保温砂浆进行性能参数测试，性能测试结果如表1所示。表1性能测试结果性能实施例1实施例2实施例3对照例GB/T20473标准抗压/MPa0.810.760.790.71≥0.4线性收缩率/％0.1880.1570.1690.227≤0.3干密度/kg/m3356366347400301～400软化系数0.920.910.880.85≥0.5导热系数/W/(m·K)0.0730.0710.0710.080≤0.085燃烧级别A2A2A2A2A吸水率(％)6.86.56.38-由上表数据可知，通过本发明中制备方法制备的含造纸污泥的保温砂浆，由于采用含造纸污泥的硅酸钙颗粒取代玻化微珠加入到保温砂浆中，改善了保温砂浆的力学性能，抗压性能提升；同时，导热系数较低，展现了良好的保温性能，同时可以降低吸水率。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3