一种耐候型静态破碎剂的制备方法与流程

文档序号:11244409阅读:308来源:国知局

本发明公开了一种耐候型静态破碎剂的制备方法,属于破碎剂制备技术领域。



背景技术:

静态破碎剂是一种利用材料膨胀力达到破碎切割脆性介质的新材料,可广泛应用于岩石和混凝土破碎,以及石材及各种贵重脆性材料的切割和开采中。具有无冲击波、无震动、无飞石、无噪音及无有害气体危害的特点。

静态破碎剂是一种含有铝、镁、钙、铁、氧、硅、钦等元素的物质,属于非燃、非爆、无毒物品,用适量水调成流动浆体,直接装入炮孔中,经水化后,产生巨大膨胀压力,并施加给孔壁,将混凝土构筑物或岩石悄悄地破碎。

现有的静态破碎剂的主要成分是氧化钙,氧化钙与水反应生成氢氧化钙是静态破碎剂产生膨胀压力的来源。氧化钙价格便宜,材料来源丰富,所以合理地使用静态破碎剂,可以获得较好的技术经济效益。但是这类破碎剂也存在一些不足,主要是静态破碎剂的水化反应速度缓慢,通常需要经过数小时甚至十几小时才能起到破碎效果,破碎效率较低,此外,静态破粹剂的破碎效果受环境温度、水温、水灰比等影响较大。因此,亟待开发一种反应速度适中、破碎效果好的静态破碎剂。



技术实现要素:

本发明主要解决的技术问题:针对现有静态破碎剂的水化反应速度缓慢,破碎效率较低,且破碎效果受环境温度、水温、水灰比影响较大的缺陷,提供了一种耐候型静态破碎剂的制备方法。

为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:

(1)将丙烯酸单体与去离子水在冰水浴中等质量比混合,再在氮气气氛下,调节ph至6.5~7.0,制备得基体混合液;

(2)按重量份数计,分别称量45~50份基体混合液、10~15份质量分数为0.5%双氧水、10~15份维生素c和25~30份n,n’-亚甲基双丙烯酸胺搅拌混合,经加热后过滤得滤渣,再将滤渣干燥,得多孔吸水树脂,按质量比1:1:10,将纳米铁粉、纳米铝粉和多孔吸水树脂混合球磨,得混合球磨粉末;

(3)按质量比1:10,将质量分数为1%磷酸溶液滴加至质量浓度50g/l氢氧化钙浆料中,滴加完成后搅拌混合得混合物,再按1l/min通入速率,向混合物中持续通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体;

(4)待持续通入45~60min后,停止通入气体并升温至85~90℃,再次按通入速率2l/min通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,保温反应25~30min后,静置冷却至室温,过滤得滤饼,即为纳米碳酸钙;

(5)将纳米碳酸钙置于马弗炉中,经煅烧后静置冷却至室温,得煅烧粉末,按重量份数计,分别称取45~50份煅烧粉末、5~10份氯化钠和15~20份混合球磨粉末混合球磨并过200目筛,得破碎剂基体粉末,将破碎剂基体粉末压制脱模并收集坯料,干燥后静置冷却至室温,即可制备得一种耐候型静态破碎剂。

步骤(1)所述的调节ph采用的是质量分数为30%氢氧化钠溶液。

步骤(3)所述的磷酸溶液滴加速率为1ml/min。

步骤(4)所述的纳米碳酸钙煅烧温度为1100~1200℃。

步骤(5)所述的破碎剂基体粉末压制采用的压力为25~30mpa。

本发明的有益效果是:

(1)本发明通过制备的吸水树脂,将铁粉和铝粉负载至吸水树脂孔隙中,当破碎剂与水调后,由于破碎剂内部吸水树脂吸收水分进行膨胀,形成原电池结构,其内部吸附的铁粉及铝粉作为正反电极,氯化钠溶液作为原电池电解质溶液,在空气掺入后形成电化学腐蚀反应,使破碎剂内部铁粉与铝粉发生氧化反应并释放大量热量,提供破碎剂反应所需热量,改善破碎剂水化速率,从而增强破碎剂破碎效率;

(2)本发明破碎剂使用过程中,其自身可释放热量,不收外部环境温度的影响,可适用于各种温度环境,同时本发明破碎剂与水混合后通过吸水树脂为主体,主体物质较为分散,在与水充分混合后,不易聚集,同时本发明制备的纳米碳酸钙结构细微且粒径均一,在水化析出时,可使水化空间增加,水化更充分,能有效保证破碎工作的平稳进行。

具体实施方式

首先将三口烧瓶置于0~5℃冰水浴中,并按质量比1:1,将丙烯酸单体与去离子水混合并置于三口烧瓶中,搅拌混合并通氮气排除空气,随后在氮气气氛下,将三口烧瓶置于室温下,用质量分数为30%氢氧化钠溶液滴加至三口烧瓶中,调节ph至6.5~7.0后,保温搅拌10~15min,制备得基体混合液,按重量份数计,分别称量45~50份基体混合液、10~15份质量分数为0.5%双氧水、10~15份维生素c和25~30份n,n’-亚甲基双丙烯酸胺置于三口烧瓶中,在45~55℃下水浴加热3~5h,待水浴加热完成后,过滤得滤渣并真空冷冻干燥,制备得多孔吸水树脂,再按质量比1:1:10,将纳米铁粉、纳米铝粉和多孔吸水树脂置于球磨罐中,在350~400r/min下球磨3~5h后,过150目筛,得混合球磨粉末,再选取质量浓度为50g/l氢氧化钙浆料并置于三口烧瓶中,在35~45℃水浴搅拌下搅拌混合25~30min,待搅拌混合完成后,按质量比1:10,将质量分数为1%磷酸溶液滴加至三口烧瓶中,控制滴加速率为1ml/min,待滴加完成后,搅拌混合得混合物,将混合物保温反应25~30min,待保温反应完成后,向三口烧瓶中持续通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,控制通入速率为1l/min,待持续通入反应45~60min后,停止通入气体并升温加热至85~90℃,再次通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,控制通入速率为2l/min,保温反应25~30min后,停止通入气体并静置冷却至室温,过滤得滤饼,即为纳米碳酸钙,将纳米碳酸钙置于120~150℃马弗炉中,按10℃/min升温至1100~1200℃,保温煅烧2~3h后,静置冷却至室温,得煅烧粉末,再按重量份数计,分别称取45~50份煅烧粉末、5~10份氯化钠、15~20份混合球磨粉末置于球磨罐中,在350~400r/min下球磨3~5h后,过200目筛,得破碎剂基体粉末,最后将破碎剂基体粉末置于模具中,在室温下以25~30mpa压力压制处理5~10min,待压制完成后,脱模得坯料,在85~90℃下干燥6~8h后,静置冷却至室温,即可制备得一种耐候型静态破碎剂。

实例1

首先将三口烧瓶置于0℃冰水浴中,并按质量比1:1,将丙烯酸单体与去离子水混合并置于三口烧瓶中,搅拌混合并通氮气排除空气,随后在氮气气氛下,将三口烧瓶置于室温下,用质量分数为30%氢氧化钠溶液滴加至三口烧瓶中,调节ph至6.5后,保温搅拌10min,制备得基体混合液,按重量份数计,分别称量45份基体混合液、10份质量分数为0.5%双氧水、10份维生素c和25份n,n’-亚甲基双丙烯酸胺置于三口烧瓶中,在45℃下水浴加热3h,待水浴加热完成后,过滤得滤渣并真空冷冻干燥,制备得多孔吸水树脂,再按质量比1:1:10,将纳米铁粉、纳米铝粉和多孔吸水树脂置于球磨罐中,在350r/min下球磨3h后,过150目筛,得混合球磨粉末,再选取质量浓度为50g/l氢氧化钙浆料并置于三口烧瓶中,在35℃水浴搅拌下搅拌混合25min,待搅拌混合完成后,按质量比1:10,将质量分数为1%磷酸溶液滴加至三口烧瓶中,控制滴加速率为1ml/min,待滴加完成后,搅拌混合得混合物,将混合物保温反应25min,待保温反应完成后,向三口烧瓶中持续通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,控制通入速率为1l/min,待持续通入反应45min后,停止通入气体并升温加热至85℃,再次通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,控制通入速率为2l/min,保温反应25min后,停止通入气体并静置冷却至室温,过滤得滤饼,即为纳米碳酸钙,将纳米碳酸钙置于120℃马弗炉中,按10℃/min升温至1100℃,保温煅烧2h后,静置冷却至室温,得煅烧粉末,再按重量份数计,分别称取45份煅烧粉末、5份氯化钠、15份混合球磨粉末置于球磨罐中,在350r/min下球磨3h后,过200目筛,得破碎剂基体粉末,最后将破碎剂基体粉末置于模具中,在室温下以25mpa压力压制处理5min,待压制完成后,脱模得坯料,在85℃下干燥6h后,静置冷却至室温,即可制备得一种耐候型静态破碎剂。

首先采用钻孔机对待爆破的岩石进行钻孔,控制钻孔直径为10cm、孔深为120cm、孔间距为30cm,待钻孔完成后,将孔内清理干净,随后按质量比1:5,将水与本发明制得的耐候型静态破碎剂搅拌混合3min后出料,将出料物灌入清理干净的钻孔内,同时用木棍将出料物捣实,在全部钻孔灌注完成后,用塞子封堵钻孔口,并放置6h,待出料物在钻孔内反应产生膨胀压力使岩石开裂后,再利用挖掘机装运破碎的岩石即可。经检测,本发明制得的耐候型静态破碎剂水化反应速度快,破碎效率较使用传统静态破碎剂提高了50%,同时本发明破碎剂在水化反应后产生的膨胀压力较大,可达55mpa,破碎效果显著。

实例2

首先将三口烧瓶置于3℃冰水浴中,并按质量比1:1,将丙烯酸单体与去离子水混合并置于三口烧瓶中,搅拌混合并通氮气排除空气,随后在氮气气氛下,将三口烧瓶置于室温下,用质量分数为30%氢氧化钠溶液滴加至三口烧瓶中,调节ph至6.8后,保温搅拌13min,制备得基体混合液,按重量份数计,分别称量48份基体混合液、13份质量分数为0.5%双氧水、13份维生素c和28份n,n’-亚甲基双丙烯酸胺置于三口烧瓶中,在50℃下水浴加热4h,待水浴加热完成后,过滤得滤渣并真空冷冻干燥,制备得多孔吸水树脂,再按质量比1:1:10,将纳米铁粉、纳米铝粉和多孔吸水树脂置于球磨罐中,在375r/min下球磨4h后,过150目筛,得混合球磨粉末,再选取质量浓度为50g/l氢氧化钙浆料并置于三口烧瓶中,在40℃水浴搅拌下搅拌混合28min,待搅拌混合完成后,按质量比1:10,将质量分数为1%磷酸溶液滴加至三口烧瓶中,控制滴加速率为1ml/min,待滴加完成后,搅拌混合得混合物,将混合物保温反应28min,待保温反应完成后,向三口烧瓶中持续通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,控制通入速率为1l/min,待持续通入反应53min后,停止通入气体并升温加热至88℃,再次通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,控制通入速率为2l/min,保温反应28min后,停止通入气体并静置冷却至室温,过滤得滤饼,即为纳米碳酸钙,将纳米碳酸钙置于135℃马弗炉中,按10℃/min升温至1150℃,保温煅烧2h后,静置冷却至室温,得煅烧粉末,再按重量份数计,分别称取48份煅烧粉末、8份氯化钠、18份混合球磨粉末置于球磨罐中,在375r/min下球磨4h后,过200目筛,得破碎剂基体粉末,最后将破碎剂基体粉末置于模具中,在室温下以28mpa压力压制处理8min,待压制完成后,脱模得坯料,在88℃下干燥7h后,静置冷却至室温,即可制备得一种耐候型静态破碎剂。

首先采用钻孔机对待爆破的岩石进行钻孔,控制钻孔直径为8cm、孔深为85cm、孔间距为25cm,待钻孔完成后,将孔内清理干净,随后按质量比1:4,将水与本发明制得的耐候型静态破碎剂搅拌混合4min后出料,将出料物灌入清理干净的钻孔内,同时用木棍将出料物捣实,在全部钻孔灌注完成后,用塞子封堵钻孔口,并放置5h,待出料物在钻孔内反应产生膨胀压力使岩石开裂后,再利用挖掘机装运破碎的岩石即可。经检测,本发明制得的耐候型静态破碎剂水化反应速度快,破碎效率较使用传统静态破碎剂提高了43%,同时本发明破碎剂在水化反应后产生的膨胀压力较大,可达53mpa,破碎效果显著。

实例3

首先将三口烧瓶置于5℃冰水浴中,并按质量比1:1,将丙烯酸单体与去离子水混合并置于三口烧瓶中,搅拌混合并通氮气排除空气,随后在氮气气氛下,将三口烧瓶置于室温下,用质量分数为30%氢氧化钠溶液滴加至三口烧瓶中,调节ph至7.0后,保温搅拌15min,制备得基体混合液,按重量份数计,分别称量50份基体混合液、15份质量分数为0.5%双氧水、15份维生素c和30份n,n’-亚甲基双丙烯酸胺置于三口烧瓶中,在55℃下水浴加热5h,待水浴加热完成后,过滤得滤渣并真空冷冻干燥,制备得多孔吸水树脂,再按质量比1:1:10,将纳米铁粉、纳米铝粉和多孔吸水树脂置于球磨罐中,在400r/min下球磨5h后,过150目筛,得混合球磨粉末,再选取质量浓度为50g/l氢氧化钙浆料并置于三口烧瓶中,在45℃水浴搅拌下搅拌混合30min,待搅拌混合完成后,按质量比1:10,将质量分数为1%磷酸溶液滴加至三口烧瓶中,控制滴加速率为1ml/min,待滴加完成后,搅拌混合得混合物,将混合物保温反应30min,待保温反应完成后,向三口烧瓶中持续通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,控制通入速率为1l/min,待持续通入反应60min后,停止通入气体并升温加热至90℃,再次通入二氧化碳和氮气等体积的混合气体,控制通入速率为2l/min,保温反应30min后,停止通入气体并静置冷却至室温,过滤得滤饼,即为纳米碳酸钙,将纳米碳酸钙置于150℃马弗炉中,按10℃/min升温至1200℃,保温煅烧3h后,静置冷却至室温,得煅烧粉末,再按重量份数计,分别称取50份煅烧粉末、10份氯化钠、20份混合球磨粉末置于球磨罐中,在400r/min下球磨5h后,过200目筛,得破碎剂基体粉末,最后将破碎剂基体粉末置于模具中,在室温下以30mpa压力压制处理10min,待压制完成后,脱模得坯料,在90℃下干燥8h后,静置冷却至室温,即可制备得一种耐候型静态破碎剂。

首先采用钻孔机对待爆破的岩石进行钻孔,控制钻孔直径为10cm、孔深为120cm、孔间距为30cm,待钻孔完成后,将孔内清理干净,随后按质量比1:5,将水与本发明制得的耐候型静态破碎剂搅拌混合5min后出料,将出料物灌入清理干净的钻孔内,同时用木棍将出料物捣实,在全部钻孔灌注完成后,用塞子封堵钻孔口,并放置6h,待出料物在钻孔内反应产生膨胀压力使岩石开裂后,再利用挖掘机装运破碎的岩石即可。经检测,本发明制得的耐候型静态破碎剂水化反应速度快,破碎效率较使用传统静态破碎剂提高了50%,同时本发明破碎剂在水化反应后产生的膨胀压力较大,可达55mpa,破碎效果显著。

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