一种基于电厂炉渣的水泥制品及其生产工艺的制作方法

本发明涉及水泥制品制备，具体涉及一种基于电厂炉渣的水泥制品及其生产工艺。

背景技术：

1、电厂的燃煤锅炉在其运行过程中会产生大量的炉渣，炉渣不但会占用大量的土地，也会对地下水和生态环境带来一定的污染。将电厂炉渣应用到建筑材料领域中，是其资源化利用的一个重要方面。目前，国内对炉渣在建材领域中应用比较多的有隔墙板、混凝土空心砌块、混凝土掺合料、水泥混合材等产品。利用电场炉渣作为原料制备水泥制品，能够降低炉渣对环境的影响，达到再使用的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于电厂炉渣的水泥制品及其生产工艺，解决的现阶段水泥制品的强度不够，受到外力作用下易出现断裂。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，具体包括如下步骤：

4、称取如下重量份原料：水泥1200-1500份、水360-400份、改性填料15-20份、电厂炉渣200-220份和石英砂400-600份，将原料混合均匀，加入模具中，在相对湿度95％的条件下，养护72-75h后，再在温度为21-23℃的条件下，浸没在水中养护21天，烘干，制得水泥制品。

5、进一步，所述的改性填料由如下步骤制成：

6、步骤a1：将聚乙烯醇溶于二甲基亚砜中，加入丙烯酸、对甲基苯磺酸和甲苯，在转速为120-150r/min，温度为100-110℃的条件下，进行反应3-5h，制得中间体1；

7、步骤a2：将中间体1、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵和去离子水混合均匀，通入氮气保护，在转速为150-200r/min，温度为55-60℃的条件下，搅拌并加入过硫酸钾，进行反应3-5h，制得中间体2；

8、步骤a3：将全氨基-β-环糊精溶于dmf中，在转速为150-200r/min，温度为3-5℃的条件下，搅拌并加入改性添加剂，进行反应3-5h，制得改性环糊精，将改性环糊精溶于dmf中，在转速为120-150r/min，温度为40-50℃的条件下，加入中间体2，进行反应4-6h后，减压蒸馏去除dmf，制得改性填料。

9、进一步，步骤a1所述的丙烯酸的用量为聚乙烯醇质量3-5％，对甲基苯磺酸的用量为丙烯酸质量6％。

10、进一步，步骤a2所述的中间体1、丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的质量比为5:1:0.2，过硫酸钾的用量为中间体1、丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵质量和的0.2-0.3％。

11、进一步，步骤a3所述的全氨基-β-环糊精上的氨基和改性添加剂的摩尔比为1:1，改性环糊精和中间体2的质量比为1:5。

12、进一步，所述的改性添加剂由如下步骤制成：

13、步骤b1：将八甲基环四硅氧烷、1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚、四甲基氢氧化铵和二甲亚砜混合均匀，通入氮气保护，在转速为200-300r/min，温度为90-95℃的条件下，进行反应2-4h，制得中间体3，将对羟基苯甲醛溶于无水乙醇中，在转速为150-200r/min，温度为40-50℃的条件下，搅拌并加入中间体3，进行反应4-6h，制得中间体4；

14、步骤b2：将中间体4、碳酸乙烯酯、碳酸钾和dmf混合均匀，通入氮气保护，在温度为155-165℃的条件下，进行反应2-3h后，加入氢氧化钠溶液，制得中间体5，将中间体5、ε-己内酯和异辛酸亚锡混合均匀，通入氮气保护，在转速为120-150r/min，温度为135-145℃的条件下，进行反应20-25h，制得中间体6；

15、步骤b3：将中间体6和二苯基甲烷二异氰酸酯混合，通入氮气保护，在转速为150-200r/min，温度为80-85℃的条件下，进行反应1-1.5h后，加入1,4-丁二醇、二月桂酸二丁基锡和n,n-二甲基乙酰胺，继续反应10-15min，制得改性添加剂。

16、进一步，步骤b1所述的八甲基环四硅氧烷和1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚的摩尔比为1.5:1，四甲基氢氧化铵的用量为八甲基环四硅氧烷和1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚质量和0.4-0.6％，对羟基苯甲醛和中间体3的摩尔比为2:1。

17、进一步，步骤b2所述的中间体4、碳酸乙烯酯、碳酸钾和dmf的用量比为15g:6.5g:1.82g:100ml，中间体5和ε-己内酯的质量比为5:8-10，异辛酸亚锡的用量为中间体5和ε-己内酯质量和的0.3-0.5％。

18、进一步，步骤b3所述的中间体6、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为1:1.85:0.75，二月桂酸二丁基锡的用量为中间体6、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇质量和的0.005％，n,n-二甲基乙酰胺的用量为中间体6、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇质量和的5-10％。

19、本发明的有益效果：本发明制备的一种基于电厂炉渣的水泥制品包括如下原料水泥、水、改性填料、电厂炉渣和石英砂，改性填料以聚乙烯醇和丙烯酸为原料，在对甲基苯磺酸的作用下，聚乙烯醇上的羟基和丙烯酸上的羧基酯化，制得中间体1，将中间体1、丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵聚合，形成聚丙烯酰胺链段，制得中间体2，将全氨基-β-环糊精与改性添加剂在低温条件下，全氨基-β-环糊精上的氨基和改性添加剂上的一个异氰酸酯基反应，再加入中间体2，使得中间体2上的羟基和另一个异氰酸酯基反应，形成核壳结构，内核为环糊精空腔，环糊精空腔的外部包覆有弹性体结构，但形体结构表面包覆有聚乙烯醇结构，有效的避免的弹性体在受到水浸泡时出现水解，导致水泥制品强度下降，表面含有阳离子聚酰胺结构能够增加改性填料与水泥的配合效果，改性添加剂以八甲基环四硅氧烷和1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚为原料进行反应，形成双氨基封端聚硅氧烷，制得中间体3，将对羟基苯甲醛和中间体3反应，使得对羟基苯甲醛上的醛基和中间体3上的氨基反应，制得中间体4，将中间体4和碳酸乙烯酯反应，形成醇封端，制得中间体5，将中间体5和ε-己内酯反应，以中间体5为反应端形成聚己内酯，制得中间体6，将中间体6和二苯基甲烷二异氰酸酯反应，形成预聚体，制得改性添加剂，该改性添加剂为弹性体结构，能够增加水泥制品的韧性。

技术特征：

1.一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：所述的改性填料由如下步骤制成：

3.根据权利要求2所述的一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：步骤a1所述的丙烯酸的用量为聚乙烯醇质量3-5％，对甲基苯磺酸的用量为丙烯酸质量6％。

4.根据权利要求2所述的一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：步骤a2所述的中间体1、丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的质量比为5:1:0.2，过硫酸钾的用量为中间体1、丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵质量和的0.2-0.3％。

5.根据权利要求2所述的一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：步骤a3所述的全氨基-β-环糊精上的氨基和改性添加剂的摩尔比为1:1，改性环糊精和中间体2的质量比为1:5。

6.根据权利要求1所述的一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：所述的改性添加剂由如下步骤制成：

7.根据权利要求6所述的一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：步骤b1所述的八甲基环四硅氧烷和1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚的摩尔比为1.5:1，四甲基氢氧化铵的用量为八甲基环四硅氧烷和1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚质量和0.4-0.6％，对羟基苯甲醛和中间体3的摩尔比为2:1。

8.根据权利要求6所述的一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：步骤b2所述的中间体4、碳酸乙烯酯、碳酸钾和dmf的用量比为15g:6.5g:1.82g:100ml，中间体5和ε-己内酯的质量比为5:8-10，异辛酸亚锡的用量为中间体5和ε-己内酯质量和的0.3-0.5％。

9.根据权利要求6所述的一种基于电厂炉渣的水泥制品的生产工艺，其特征在于：步骤b3所述的中间体6、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为1:1.85:0.75，二月桂酸二丁基锡的用量为中间体6、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇质量和的0.005％，n,n-二甲基乙酰胺的用量为中间体6、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇质量和的5-10％。

10.一种基于电厂炉渣的水泥制品，其特征在于：根据权利要求1-9任一所述的生产工艺生产而成。

技术总结
本发明公开了一种基于电厂炉渣的水泥制品及其生产工艺，该水泥制品包括如下重量份原料：水泥1200‑1500份、水360‑400份、改性填料15‑20份、电厂炉渣200‑220份和石英砂400‑600份，改性填料为核壳结构，内核为环糊精空腔，环糊精空腔的外部包覆有弹性体结构，弹性体结构表面包覆有聚乙烯醇结构，有效的避免的弹性体在受到水浸泡时出现水解，导致水泥制品强度下降，表面含有阳离子聚酰胺结构能够增加改性填料与水泥的配合效果，改性添加剂为弹性体结构，能够增加水泥制品的韧性，使得水泥的机械性能提升。

技术研发人员：温彦博,温隆,张欣,温喜平
受保护的技术使用者：陕西龙湘科创节能环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15