一种赤泥保温板材及其制备方法与流程

本发明属于工业固废处理，具体来讲，涉及一种赤泥保温板材及其制备方法。

背景技术：

1、赤泥是氧化铝生产过程中产生的固体废渣，我国各铝厂每年排放赤泥一千多万吨，大都将赤泥在堆场堆放，筑坝湿法堆存或赤泥干燥脱水后干法堆存。赤泥的堆存不仅占用大量土地和农田，晒干的赤泥形成的粉尘到处飞扬，破坏生态环境,造成严重污染，赤泥中的许多可利用成分还得不到合理利用，造成了资源的二次浪费。随着铝工业的发展和铝土矿石品位的降低，赤泥量将越来越大，因此赤泥的综合利用正成为日益重要的研究课题，倍受各国科技工作者的关注。

2、目前对于赤泥的利用方法主要包括有价金属的回收、制作硅肥以及制作新型建筑材料，在制作新型建筑材料中，利用赤泥生产制备保温板材是一种重要途径。然而由于赤泥的碱性较强，钠含量相对较高，会导致赤泥在生产过程中的掺加量受到限制，且由于赤泥本身活性有限，其生产的保温材料性能一般。因此，为提高赤泥保温板材性能，增加赤泥的使用掺量，本发明提出一种赤泥保温板材及其制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术问题和不足，本发明提供了一种赤泥保温板材及其制备方法。

2、基于上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种赤泥保温板材，包括以下重量份的原料：赤泥100份、氢氧化铝凝胶悬浊液3～5份、活性纳米二氧化硅乳浊液3～5份、石膏8～12份、水泥15～20份、改性聚醚砜纤维5～10份、改性淀粉溶液38～49份。

4、优选地，所述氢氧化铝凝胶悬浊液的含固量为20%～40%。

5、优选地，所述活性纳米二氧化硅乳浊液中活性纳米二氧化硅的含量为15%～30%。

6、优选地，所述改性淀粉溶液由氯酸钾、纳米铜粉、淀粉加入水中超声混匀制得。

7、更优选地，所述氯酸钾、纳米铜粉、淀粉和水的质量比为（2～4）:（1～2）:（5～8）:（30～35）。

8、优选地，所述改性聚醚砜纤维由以下方法制得：在聚醚砜表面雾化喷洒sio2/casio3乳浊液，烘干后切割成短纤维，即得改性聚醚砜纤维。

9、更优选地，所述聚醚砜和sio2/casio3乳浊液的质量比为（5～10）:（15～20）。

10、更优选地，所述短纤维长度为3～10mm。

11、更优选地，所述sio2/casio3乳浊液由以下方法制得：将纳米二氧化硅和纳米硅酸钙滴加入极性溶剂中，同时进行超声分散，即得sio2/casio3乳浊液。

12、更优选地，所述超声分散时间至滴加完成后5～10min。

13、更优选地，所述极性溶剂为dmac、nmp、dmf中的任意一种。

14、第二方面，本发明提供了一种赤泥保温板材的制备方法，包括以下步骤：

15、（1）将纳米二氧化硅和纳米硅酸钙超声分散于极性溶剂中制得sio2/casio3乳浊液，在聚醚砜表面雾化喷洒sio2/casio3乳浊液，烘干后切割成短纤维制得改性聚醚砜纤维；

16、（2）将氯酸钾、纳米铜粉、淀粉加入水中超声混匀制得制得改性淀粉溶液；

17、（3）将赤泥、石膏、水泥、改性聚醚砜纤维混合均匀后，加入改性淀粉溶液、氢氧化铝凝胶悬浊液、活性纳米二氧化硅乳浊液，搅拌均匀形成浆料；

18、（4）将浆料成型，蒸压养护，冷却至室温，即得赤泥保温板材。

19、进一步地，步骤（4）中所述蒸压养护的升温速率为20～30℃/h，养护温度为170～210℃。

20、进一步地，步骤（4）中所述蒸压养护的压力为2～3mpa，时长为12～16h。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

22、1. 本发明通过聚醚砜纤维改性，在纤维体系上加入晶核类物质，促进硅钙板基于纤维中的晶核进行生长，提高了纤维和保温板粉料的结合性，提高了保温板的整体性能。同时对纤维长度进行了控制，以避免纤维过长影响分散均匀性，导致保温板强度不一致，纤维过短则对保温板力学性能增强效果变差。

23、2. 本发明采用改性淀粉溶液，溶液中的氯酸钾在缓慢升温条件下，逐渐分解出氧气，增加保温板浆体自身的含气量，进一步降低生成保温板的密度和其本身结构的均匀稳定性；同时，溶液中的纳米铜粉对生成的氧气进行内部吸收，保证了保温材料的保温性能，并且纳米铜粉可以很好的起到润滑浆体和淀粉的作用，提高浆料的易滑性和匀质性；另外，溶液中的淀粉在170～210℃温度条件下生成英国胶，较好的增加了保温板材整体的韧性和抗裂能力，也能很好的约束内部气泡的外溢以及气体生成和吸收的反应速度，维持保温板材具有很好的均匀细密的内部孔结构。

24、3. 本发明利用蒸汽养护，促进了反应的快速发生，通过控制升温速率，确保最佳的反应速率、气体生成速率，有效改善保温板的密度和结构均匀性；通过最高温度的控制、养护压力的控制确保反应稳定持续进行，达到最佳的保温板性能。

25、4. 本发明利用赤泥、石膏之间发生反应时生成低密度的硅酸钙结构，以及其他组分的结合，实现了赤泥在保温板材的资源化利用技术，同时提高了保温板材的性能。

技术特征：

1.一种赤泥保温板材，其特征在于，包括以下重量份的原料：赤泥100份、氢氧化铝凝胶悬浊液3～5份、活性纳米二氧化硅乳浊液3～5份、石膏8～12份、水泥15～20份、改性聚醚砜纤维5～10份、改性淀粉溶液38～49份。

2.如权利要求1所述的赤泥保温板材，其特征在于，所述改性淀粉溶液由氯酸钾、纳米铜粉、淀粉和水按照质量比为（2～4）:（1～2）:（5～8）:（30～35）在超声中混匀制得。

3.如权利要求1所述的赤泥保温板材，其特征在于，所述改性聚醚砜纤维由以下方法制得：在聚醚砜表面雾化喷洒sio2/casio3乳浊液，烘干后切割成短纤维，即得改性聚醚砜纤维，其中聚醚砜和sio2/casio3乳浊液的质量比为（5～10）:（15～20）。

4.如权利要求3所述的赤泥保温板材，其特征在于，所述sio2/casio3乳浊液由以下方法制得：将纳米二氧化硅和纳米硅酸钙滴加入极性溶剂中，同时进行超声分散，即得sio2/casio3乳浊液，其中，所述极性溶剂为dmac、nmp、dmf中的任意一种。

5.如权利要求1所述的赤泥保温板材，其特征在于，所述氢氧化铝凝胶悬浊液的含固量为20%～40%；所述活性纳米二氧化硅乳浊液中活性纳米二氧化硅的含量为15%～30%。

6.如权利要求1-5任一所述的赤泥保温板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的赤泥保温板材的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述蒸压养护的升温速率为20～30℃/h，养护温度为170～210℃。

8.如权利要求6所述的赤泥保温板材的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述蒸压养护的压力为2～3mpa，时长为12～16h。

技术总结本发明属于工业固废处理技术领域，公开了一种赤泥保温板材及其制备方法。所述赤泥保温板材包括以下重量份的原料：赤泥100份、氢氧化铝凝胶悬浊液3～5份、活性纳米二氧化硅乳浊液3～5份、石膏8～12份、水泥15～20份、改性聚醚砜纤维5～10份、改性淀粉溶液38～49份。制备方法包括：制备改性聚醚砜纤维、改性淀粉溶液，将赤泥、石膏、水泥、改性聚醚砜纤维混合均匀后，加入改性淀粉溶液、氢氧化铝凝胶悬浊液、活性纳米二氧化硅乳浊液，搅拌均匀形成浆料，浆料成型，蒸压养护，冷却至室温，即得赤泥保温板材。本发明实现了赤泥在保温板材的资源化利用技术，同时提高了保温板材的性能。技术研发人员：张传银,李伟,马炎,王学振,张宏泽,刘举,赵盈睿,陈留刚,李建伟受保护的技术使用者：新特新材料集团（河南）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27