專利名稱：粉煤灰在建筑砂漿中的應用的制作方法
粉煤灰在建筑砂漿中的應用技術領域
本發明屬建筑用砂漿生產技術領域，尤其涉及一種粉煤灰在建筑砂漿中的應用。
技術背景
建筑砂漿是一種量大面廣的建筑材料。砂漿中石灰膏含水50%呈膏狀，難以實現重量計量，而且石灰膏質量不穩定，純水泥砂漿缺乏保水增稠材料，顯得操作性差、易結硬， 現場為改善和易性往往多放水泥，使砂漿質量波動大。砌筑砂漿強度波動大，抹灰層開裂、 滲漏現象屢見不鮮，影響了整個工程質量。
混凝土緩凝劑(英文名稱Retarder),是在混凝土拌制過程中加入的、用以改善新拌和硬化混凝土性能的一種混凝土外加劑，可以延緩混凝土凝結時間而對后期強度無明顯影響。為保證混凝土的流動性符合施工要求，消除預拌混凝土長距離運輸的不利影響，在預拌混凝土中摻加高效減水劑的同時輔以適量保坍劑，以使混凝土在一定時間內達到保塑的要求。緩凝劑主要成分為多羥基化合物、羥基羧酸鹽及其衍生物、高糖木質素磺酸鹽，因其兼有減水作用，也稱緩凝減水劑。使用混凝土保坍劑能夠大幅度降低混凝土的用水量、改善預拌混凝土的工作性、提高混凝土強度、減少水泥用量、延長混凝土的使用壽命，對推動水泥、混凝土生產及應用領域節能減排具有重要和積極的意義。
我國混凝土外加劑年消耗量已超過1000萬噸，其中各種合成混凝土減水劑用量占外加劑總量的65%以上。近年來，隨著混凝土外加劑的廣泛應用，混凝土緩凝劑的研發應用也取得了顯著進展，從最初的糖蜜和木質素磺酸鈣類發展到現在的葡萄糖酸鈉類混凝土緩凝劑。目前我國混凝土緩凝劑年消費量超過30萬噸，其中用量最多的是以葡萄糖酸鈉為主要成分的混凝土緩凝劑。現階段葡萄糖酸鈉主要以玉米淀粉為原料，不但消耗了大量的糧食，而且受玉米價格波動的影響較大。而且葡萄糖酸鈉主要生產工藝中的淀粉制備及葡萄糖結晶、離心分離、烘干等環節，生產能耗高、用水量大，環境污染治理成本高，也大大增加了緩凝劑的生產成本。發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種原料來源廣泛，可再生，成本低， 生產能耗低，長期強度發展穩定，粘結強度高，耐水抗滲性優 良，環保效能顯著的粉煤灰在建筑砂漿中的應用。
為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的。
粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分。
水泥200 400。
稠化粉20 50。
粉煤灰100 130。
砂1200 1500。
緩凝劑2 8。
水250 280。
所述緩凝劑制備方法，按如下步驟依次進行。
(I)將秸桿粉與酸投入水解鍋中進行第一段第一次水解；用液堿對水解液進行中和。
(2)進行減壓濃縮。
(3)加入氧化劑進行第一段氧化。
(4)將氧化后的母液濃縮，結晶或干燥即得目的產物。
作為一種優選方案，本發明所述步驟(I)中，將新的秸桿粉再加入第一段水解濾液中，循環進行第一段第二次水解。
作為另一種優選方案，本發明所述步驟(3)中，所述氧化劑為雙氧水、次氯酸鈉、過硫酸銨及氫溴酸中的一種或兩種以上的混合物。
進一步地，本發明所述步驟(3)中，在完成第一段氧化后接續進行第二段氧化。
更進一步地，本發明在完成第二段氧化后接續進行第三段氧化。
另外，本發明第二段氧化所采用的氧化劑為過碳酸鈉或過硼酸鈉。
其次，本發明第三段氧化所采用的氧化劑為鈀炭催化劑或鈀鉍炭催化劑。
再次，本發明所述步驟(I)中，第一段水解中的秸桿粉與酸的水溶液固液比為 1:2 5. 5 ;水解溫度為120 200°C ;水解壓力為O. 2 1. 6MPa。
本發明第二段水解中的第一段水解剩余物與酸的水溶液固液比1:2 5. 5。
本發明所述步驟(3)中，以折固后糖的重量計，第一段氧化中氧化劑的添加量為 3 5% ;空氣壓力為O. 13 O. 14MPa。
本發明原料來源廣泛，可再生，成本低，生產能耗低，長期強度發展穩定，粘結強度高，耐水抗滲性優良，環保效能顯著，其各項耐久性均優于傳統砂漿。
本發明利用以玉米秸桿為原料制混凝土緩凝劑技術，此項技術代替了用玉米淀粉制造葡萄糖酸鈉在混凝土緩凝劑中的應用。
本發明利用高溫水解技術將秸桿中的半纖維素和纖維素分解為五元糖和六元糖， 利用循環水解方法提高水解液中的糖濃度，同時回收熱量和濃縮糖液。糖液氧化制備葡萄糖酸鈉及糖液的混合物，濃縮干燥即為成品。規模化穩定生產混凝土保坍劑(水劑、粉劑)， 副產的木質素還可用于生產改性木質素磺酸鹽系高效減水劑，殘渣作為燃料使用，實現對玉米秸桿資源的最大化利用。
該項技術與傳統保坍劑生產工藝相比，具有如下特點。
φ原料來源廣泛、可再`生，利用廢棄物資源用利于環保。
原料成本低，該產品的成本僅僅是葡萄糖酸鈉成本的65 70%，是葡萄糖酸鈉售價的50%。
該工藝過程沒有廢氣、廢水、廢渣的排放，廢水全部循環利用，同時熱能得到回收利用，降低了生產能耗指標。制緩凝劑過程中的剩余物木質素經收集處理后絕大部分可用于生產改性木質素磺酸鈉減水劑產品，少量木質素經干燥后作為鍋爐用燃料處理回收熱量。緩凝劑生產過程中產生的副產品得到最大化利用，符合循環經濟模式。
氧化工藝采用氧化劑、貴金屬催化劑復合式催化的空氣氧化法，大大降低了貴金屬催化劑的使用成本，進一步降低了生產成本。
§)此緩凝劑產品中的主要成分葡萄糖酸鈉，同時還含有五元糖的羧酸鈉鹽，五元糖不用分離而直接氧化得到的產品性能指標優于純的葡萄糖酸鈉產品，且減少了成本支出，多元組分具有協同增效的作用。
(6)生產I噸緩凝劑需秸桿2. 5噸。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖1為本發明緩凝劑制備的工藝流程框圖。
具體實施方式
如圖1所示，粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分。
水泥200 400。
稠化粉20 50。
粉煤灰100 130。
砂1200 1500。
緩凝劑2 8。
水250 280。
所述緩凝劑制備方法，按如下步驟依次進行。
(I)將秸桿粉與酸投入水解鍋中進行第一段第一次水解；用液堿對水解液進行中和。
(2)進行減壓濃縮。
(3)加入氧化劑進行第一段氧化。
(4)將氧化后的母液濃縮，結晶或干燥即得目的產物。
本發明所述步驟(I)中，將新的秸桿粉再加入第一段水解濾液中，循環進行第一段第二次水解。
本發明所述步驟(3)中，所述氧化劑為雙氧水、次氯酸鈉、過硫酸銨及氫溴酸中的一種或兩種以上的混合物。
本發明所述步驟(3)中，在完成第一段氧化后接續進行第二段氧化。
本發明在完成第二段氧化后接續進行第三段氧化。
本發明第二段氧化所采用的氧化劑為過碳酸鈉或過硼酸鈉。
本發明第 三段氧化所采用的氧化劑為鈀炭催化劑或鈀鉍炭催化劑。
本發明所述步驟(I)中，第一段水解中的秸桿粉與酸的水溶液固液比為1:2 5.5 ;水解溫度為120 200°C ;水解壓力為O. 2 1. 6MPa。
本發明第二段水解中的第一段水解剩余物與酸的水溶液固液比1:2 5. 5。
本發明所述步驟(3)中，以折固后糖的重量計，第一段氧化中氧化劑的添加量為 3 5% ;空氣壓力為O. 13 O. 14MPa。
(I)水解工藝參數。
第一段水解。
——稻桿與酸的水溶液固液比為1:2 5. 5。
——酸濃度O.1 2%最好。
——水解溫度是120 200度(壓力為O. 2 1. 6MPa)。
-7jC解時間在40 70分鐘最好。
—水解液循環使用次數，水解液循環使用2 5次，可使水解液糖含量達到18 20%。
第二段水解。
——第一段水解剩余物與酸的水溶液固液比1: 2 5. 5。
——酸濃度O. 8 1%最好。
——水解溫度是160 200度(水解壓力為O. 7 1. 6MPa)。
——水解時間在60 80分鐘最好。
—水解液循環使用次數，水解液循環使用2 5次，可使水解液糖含量達到18 20%。
確定工藝參數考核指標為水解液糖的濃度、相對于秸桿干重的提取率。
——用液堿將糖液中和到中性。
(2)濃縮工藝參數。
——蒸餾溫度在75 80度。
——真空度控制在O. 05 O. 06MPa為宜。
——濃縮后糖液的濃度控制在30 35%。
( 3)氧化工藝參數。
第一段氧化。
——混合糖液的濃度28— 30%最好。
——化學氧化劑的種類有雙氧水、次氯酸鈉、過硫酸銨、氫溴酸等，選其中一種或兩種復合使用。
——化學氧化劑的添加量以折固后糖的重量計算為3 5%。
——反應溫度為40 50度。
——反應體系PH值為3 4。
——反應時間為1. 5 2小時。
——通入空氣的壓力為O. 13 O. 14MPa。
第二段氧化。
——化學氧化劑效果及成本綜合最有優勢的有過碳酸鈉、過硼酸鈉。
——化學氧化劑的添加量以折固后糖的重量計算為3 4%。
——反應溫度為55 60度。
——反應體系PH值為7 8。
——反應時間為I 1. 5小時。
——通入空氣的壓力為O. 13 O. 14MPa。
第三段氧化。
——貴金屬催化劑的種類為鈀炭催化劑與鈀鉍炭催化劑。
——貴金屬催化劑的添加量為糖干基量的O. 2 O. 3%。
——反應溫度為55 60度。
——反應體系PH值為8 8. 5。
——反應時間為I 2. 5小時。
——通入空氣的質量，此步通入的空氣必須凈化，否則效果大大變差。
——通入空氣的壓力為O. 14 O. 15MPa。
取樣測定殘糖量合格時停止反應，最佳氧化轉化率可達95%以上，完全可以滿足混凝土緩凝劑的性能要求。
(4)濃縮、結晶、烘干。
將氧化后的母液濃縮到50%含量，冷卻結晶或噴霧干燥得到粉劑混凝土用緩凝劑女口廣叩ο
實施例1。
如圖1所示，粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分。
水泥200。
稠化粉20。
粉煤灰100。
砂1200。
緩凝劑2。
水250。
所述緩凝劑制備方法，按如下步驟依次進行。
粉碎后的秸桿與1. 6%濃度的硫酸按質量比1:5投入水解鍋中，用蒸汽加熱到150 度，保溫水解45分鐘，過濾，濾液再加入新的秸桿粉循環第二次水解，濾渣加入其5倍質量的1. 6%的硫酸溶液，在170度的溫度下水解70分鐘，過濾，濾液再用新的一次水解渣子循環水解得較高濃的糖液。將一段二次水解液與二段二次水解液混合，用液堿中和到中性，然后在80度溫度下，減壓至O. 05—0. 06MPa,將糖液濃縮到30%。加入折固糖量4%的雙氧水， 在50度的溫度下通空氣反應1. 5h，加入折固糖量3%的過碳酸鈉，繼續通空氣，在60度反應lh，滴加液堿保持PH值為7 8，加入糖干基量的O. 3%的鈀炭催化劑，通入凈化的空氣， 在60度反應1. 5h，反應過程中滴加液堿保持PH值為8 8. 5，反應結束后趁熱過濾，回收鈀炭催化劑，將氧化后的母液濃縮到50%含量，然后冷卻結晶或噴霧干燥得到粉劑混凝土用緩凝劑產品。
本發明稠化粉可以通過申請號為200610029357. 8，名稱為“一種稠化粉”的中國專利申請獲得。
實施例2。
如圖1所示，粉煤灰在建筑砂 漿中的應用，其原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分。
水泥400。
稠化粉50。
粉煤灰130。
砂1500。
緩凝劑8。
水280。
所述緩凝劑制備方法，按如下步驟依次進行。
粉碎后的秸桿與O. 2%濃度的硫酸按質量比1:5投入水解鍋中，用蒸汽加熱到145 度，保溫水解50分鐘，過濾，濾液再加入新的秸桿粉循環第二次水解，濾渣加入其5倍質量的O. 2%的硫酸溶液，在175度的溫度下水解60分鐘，過濾，濾液再用新的一次水解渣子循環水解得較高濃的糖液。將一段二次水解液與二段二次水解液混合，用液堿中和到中性，然后在80度溫度下，減壓至O. 05—0. 06MPa,將糖液濃縮到30%。加入折固糖量5%的雙氧水， 在50度的溫度下通空氣反應1. 5h，加入折固糖量3%的過碳酸鈉，繼續通空氣，在60度反應 Ih,滴加液堿保持PH值為7 8，加入糖干基量的O. 25%的鈀炭催化劑，通入凈化的空氣， 在60度反應1. 5h，反應過程中滴加液堿保持PH值為8 8. 5，反應結束后趁熱過濾，回收鈀炭催化劑，將氧化后的母液濃縮到50%含量，然后冷卻結晶或噴霧干燥得到粉劑混凝土用緩凝劑產品。
本發明稠化粉可以通過申請號為200610029357. 8，名稱為“一種稠化粉”的中國專利申請獲得。
實施例3。
如圖1所示，粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分。
水泥250。
稠化粉30。
粉煤灰110。
砂1300。
緩凝劑6。
水260。
所述緩凝劑制備方法，按如下步驟依次進行。
粉碎后的秸桿與O. 4%濃度的硫酸按質量比1:4. 5投入水解鍋中，用蒸汽加熱到 150度，保溫水解45分鐘，過濾，濾液再加入新的秸桿粉循環第二次水解，濾渣加入其5倍質量的O. 4%的硫酸溶液，在175度的溫度下水解70分鐘，過濾，濾液再用新的一次水解渣子循環水解得較高濃的糖液。將一段二次水解液與二段二次水解液混合，用液堿中和到中性， 然后在80度溫度下，減壓至 O. 05—0. 06MPa,將糖液濃縮到30%。加入折固糖量4%的雙氧水，在50度的溫度下通空氣反應1. 5h，加入折固糖量3%的過硼酸鈉，繼續通空氣，在60度反應lh，滴加液堿保持PH值為7 8，加入糖干基量的O. 2%的鈀炭催化劑，通入凈化的空氣，在60度反應1. 5h，反應過程中滴加液堿保持PH值為8 8. 5，反應結束后趁熱過濾，回收鈀炭催化劑，將氧化后的母液濃縮到50%含量，然后冷卻結晶或噴霧干燥得到粉劑混凝土用緩凝劑產品。
本發明稠化粉可以通過申請號為200610029357. 8，名稱為“一種稠化粉”的中國專利申請獲得。
實施例4。
如圖1所示，粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分。
水泥310。
稠化粉42。
粉煤灰113。
砂1350。
緩凝劑5。
水268。
所述緩凝劑制備方法，按如下步驟依次進行。
粉碎后的秸桿與1. 95%濃度的硫酸按質量比1:5投入水解鍋中，用蒸汽加熱到150 度，保溫水解40分鐘，過濾，濾液再加入新的秸桿粉循環第二次水解，濾渣加入其5倍質量的1. 8%的硫酸溶液，在180度的溫度下水解50分鐘，過濾，濾液再用新的一次水解渣子循環水解得較高濃的糖液。將一段二次水解液與二段二次水解液混合，用液堿中和到中性，然后在80度溫度下，減壓至O. 05—0. 06MPa,將糖液濃縮到30%。加入折固糖量4. 5%的雙氧水，在55度的溫度下通空氣反應1. 5h，加入折固糖量4%的過碳酸鈉，繼續通空氣，在60度反應lh，滴加液堿保持PH值為7 8，加入糖干基量的O. 25%的鈀炭催化劑，通入凈化的空氣，在60度反應2h，反應過程中滴加液堿保持PH值為8 8. 5，反應結束后趁熱過濾，回收鈀炭催化劑，將氧化后的母液濃縮到50%含量，然后冷卻結晶或噴霧干燥得到粉劑混凝土用緩凝劑產品。
本發明稠化粉可以通過申請號為200610029357. 8，名稱為“一種稠化粉”的中國專利申請獲得。
實施例5。
如圖1所示，粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分。
水泥310。
稠化粉42。
粉煤灰113。
砂1350。
緩凝劑5。
水268。
所述緩凝劑制備方法，按如下步驟依次進行。
粉碎后的秸桿與O. 2%濃度的硫酸按質量比1:4. 5投入水解鍋中，用蒸汽加熱到 150度，保溫水解50分鐘，過濾，濾液再加入新的秸桿粉循環`第二次水解，濾渣加入其5倍質量的O. 3%的硫酸溶液，在175度的溫度下水解65分鐘，過濾，濾液再用新的一次水解渣子循環水解得較高濃的糖液。將一段二次水解液與二段二次水解液混合，用液堿中和到中性，然后在80度溫度下，減壓至O. 05—0. 06MPa，將糖液濃縮到30%。加入折固糖量3. 5%的雙氧水，在50度的溫度下通空氣反應2h，加入折固糖量4%的過碳酸鈉，繼續通空氣，在55度反應lh，滴加液堿保持PH值為7 8，加入糖干基量的O. 3%的鈀炭催化劑，通入凈化的空氣，在60度反應lh，反應過程中滴加液堿保持PH值為8 8. 5，反應結束后趁熱過濾，回收鈀炭催化劑，將氧化后的母 液濃縮到50%含量，然后冷卻結晶或噴霧干燥得到粉劑混凝土用緩凝劑產品。
本發明稠化粉可以通過申請號為200610029357. 8，名稱為“一種稠化粉”的中國專利申請獲得。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于，原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分水泥200 400 ；稠化粉20 50 ;粉煤灰100 130 ；砂1200 1500緩凝劑2 8 ;水250 280 ；所述緩凝劑制備方法，按如下步驟依次進行(1)將秸桿粉與酸投入水解鍋中進行第一段第一次水解；用液堿對水解液進行中和；(2)進行減壓濃縮；(3)加入氧化劑進行第一段氧化；(4)將氧化后的母液濃縮，結晶或干燥即得目的產物。
2.根據權利要求1所述粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于所述步驟(I)中，將新的秸桿粉再加入第一段水解濾液中，循環進行第一段第二次水解。
3.根據權利要求2所述粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于所述步驟(3)中，所述氧化劑為雙氧水、次氯酸鈉、過硫酸銨及氫溴酸中的一種或兩種以上的混合物。
4.根據權利要求3所述粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于所述步驟(3)中，在完成第一段氧化后接續進行第二段氧化。
5.根據權利要求4所述的粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于在完成第二段氧化后接續進行第三段氧化。
6.根據權利要求4所述粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于第二段氧化所采用的氧化劑為過碳酸鈉或過硼酸鈉。
7.根據權利要求5所述的粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于第三段氧化所采用的氧化劑為鈀炭催化劑或鈀鉍炭催化劑。
8.根據權利要求6或7所述粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于所述步驟(I) 中，第一段水解中的秸桿粉與酸的水溶液固液比為1:2 5. 5 ;水解溫度為120 200°C;水解壓力為O. 2 1. 6MPa。
9.根據權利要求8所述粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于第二段水解中的第一段水解剩余物與酸的水溶液固液比1:2 5. 5。
10.根據權利要求9所述的粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其特征在于所述步驟(3) 中，以折固后糖的重量計，第一段氧化中氧化劑的添加量為3 5% ;空氣壓力為O. 13 O.14MPa。
全文摘要
本發明屬建筑用砂漿生產技術領域，尤其涉及一種粉煤灰在建筑砂漿中的應用，其原料物以kg/m3計，包括如下重量比的組分水泥200～400；稠化粉20～50；粉煤灰100～130；砂1200～1500；緩凝劑2～8；水250～280；緩凝劑的制備方法(1)將秸稈粉與酸投入水解鍋中進行第一段第一次水解；用液堿對水解液進行中和；(2)進行減壓濃縮；(3)加入氧化劑進行第一段氧化；(4)將氧化后的母液濃縮。本發明成本低，生產能耗低，長期強度發展穩定，粘結強度高，耐水抗滲性優良，環保效能顯著。
文檔編號C04B28/00GK103058594SQ201310003420
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月6日 優先權日2013年1月6日
發明者韓兆云, 高亮 申請人:韓兆云