一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。具体先将至少包括23.5wt％纤维素的秸秆浸泡在改性液中50min以上，干燥得到改性秸秆，再将原料混合烧结制备出烧结砖；所述改性液中包括0.05mol/L～10mol/L且分子量≤220的极性有机酸，改性液的pH＝3.5～6.5；所述原料包括质量比为40份～100份的页岩、20份～60份的改性秸秆和10份～50份的工业废渣。本发明专利技术能够去除秸秆中的部分有机杂质和无机质，在保证秸秆的结构强度和韧性的前提下提升秸秆的孔隙率，使得其它烧结组分更容易渗入秸秆中，提升烧结砖的机械强度和孔隙率。砖的机械强度和孔隙率。砖的机械强度和孔隙率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，更具体地说，涉及一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着节能环保和环境保护的要求不断提高，世界各国对建筑节能技术方面的要求也来越高。常规的砖材不但制备工艺较为复杂，同时也容易污染环境，尤其是红砖的烧制容易大量毁坏耕地和消耗煤炭，砖厂周围被污染较为严重，不论是植物和农作物都难以生存。而秸秆是一种绿色环保的可再生资源，但在现实生活中仍然有大量的秸秆被当做焚烧原料或直接作为废物进行燃烧，这既造成了大气污染，破坏了生态环境，也浪费了宝贵的可再生资源。因此，利用秸秆制作建筑用砖材不但能够有效利用这种宝贵的可再生资源，也避免了烧制传统砖材带来的污染，目前已有一些相关的研究报道。
[0003]经检索，中国专利技术专利CN102126869A公开了一种页岩秸秆烧结保温轻体砖，其是以页岩、农作物秸秆和工业废渣为原料制备得到的，所述原料的质量比例为页岩40
‑
70份、农作物秸秆18
‑
30份、工业废渣20
‑
40份，还提供其烧结制备方法。该专利通过添加秸秆与页岩和工业废渣进行混合烧结，不但避免了使用粘土等国家禁止的材料制砖，而且烧结后能够获得了密度小、强度高的烧结砖。但是，这种直接将秸秆混合进行烧结的方法会使得烧结砖中孔的结构主要依赖于秸秆的宏观尺寸，因为秸秆中除了含有大量的纤维素外，还含有半纤维素、木质素和其他无机质等杂质，而秸秆的机械强度主要依赖于长链纤维素及其搭接形成的网络结构，但这类杂质的存在会阻止其他组分的渗入，导致最终烧结形成的孔隙过大且不均匀，进而降低烧结砖的机械性能和孔隙率，因此如果能将这类杂质去除能够有效将秸秆疏松化，增大秸秆自身的孔隙率，秸秆再与其他组分混合制备烧结砖能够增大烧结砖的孔隙率和强度。
[0004]因此，目前亟需设计一种能够有效去除秸秆中的杂质，使秸秆疏松化的方法，进而将多孔的秸秆与其它烧结组分混合烧结，提升烧结砖的机械性能和孔隙率。

技术实现思路

[0005]1.要解决的问题
[0006]针对现有技术中秸秆较为密实，导致与烧结组分混合后烧结而成的烧结砖孔隙率较低且不均匀、机械性能不够的问题，本专利技术提供一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖及其制备方法；通过对秸秆进行改性，使得秸秆变得疏松多孔，从而有效解决秸秆较为密实，烧结而成的烧结砖孔隙率较低和机械性能不够的问题。
[0007]2.技术方案
[0008]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]本专利技术的一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖的制备方法，先将至少包括23.5wt％纤维素的秸秆浸泡在改性液中50min以上，干燥得到改性秸秆，再将原料混合烧结
制备出烧结砖；所述改性液中包括0.05mol/L～10mol/L且分子量≤220的极性有机酸，改性液的pH＝3.5～6.5；所述原料包括质量比为40份～100份的页岩、20份～60份的改性秸秆和10份～50份的工业废渣。
[0010]本专利技术的制备方法作用原理为：由于秸秆中的纤维素等有机质之间以及有机质与无机质之间通常结合较为牢固，页岩和工业废渣等其它烧结组分难以渗入秸秆中，因此混合秸秆烧结得到烧结砖中的孔主要依赖于秸秆的宏观尺寸，得到的孔隙既不均匀且又偏大，不利于高强度、高孔隙率烧结多孔砖的制造。本专利技术通过将秸秆浸泡在改性液中对其进行改性，改性液中的极性有机酸一方面可以腐蚀无机质和降解其他有机杂质，产生一定的孔隙，另一方面，可以参照图1中的D
‑
半乳糖醛酸与纤维素作用原理，当其接触到纤维素时能够渗入结合紧密的纤维素链与链之间，将纤维素链撑开，使得纤维素之间搭接形成的骨架网络变得更加疏松多孔，进一步地产生一定的孔隙，从而在保证秸秆机械强度的基础上，使秸秆变得疏松多孔。
[0011]需要说明的是，虽然酸溶液对纤维素也有一定的降解能力，但本专利技术通过控制改性液的组份、浓度、pH和温度能够尽量避免对纤维素的降解。并且在此基础之上，后续通过对极性有机酸结构的优化，能够进一步地阻止纤维素的降解，保证了改性后的秸秆中依然含有大量的纤维素网络，进而保证秸秆的机械强度和韧性。
[0012]优选地，所述改性液中还包括无机酸，无机酸包括HCl、HBr、H2SO4、H2SO3、HNO3、HClO4中的一种或多种组合，无机酸一方面用于调节改性液的pH值，另一方面可以不断地向极性有机酸转移氢离子，促进极性有机酸在嵌入纤维素中间的过程中不断消耗周围的其他有机杂质和无机质，使秸秆变得更加疏松多孔。
[0013]优选地，所述极性有机酸包括乙酸或乙醇酸或化合物A；所述化合物A的化学式为：
[0014][0015]在上述化学式中，所述R1为
‑
(CH2)
n
COOH，所述R2～R
10
中至少有一个为羟基或氨基或羧基，其余相同或不同且各自独立地为
‑
H或C
1～3
烷基或烷氧基或羧基或氨基或羟基或卤素，其中n＝0～2；
[0016]或所述R1为任选地由羟基或氨基或羧基取代的
‑
(CH2)
n
COOH，所述R2～R
10
相同或不同且各自独立地为
‑
H或C
1～3
烷基或烷氧基或羧基或氨基或羟基或卤素，其中n＝1或2。
[0017]优选地，所述化合物A包括4
‑
氨基四氢吡喃
‑4‑
羧酸或3
‑
氨基四氢
‑
2H
‑
吡喃
‑3‑
羧酸或1
‑
氨基
‑
(四氢吡喃
‑3‑
基)乙酸或D
‑
半乳糖醛酸。
[0018]其中，4
‑
氨基四氢吡喃
‑4‑
羧酸的结构式为3
‑
氨基四氢
‑
2H
‑
吡喃
‑3‑
羧酸的结构式为1
‑
氨基
‑
(四氢吡喃
‑3‑
基)乙酸的结构式为D
‑
半乳糖醛酸的结构式为
[0019]优选地，具体操作步骤为：
[0020](1)将秸秆切割并清洗干净；
[0021](2)先将改性液升温至30℃～60℃，再将清洗干净的秸秆浸没于改性液中，搅拌均匀并浸泡1h～5h；
[0022](3)将浸泡完毕的秸秆过滤后干燥，得到改性秸秆；
[0023](4)将页岩和工业废渣磨碎和改性秸秆一起放入混料机中混合均匀，然后挤压成型和烧结得到所述烧结砖。
[0024]优选地，在所述(1)步骤中，将秸秆切割至0.2cm～5cm，再用清水洗涤3次～5次。
[0025]优选地，所述秸秆中包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖的制备方法，其特征在于，先将至少包括23.5wt％纤维素的秸秆浸泡在改性液中50min以上，干燥得到改性秸秆，再将原料混合烧结制备出烧结砖；所述改性液中包括0.05mol/L～10mol/L且分子量≤220的极性有机酸，改性液的pH＝3.5～6.5；所述原料包括质量比为40份～100份的页岩、20份～60份的改性秸秆和10份～50份的工业废渣。2.根据权利要求1所述的一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖的制备方法，其特征在于，所述极性有机酸包括乙酸或乙醇酸或化合物A；所述化合物A的化学式为：在上述化学式中，所述R1为
‑
(CH2)
n
COOH，所述R2～R
10
中至少有一个为羟基或氨基或羧基，其余相同或不同且各自独立地为
‑
H或C
1～3
烷基或烷氧基或羧基或氨基或羟基或卤素，其中n＝0～2；或所述R1为任选地由羟基或氨基或羧基取代的
‑
(CH2)
n
COOH，所述R2～R
10
相同或不同且各自独立地为
‑
H或C
1～3
烷基或烷氧基或羧基或氨基或羟基或卤素，其中n＝1或2。3.根据权利要求2所述的一种利用改性秸秆烧结高强度多孔页岩砖的制备方法，其特征在于，所述化合物A包括4
‑
氨基四氢吡喃
‑4‑
羧酸或3
‑
氨基四氢
‑
2H
‑
吡喃
‑3‑
羧酸或1
‑
氨基
‑
(四氢吡喃
‑3‑
基)乙酸或D
‑
半乳糖醛酸。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉琴，
申请(专利权)人：安徽创新秸秆利用有限公司，
类型：发明
国别省市：