一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。它包括将原料混合烧结制备出所述烧结砖；所述原料包括质量比为30份～100份的页岩、10份～50份的改性秸秆和8份～60份的工业废渣；所述改性秸秆的制备方法为：先将至少包括18.5wt％纤维素的秸秆放入试剂Y中浸泡8h以上，过滤后再将秸秆放入试剂X中浸泡16h以上，干燥得到改性秸秆；所述试剂Y中包括0.05wt％～5wt％的海藻酸根；所述试剂X中包括0.01mol/L～2mol/L的A

【技术实现步骤摘要】
一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，更具体地说，涉及一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法。

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，这种直接将秸秆进行烧结的方法会产生一系列的问题：例如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空隙过大且不均匀，进而降低烧结砖的机械性能，因此如果能将这类杂质去除能够有效增大烧结砖的孔隙率和比表面积，同时提升烧结砖的结构强度。
[0004]经检索，中国专利技术专利CN104827545A公开了一种稻草秸秆砖的制备方法及其产品和应用，该专利采用质量分数为2％
‑
5％NaOH溶液对稻草秸秆进行预处理，并从NaOH溶液浸泡浓度、温度、浸泡时间、成型压力大小、自然养护时间五个方面对稻草秸秆的制备方法进行了优化，建立了制备条件及方法。该制作方法简便，成型后的产品体积变化小，密度小，防腐效果及热工性能良好，利用这种制备方法把稻草秸秆制成草砖作为建筑墙体材料有助于提高建筑物的保温隔热性能。这件专利的主要作用原理是利用氢氧根降解秸秆中的半纤维素和木质素等成分，增大秸秆比表面积，便于压缩成型；但是它忽略了氢氧根能够同样降解纤维素，使纤维素发生水解反应或剥皮反应，使纤维素苷键断裂、聚合度下降、链长减小，导致原本依靠大量纤维素堆积成的骨架网络变得松散坍塌，残留在秸秆周围的氢氧化钠随着时间的推移也会不断地降解纤维素。因此，这篇专利虽然能够有效去除秸秆中的杂质，但即使将该方法应用于第一篇专利中，也难以获得结构强度稳定的秸秆组分，这在烧结过程中秸秆组分的坍塌会直接导致页岩和工业废渣等组分的坍塌，进而降低烧结砖的机械性能。
[0005]因此，目前亟需设计一种能够有效阻止或缓解氢氧根对秸秆中纤维素降解的方法，进而将结构强度稳定且孔隙度高的秸秆与其它烧结组分混合，提升烧结砖的机械性能
和比表面积。

技术实现思路

[0006]1.要解决的问题
[0007]针对现有技术中的烧结砖机械性能不够稳定、强度较低、孔隙率较低的问题，本专利技术提供一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖及其制备方法；通过将秸秆先后经过试剂Y和试剂X浸泡，制得的改性秸秆能够有效避免氢氧根对纤维素的降解，进而将改性秸秆与其它烧结组分混合烧结，从而有效解决现有技术中的烧结砖机械性能不够稳定、强度较低、孔隙率较低的问题。
[0008]2.技术方案
[0009]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]本专利技术的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，将原料混合烧结制备出所述烧结砖；所述原料包括质量比为30份～100份的页岩、10份～50份的改性秸秆和8份～60份的工业废渣；所述改性秸秆的制备方法为：
[0011]先将至少包括18.5wt％纤维素的秸秆放入试剂Y中浸泡8h以上，过滤后再将秸秆放入试剂X中浸泡16h以上，干燥得到改性秸秆；所述试剂Y中包括0.05wt％～5wt％的海藻酸根；所述试剂X中包括0.01mol/L～2mol/L的A
a+
和0.005mol/L～1mol/L的OH
‑
，所述A
a+
为金属离子，其中a≥2；所述海藻酸根和A
a+
的质量浓度比为(6～15)：1。
[0012]本专利技术的制备方法作用原理为：如图1所示，本专利技术将秸秆在试剂Y中浸泡时，得益于海藻酸根和纤维素的单体结构的相似相容性，以及两者长链上的羟基、羧基和六元杂环上的氧元素之间氢键键合，秸秆中的纤维素相较于半纤维素和木质素会更优先与试剂Y中的海藻酸根相连，进而使得海藻酸根包覆在长链纤维素表面。当将秸秆浸泡在试剂X中时，试剂X中的A
a+
和OH
‑
会同时作用。其中A
a+
会直接与纤维素表面的海藻酸根进行交联配合，形成海藻酸根
‑
A交联配合物，这种交联配合物会阻止氢氧根与其包裹在内的纤维素接触，从根源上阻止氢氧根对纤维素的降解反应；同时海藻酸根
‑
A交联配合物也会对纤维素进一步加固，提高后续形成的纤维素网络骨架的结构强度。而试剂X中的OH
‑
会与秸秆中的半纤维素和木质素等成分反应并将其去除，从而在增大秸秆比表面积和粘附功的同时保证了长链纤维素的留存，而长链纤维素在秸秆和其它烧结组分压制过程中能够堆积形成高强度和高韧性的多孔纤维素网络，因此这些组分混合后在烧结过程中能够有效避免秸秆组分的坍塌，同时连续的纤维素网络在碳化后会形成连续的多孔，从而提升烧结砖的孔隙率和机械性能。
[0013]另外，本专利技术的烧结砖相对于现有技术中的烧结砖，不含有任何多余杂质，同时海藻酸根
‑
A交联配合物在碳化后会形成AO
a/2
氧化物颗粒，在实际应用中可以选择Ba
2+
、Sr
2+
或Ca
2+
等毒性较低或无毒的金属离子进行制备，不但能够增强烧结砖的机械性能，而且环保无害。
[0014]更优选地，所述海藻酸根和A
a+
的质量浓度比为(8～12)：1，其中A
a+
优选采用Ba
2+
和/或Sr
2+
和/或Ca
2+
。
[0015]更优选地，所述试剂X中的A
a+
的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L，OH
‑
的浓度为0.01mol/L～0.5mol/L。
[0016]本专利技术中所述的秸秆包括稻草秸秆、棉花秸秆和小麦秸秆等等，由于秸秆中通常都含有大量纤维素，而秸秆的机械性能和纤维素的多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，将原料混合烧结制备出所述烧结砖；所述原料包括质量比为30份～100份的页岩、10份～50份的改性秸秆和8份～60份的工业废渣；所述改性秸秆的制备方法为：先将至少包括18.5wt％纤维素的秸秆放入试剂Y中浸泡8h以上，过滤后再将秸秆放入试剂X中浸泡16h以上，干燥得到改性秸秆；所述试剂Y中包括0.05wt％～5wt％的海藻酸根；所述试剂X中包括0.01mol/L～2mol/L的A
a+
和0.005mol/L～1mol/L的OH
‑
，所述A
a+
为金属离子，其中a≥2；所述海藻酸根和A
a+
的质量浓度比为(6～15)：1。2.根据权利要求1所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，具体操作步骤为：(1)将秸秆切割并清洗干净；(2)先将试剂Y升温至40℃～80℃，再将清洗干净的秸秆浸没于试剂Y中，搅拌均匀并浸泡10h～14h；在浸泡试剂Y时同时将试剂X温度控制在0℃～40℃；(3)将在试剂Y中浸泡完毕的秸秆过滤出来，随即将其转移至试剂X浸泡18h～36h；(4)将在试剂X中浸泡完毕的秸秆过滤后先干燥再清洗干净，得到改性秸秆；(5)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。3.根据权利要求2所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，在所述(2)步骤之前，先将秸秆放入分子量≤200的有机酸中浸泡10min以上，清洗之后再将其放入试剂Y中浸泡。4.根据权利要求3所述的一种高强度连续多孔页岩秸秆烧结砖制备方法，其特征在于，所述有机酸的p...

【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：