环保型硫氧镁材料生产工艺及硫氧镁板的制作方法

1.本技术涉及建筑材料生产方法的技术领域，更具体地说，它涉及一种环保型硫氧镁材料生产工艺及硫氧镁板。


背景技术：

2.硫氧镁材料的常规生产工艺是将高活性轻烧氧化镁加入至一定浓度的七水硫酸镁溶液中，再加入改性剂等助剂，搅拌共混后所得浆料注入模具中，浆料固化后脱模、养护即可得硫氧镁材料。
3.随着硫氧镁材料的广泛使用，传统硫氧镁材料生产技术对轻烧氧化镁粉中活性镁品质以及七水硫酸镁的品质要求较高，由于低品质轻烧氧化镁中活性氧化镁含量低于80wt％，导致制得的硫氧镁材料的抗压强度仅5mpa，软化系数低至0.11，硫氧镁材料的力学性能和耐水性能无法满足其在建筑材料方面的使用标准，低品质轻烧氧化镁难以应用于硫氧镁材料的生产。


技术实现要素：

4.本技术提供一种环保型硫氧镁材料生产工艺及硫氧镁板，旨在于解决低品质轻烧氧化镁难以应用于硫氧镁材料的生产问题，并提供一种力学性能和耐水性能优异的硫氧镁板。
5.第一方面，本技术提供的一种环保型硫氧镁材料生产工艺，采用如下的技术方案：一种环保型硫氧镁材料生产工艺，包括如下制备步骤：原料准备：选择活性氧化镁的含量为60～80wt％的轻烧氧化镁；废酸处理：硫酸盐制浆法所得的黑液中加入硫酸，直至黑液ph值≤3，静置沉淀，过滤得到母液，向母液中投入轻烧氧化镁，直至母液ph值为7
±
0.5，得到硫酸镁溶液，调节硫酸镁溶液中硫酸镁的浓度至0.68～1.36kg/l；硫氧镁材料制备：向硫酸镁溶液中二次投入轻烧氧化镁、改性剂，搅拌共混得到硫氧镁浆料，硫氧镁浆料固化成型得到硫氧镁材料；其中，改性剂包括减水剂、以氮为配位原子的螯合树脂、保水剂、防水剂，二次投入的轻烧氧化镁、减水剂、以氮为配位原子的螯合树脂、保水剂、防水剂与硫酸镁溶液的料液比为(1.05～2.24)kg:(0.025～0.061)kg:(0.25～0.34)kg:(0.001～0.01)kg:(0.041～0.133)kg:1l。
6.本技术通过采用上述技术方案，以低品质轻烧氧化镁和黑液作为硫氧镁材料的制备原料，先制备硫酸镁溶液，继而向硫酸镁溶液中加入轻烧氧化镁、改性剂，得到力学性能和耐水性能优异的硫氧镁材料；具体原理如下：硫酸盐制浆工艺中产生的黑液主要包括木质素、半纤维素等有机物，以及与有机物结合的钠盐、氢氧化钠等无机盐。向黑液中加入硫酸能够使得原本溶于水的碱木质素发生亲电取代反应，产生酸析木质素，酸析木质素吸附碱木质素静置沉淀后析
出，可作为副产物回收利用；母液中富含的硫酸与轻烧氧化镁反应生成硫酸镁；硫酸镁与轻烧氧化镁反应，通过改性剂中的减水剂与保水剂共同作用，使得轻烧氧化镁和改性剂中的固体成分在硫酸镁溶液中充分分散，使得用水量降低但硫氧镁浆料凝结速率适中，促进碱式硫酸镁晶相的生成，并且还能够使得硫酸镁溶液中含有的大量硫酸钠晶体析出，填充硫氧镁材料内部孔隙，优化硫氧镁材料的内部结构；而防水剂增大硫氧镁材料表面接触角，抑制硫酸钠晶体吸湿，阻碍水分入侵硫氧镁材料，从而使得硫氧镁材料具备优异的耐水性；同时，在以氮为配位原子的螯合树脂作用下，黑液中含有重金属离子和轻烧氧化镁中含有的重金属氧化物被充分吸附，从而使得硫氧镁材料中可溶性重金属离子含量达到安全标准；由于螯合树脂的酸碱稳定性较好，其结构完整，能够起到填充作用，进一步优化硫氧镁材料的内部结构，降低硫氧镁材料的孔隙率。
7.综上所述，本技术中采用低品质轻烧氧化镁处理造纸工业中产生的污染黑液，在生成高性能的硫氧镁材料的同时，回收有利用价值的酸析木质素副产物，此硫氧镁材料的生产工艺节能环保，具有较高的经济价值。
8.优选的，所述原料准备步骤中，轻烧氧化镁的粒度≤0.05mm。
9.通过采用上述技术方案，轻烧氧化镁的粒度适中，有利于其在后续母液和硫酸镁溶液中充分反应。
10.优选的，所述硫酸镁溶液中硫酸镁的浓度为0.84～1.02kg/l。
11.通过采用上述技术方案，控制硫酸镁溶液中硫酸镁的含量，使得其与轻烧氧化镁的水化反应速率适中，进一步优化硫氧镁材料的内部结构。
12.优选的，所述废酸处理过程中，在调节硫酸镁溶液浓度前，向硫酸镁溶液中加入edta，硫酸镁溶液与edta的体积比为1:(0.2～0.6)，静置沉淀，过滤后调节滤液中硫酸镁的浓度。
13.通过采用上述技术方案，对硫酸镁溶液进行预处理，使得硫酸镁溶液中的重金属离子部分除去，降低后续制得的硫氧镁材料。
14.可选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
15.可选的，所述以氮为配位原子的螯合树脂为氨基膦酸型树脂和/或亚胺基二乙酸型螯合树脂。
16.可选的，所述保水剂为环糊精和/或壳聚糖。
17.通过采用上述技术方案，环糊精和壳聚糖吸水后具有优异的保水增稠效果，在潮湿环境下，水分入侵硫氧镁板，硫氧镁板中重金属离子和氯离子等物质不易发生迁移析出，同时，环糊精和壳聚糖含有大量的羟基能够起到助分散作用。
18.可选的，所述防水剂为有机硅防水剂、无机铝盐防水剂、无机硅防水剂中的一种或多种。
19.第二方面，本技术提供的一种硫氧镁板，采用如下的技术方案：一种硫氧镁板，按照前述环保型硫氧镁材料生产工艺制得。
20.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、硫酸盐制浆法所得的黑液先酸化再加入低品质轻烧氧化镁反应，制备硫酸镁溶液，向硫酸镁溶液中二次投入轻烧氧化镁、改性剂，通过改性剂中减水剂、以氮为配位原子
的螯合树脂、保水剂、防水剂的复配使用，得到力学性能和耐水性能优异的硫氧镁材料。
21.2、本技术中采用低品质轻烧氧化镁处理造纸工业中产生的污染黑液过程中回收有利用价值的酸析木质素副产物，此硫氧镁材料的生产工艺节能环保，具有较高的经济价值。
22.3、本技术中在废酸处理过程中向硫酸镁溶液中加入edta，显著降低了硫氧镁材料中可溶性重金属离子含量，使得硫氧镁材料的使用安全性显著提高。
具体实施方式
23.若无特殊说明，以下实施例和对比例的来源如下所示。
24.轻烧氧化镁：活性氧化镁含量60～80wt％，均来源于江西奥群化工有限公司；硫酸盐制浆所得的黑液：来源于当地造纸厂，其中碱木质素含量为1.25g/l，ph值为12.3；聚羧酸减水剂：货号tr-jssjsj，来源于安徽泰润建材有限公司；β-环糊精：纯度99％，来源于上海源叶生物科技有限公司；亚胺基二乙酸型螯合树脂:三菱cr11，粒度为0.3～0.55mm；有机硅防水剂：固含量30wt％，货号1213465，来源于济南赢裕化工有限公司。实施例
25.实施例1一种硫氧镁板，按照如下步骤制得：原料准备：取活性氧化镁的含量为80wt％的轻烧氧化镁，研磨破碎，筛分出粒度为0.1～1mm的轻烧氧化镁，备用；废酸处理：硫酸盐制浆法所得的黑液中加入浓度为10wt％的硫酸溶液，搅拌共混，测黑液ph值，直至黑液ph值为3；静置沉淀24h，过滤得到母液；向母液中投入轻烧氧化镁，搅拌共混，测母液ph值，直至母液ph值为7，得到硫酸镁溶液；硫酸镁浓度检测仪检测硫酸镁的浓度，调节硫酸镁溶液中硫酸镁的浓度至1.36kg/l；调节方式如下：检测出的硫酸镁浓度低于1.36kg/l，加入七水硫酸镁；检测出的硫酸镁浓度高于1.36kg/l则加入水；硫氧镁材料制备：向硫酸镁溶液中二次投入轻烧氧化镁、减水剂、以氮为配位原子的螯合树脂、保水剂、防水剂，其中，二次投入的轻烧氧化镁、减水剂、以氮为配位原子的螯合树脂、保水剂、防水剂与硫酸镁溶液的料液比为1.05kg:0.025kg:0.25kg:0.001kg:0.041kg:1l；以300rpm的转速搅拌共混得到硫氧镁浆料，硫氧镁浆料固化成型得到硫氧镁材料。
26.实施例2-6一种硫氧镁板，与实施例1的区别点在于，硫氧镁浆料的组成不同，具体组成如下。
27.表1.硫氧镁浆料的组成
实施例7-8一种硫氧镁板，与实施例6的区别点在于，轻烧氧化镁中的活性氧化镁含量不同；实施例7中活性氧化镁含量为70wt％；实施例8中活性氧化镁含量为60wt％。
28.实施例9一种硫氧镁板，与实施例7的区别点在于，轻烧氧化镁中活性氧化镁的粒度≤0.05mm。
29.实施例10-12一种硫氧镁板，与实施例9的区别点在于，硫酸镁溶液中硫酸镁的浓度不同；其中，实施例10的硫酸镁的浓度为0.84kg/l；实施例11的硫酸镁的浓度为1.02kg/l；实施例12的硫酸镁的浓度为1.36kg/l。
30.实施例13一种硫氧镁板，与实施例11的区别点在于，废酸处理过程中的具体操作不同，具体操作如下：硫酸盐制浆法所得的黑液中加入浓度为10wt％的硫酸溶液，搅拌共混，测黑液ph值，直至黑液ph值为3；静置沉淀24h，过滤得到母液；向母液中投入轻烧氧化镁，搅拌共混，测母液ph值，直至母液ph值为7，得到硫酸镁溶液；向硫酸镁溶液中加入edta，硫酸镁溶液与edta的体积比为1:0.2，静置沉淀4h，过滤得到滤液；硫酸镁浓度检测仪检测滤液中硫酸镁的浓度，调节滤液中硫酸镁的浓度至1.02kg/l；调节方式如下：检测出的硫酸镁浓度低于1.02kg/l，加入七水硫酸镁；检测出的硫酸镁浓度高于1.02kg/l则加入水。
31.实施例14一种硫氧镁板，与实施例13的区别点在于，硫酸镁溶液与edta的体积比为1:0.6。
32.对比例对比例1-4一种硫氧镁板，与实施例1的区别点在于硫氧镁浆料的组成不同，具体组成如下表2所示。
33.表2.硫氧镁浆料的组成
空白对照例一种硫氧镁板，按照如下步骤制得：取七水硫酸镁粉末，投入至水中，制得浓度为1.36kg/l的硫酸镁溶液；向硫酸镁溶液中投入活性氧化镁含量为90wt％的轻烧氧化镁，搅拌共混得到硫氧镁浆料，硫氧镁浆料注入至模具中，固化、脱模、养护得到硫氧镁板。
34.性能检测试验按照实施例1-14、对比例1-4以及空白对照例的制备方法制得硫氧镁板试样，尺寸为40mm
×
40mm
×
160mm，养护龄期28d。
35.力学性能：gb/t 17671-1999检测硫氧镁板试样的抗压强度和抗折强度；软化系数测定：取两组相同的样品，养护28d后，一组测试其抗压强度，另一组样品置于25℃的蒸馏水中浸没3d后用于强度测试，由下式计算软化系数rf：其中，r
(w,7)
—养护28d后浸水3d样品的抗压强度；r
(w,28)
—养护28d后样品的抗压强度。
36.重金属含量检测：根据gb/t 30810-2014对可溶性铅、可溶性铬、可溶性镉、可溶性镍进行检测；可溶性铅含量≤90mg/l，可溶性铬含量≤60mg/l，可溶性镉含量≤75mg/l，可溶性镍含量≤60mg/l，则均在合格的范围内。
37.检测方法表3.硫氧镁板试样的力学性能、软化系数
表4.重金属离子的浸水检测
注释：“/”表示该可溶性重金属离子未测出。
38.根据本技术工艺制得的硫氧镁板试样的抗压强度不低于43.68mpa，抗折强度不低于13.44mpa，软化系数高于0.853，其性能优于采用传统方法制得的硫氧镁板材，证明：本技术的制备方法即使采用废弃原料也能够制备优越性能的硫氧镁板材。
39.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。