[发明专利]一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料，该材料是利用脱硫二水石膏、磨细矿渣、秸秆等农业废弃物经加工并在复合激发剂作用下制备出一种新型轻质保温墙体材料，属于新材料制备技术领域。本发明材料适用于工业与民用建筑、车站候车室墙体保温材料。

背景技术

在自然资源日益紧缺和环境污染日趋严重的今天，如何实现自然资源的可持续发展和减少环境污染就成为当今各国研究的热点。而我国作为一个正由传统农业型国家向工业化国家转变过渡的大国，在其转变过程中需要解决的资源和环境问题也日益增多。其中，在农业方面表现尤为突出的是作为我国主要粮食作物副产品——秸秆资源的可再生利用和大量工矿业固体废弃物资源的可再生利用。秸秆作为稻草、麦草、玉米秆或棉秆等农作物的副产品，产量巨大，我国农作物秸秆年产量高达6亿吨。秸秆作为一种天然高分子材料，其来源丰富、价格低廉、密度小，具有良好的生物降解性，属于绿色可再生原料。但是，由于国内技术水平有限，缺少对秸秆性能的深入研究，对秸秆资源的利用还处于较低的水平。国内对秸秆的利用主要集中在用作造纸原料、农村沼气发酵材料和牲畜饲料等几方面，总利用率不足30％，其余绝大部分(70％～80％)秸秆不是直接掩埋，就是焚烧后作为肥料，这不仅严重浪费资源，而且由于焚烧产生大量烟尘，对空气造成严重污染。在工业方面，由于我国大部分地区发电都以火力发电为主，为净化处理电厂煤、油等含硫燃料燃烧产生的废烟气中的二氧化硫成分，会产生大量的工业副产石膏，即脱硫石膏(FGD，Flue Gas Desulphurization Gypsum)，也称脱硫二水石膏。我国目前亟待处理的脱硫石膏量已达1000万吨以上，其长期大量废弃堆存不但占有土地，还会造成土壤、地下水和环境的污染。脱硫石膏的主要成分是结晶硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，在一般情况下，脱硫石膏水化及凝结硬化极慢，甚至长期不凝结，且不具有强度。针对其特性，有研究将其用作水泥生产的缓凝剂，但由于需要对脱硫石膏进行造粒处理处理，一方面由于脱硫石膏塑性差，不利于造粒；另一方面由于造粒设备和工艺成本高，经造粒处理后脱硫石膏与天然石膏相比不具有价格优势，因而未得到大量推广。目前，国内对脱硫石膏的应用研究主要集中在利用其轻质、吸潮特性，将其用于石膏纸材或石膏板材等轻质装饰材料的生产，但其用量仍是非常有限。

因此，为有效解决秸秆材料和脱硫石膏材料的利用率问题，亟待寻求一条有效途径，在不大幅增加成本的基础上，充分发挥秸秆和脱硫石膏材料的性能优点，变废为宝，实现资源的可持续发展。但是，目前在国内尚未找到十分合理有效的解决方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有能耗低、成本低、施工强度低、环境负担小、保温隔热性好、强度高和耐水性好的秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料。

本发明所述一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料。其特征在于其由以下原材料组成：脱硫二水石膏、磨细矿渣、复合激发剂、秸秆纤维和水，各组分所占比例为：脱硫二水石膏：50-70份，磨细矿渣：30-50份，复合激发剂：5-16份，秸秆纤维：5-15份，水：35-60份。本发明材料具有能耗低、成本低、施工强度低、环境负担小、保温隔热性好、强度高和耐水性好等优点，可用于工业与民用建筑、车站候车室墙体保温材料。

所述的脱硫二水石膏为磨细脱硫二水石膏，其细度要求能通过0.15mm筛。

所述的磨细矿渣的比表面积在400m²/kg-600m²/kg之间。

所述的复合激发剂为碱性激发剂和硫酸盐激发剂按一定比例复配的混合物。

所述的秸秆纤维为稻草、麦草、玉米秆或棉秆等农作物加工而成的秸秆纤维，秸秆纤维长度为10mm-30mm，直径为0.2mm-0.5mm。

本发明的秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料的制备方法是先按比例称取脱硫二水石膏、磨细矿渣和复合激发剂，加入搅拌机搅拌30-60s，再按比例加入秸秆纤维搅拌30-60s，然后按比例加入水搅拌120-180s，搅拌完后立即装模，并进行振动成型即可。

本发明的优点在于：

(1)充分利用现有工业和农业固体废弃物：脱硫二水石膏、秸秆和矿渣为主要原材料，实现对废弃物资源的重复再利用。

(2)以复合激发剂为激发源，脱硫二水石膏不需煅烧，直接与磨细矿渣在激发剂作用下获得活性，从而降低能耗，节约能源。以磨细矿渣的水化活性特点来提高制品的力学性能和耐久性能。