工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法与流程

1.本发明属于工业固体废弃物资源化利用技术领域，更具体地，涉及一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，国内城市化进程也得到了空前的壮大，城市化的发展给人们带来便利的同时也带来了许多问题，如工业发展和建筑行业产生的工业废弃物和非金属尾矿，严重的污染环境，而如何将工业废弃物和非金属尾矿利用起来便成为研究人员关注的热点问题。
3.高强石膏基凝胶材料是一种新型的建筑材料，它由高纯度石膏、硅酸钙、硬化剂等成份组成。相比于传统的石膏基材料，该材料具有高强度、环保等优点，在建筑、装修和艺术创作等领域得到广泛应用。尽管高强石膏基凝胶材料存在着许多优点，然而目前，高强石膏基凝胶材料仍然存在的保温性能差，使用寿命短问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有高强石膏基凝胶材料存在的保温性能差，使用寿命短的问题；本发明提供了一种高强度，保温性能好，抗裂纹以及使用寿命长的高强度石膏基凝胶材料。
5.本发明的目的是提供一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强度石膏基凝胶材料的方法。
6.本发明上述目的通过以下技术方案实现：
7.一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，包括以下具体步骤：
8.(1)将秸秆灰、非金属尾矿、脱硫石膏、碳纤维混合后，进行研磨成粉末，然后加水混合搅拌，得到混合材料；
9.(2)向(1)中制备的所述混合材料加入糖滤泥，搅拌后先进行高压热处理，然后加入熔融的工业废弃物，再进行低温水热处理，即得热处理凝胶材料；所述高压热处理的压力为500-600kpa；温度为900-1000℃；处理时间1-2h；升温速率5-10℃/min；
10.(3)将所述热处理凝胶材料加水搅拌后进行高压蒸养脱模，然后进行常温养护，即得高强石膏基凝胶材料；
11.所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述工业废弃物包括废弃涂料。
12.上述技术方案通过高压热处理在高温条件下使得秸秆灰和糖滤泥中的碳酸盐分解生成氧化钙、氧化钾和气体，又因体系外存在高压，使得气体难以释放出而停留在体系内，同时通过控制升温速率使得碳酸盐缓慢分解，从而使得高强石膏基凝胶材料内部形成许多均匀且微小的闭孔结构，闭孔结构中主要的气体为二氧化碳，其热导率很低，因而使得高强石膏基凝胶材料具有良好的保温效果；其次生成的氧化钙会和非金属尾矿中煤矸石、
粉煤灰的主要成分氧化铝，在碱性环境下水热反应形成水化铝酸钙，而脱硫石膏能与水化铝酸钙进一步反应生成钙矾石，从而提高高强石膏基凝胶材料的强度，同时生成的氧化钾在低温水热中生成氢氧化钾作为碱性激发剂，从而促进c-s-h凝胶的形成。
13.上述技术方案通过添加碳纤维和废弃涂料，碳纤维在体系中均匀分布，因碳纤维具有较好的导热性，在高压热处理时能够将温度传导到体系内部，使得体系内中的秸秆灰和糖滤泥也能够得到高温分解，其次，碳纤维均匀分布在石膏基凝胶材料中，当石膏基凝胶材料受到局部高温时，碳纤维可以将温度传导至四周，防止局部高温下产生的击穿温度而使得局部高温区的保温效果减弱；最后，由于高强石膏基凝胶材料内部存在许多均匀且微小的闭孔结构，使得高强石膏基凝胶材料结构变得易脆和易碎，而添加的废弃涂料中包含的热塑性聚氨酯加热熔融后具有流动性，和体系物料混合后能够填充物料颗粒之间的缝隙，并因废弃涂料具有粘黏性，并在冷却固化后使得颗粒之间的紧密度增强，从而增加材料的韧性和强度，同时碳纤维也具有高强度高韧性的性能，也能够增加材料的韧性和强度。
14.进一步的，所述高强石膏基凝胶材料包括以下重量份数原料：
15.10-30份秸秆灰、30-60份非金属尾矿、20-35份糖滤泥、10-15份碳纤维、80-100份脱硫石膏、40-50份工业废弃物。
16.进一步的，所述步骤(1)中还包括高强石膏基凝胶材料质量10-20％的硅灰；所述硅灰中二氧化硅的含量大于300mg/g。
17.上述技术方案通过在步骤(1)中添加硅灰，硅灰可以作为助磨剂，能够物料颗粒表面包裹形成薄膜，使物料颗粒表面达到饱和状态，从而有效防止颗粒之间团聚。
18.进一步的，所述步骤(1)中加水混合搅拌时还包括非金属尾矿质量10-15％的硼砂，所述硼砂选自十水四硼酸钠以及五水四硼酸钠。
19.上述技术方案通过在步骤(1)中添加硼砂，因硼砂与体系中的钙离子形成硼酸钙，硼酸钙在石膏水化过程中作为晶核引发形成一些额外的水化产物，从而提升石膏基凝胶材料的强度；此外，硼酸钙还可以通过减缓水泥基材料的干缩和开裂来提高其抗裂性能，从而延长其使用寿命。
20.进一步的，所述步骤(2)加入糖滤泥过程中还包括高强石膏基凝胶材料质量5-8％的减水剂。
21.进一步的，所述减水剂选自磺化三聚氰胺系；所述磺化三聚氰胺系选自磺酸甲基萘乙二醇醚、硫酸二乙基酯钠以及甲基二磺酸钠中的任意一种。
22.进一步的，所述碳纤维通过聚乙烯醇改性而成。
23.上述技术方案通过聚乙烯醇对碳纤维表面改性处理，不仅能增强碳纤维的强度，而且使碳纤维表面变得更粗糙，增加碳纤维与基体的粘结力。
24.进一步的，所述步骤(3)中高压蒸养的条件包括：以压力200-250kpa；温度70-80℃；时间10-16h的条件下进行蒸汽养护。
25.进一步的，所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述煤矸石与所述粉煤灰的质量比为1:2.0-3.5。
26.进一步的，所述步骤(3)中常温养护的时间为22-30h。
27.有益效果：
28.(1)本技术方案通过高压热处理在高温条件下使得秸秆灰和糖滤泥中的碳酸盐分
解生成氧化钙、氧化钾和气体，又因体系外存在高压，使得气体难以释放出而停留在体系内，同时通过控制升温速率使得碳酸盐缓慢分解，从而使得高强石膏基凝胶材料内部形成许多均匀且微小的闭孔结构，闭孔结构中主要的气体为二氧化碳，其热导率很低，因而使得高强石膏基凝胶材料具有良好的保温效果；其次生成的氧化钙会和非金属尾矿中煤矸石、粉煤灰的主要成分氧化铝，在碱性环境下水热反应形成水化铝酸钙，而脱硫石膏能与水化铝酸钙进一步反应生成钙矾石，从而提高高强石膏基凝胶材料的强度，同时生成的氧化钾在低温水热中生成氢氧化钾作为碱性激发剂，从而促进c-s-h凝胶的形成。
29.本技术方案通过添加碳纤维和废弃涂料，碳纤维在体系中均匀分布，因碳纤维具有较好的导热性，在高压热处理时能够将温度传导到体系内部，使得体系内中的秸秆灰和糖滤泥也能够得到高温分解，其次，碳纤维均匀分布在石膏基凝胶材料中，当石膏基凝胶材料受到局部高温时，碳纤维可以将温度传导至四周，防止局部高温下产生的击穿温度而使得局部高温区的保温效果减弱；最后，由于高强石膏基凝胶材料内部存在许多均匀且微小的闭孔结构，使得高强石膏基凝胶材料结构变得易脆和易碎，而添加的废弃涂料中包含的热塑性聚氨酯加热熔融后具有流动性，和体系物料混合后能够填充物料颗粒之间的缝隙，并因废弃涂料具有粘黏性，并在冷却固化后使得颗粒之间的紧密度增强，从而增加材料的韧性和强度，同时碳纤维也具有高强度高韧性的性能，也能够增加材料的韧性和强度。
30.(2)本技术方案通过在步骤(1)中添加硅灰，硅灰可以作为助磨剂，能够物料颗粒表面包裹形成薄膜，使物料颗粒表面达到饱和状态，从而有效防止颗粒之间团聚。
31.(3)本技术方案通过在步骤(1)中添加硼砂，因硼砂与体系中的钙离子形成硼酸钙，硼酸钙在石膏水化过程中作为晶核引发形成一些额外的水化产物，从而提升石膏基凝胶材料的强度；此外，硼酸钙还可以通过减缓水泥基材料的干缩和开裂来提高其抗裂性能，从而延长其使用寿命。
32.(4)本技术方案通过聚乙烯醇对碳纤维表面改性处理，不仅能增强碳纤维的强度，而且使碳纤维表面变得更粗糙，增加碳纤维与基体的粘结力。
具体实施方式
33.以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
34.本发明提供一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，包括以下具体步骤：
35.(1)将秸秆灰、非金属尾矿、脱硫石膏、碳纤维混合后，进行研磨成粉末，然后加水混合搅拌，得到混合材料；
36.(2)向(1)中制备的所述混合材料加入糖滤泥，搅拌后先进行高压热处理，然后加入熔融的工业废弃物，再进行低温水热处理，即得热处理凝胶材料；所述高压热处理的压力为500-600kpa；温度为900-1000℃；处理时间1-2h；升温速率5-10℃/min；
37.(3)将所述热处理凝胶材料加水搅拌后进行高压蒸养脱模，然后进行常温养护，即得高强石膏基凝胶材料；
38.所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述工业废弃物包括废弃涂料。
39.上述技术方案通过高压热处理在高温条件下使得秸秆灰和糖滤泥中的碳酸盐分
解生成氧化钙、氧化钾和气体，又因体系外存在高压，使得气体难以释放出而停留在体系内，同时通过控制升温速率使得碳酸盐缓慢分解，从而使得高强石膏基凝胶材料内部形成许多均匀且微小的闭孔结构，闭孔结构中主要的气体为二氧化碳，其热导率很低，因而使得高强石膏基凝胶材料具有良好的保温效果；其次生成的氧化钙会和非金属尾矿中煤矸石、粉煤灰的主要成分氧化铝，在碱性环境下水热反应形成水化铝酸钙，而脱硫石膏能与水化铝酸钙进一步反应生成钙矾石，从而提高高强石膏基凝胶材料的强度，同时生成的氧化钾在低温水热中生成氢氧化钾作为碱性激发剂，从而促进c-s-h凝胶的形成。
40.上述技术方案通过添加碳纤维和废弃涂料，碳纤维在体系中均匀分布，因碳纤维具有较好的导热性，在高压热处理时能够将温度传导到体系内部，使得体系内中的秸秆灰和糖滤泥也能够得到高温分解，其次，碳纤维均匀分布在石膏基凝胶材料中，当石膏基凝胶材料受到局部高温时，碳纤维可以将温度传导至四周，防止局部高温下产生的击穿温度而使得局部高温区的保温效果减弱；最后，由于高强石膏基凝胶材料内部存在许多均匀且微小的闭孔结构，使得高强石膏基凝胶材料结构变得易脆和易碎，而添加的废弃涂料中包含的热塑性聚氨酯加热熔融后具有流动性，和体系物料混合后能够填充物料颗粒之间的缝隙，并因废弃涂料具有粘黏性，并在冷却固化后使得颗粒之间的紧密度增强，从而增加材料的韧性和强度，同时碳纤维也具有高强度高韧性的性能，也能够增加材料的韧性和强度。
41.进一步的，所述高强石膏基凝胶材料包括以下重量份数原料：
42.10-30份秸秆灰、30-60份非金属尾矿、20-35份糖滤泥、10-15份碳纤维、80-100份脱硫石膏、40-50份工业废弃物。
43.进一步的，所述步骤(1)中还包括高强石膏基凝胶材料质量10-20％的硅灰；所述硅灰中二氧化硅的含量大于300mg/g。
44.上述技术方案通过在步骤(1)中添加硅灰，硅灰可以作为助磨剂，能够物料颗粒表面包裹形成薄膜，使物料颗粒表面达到饱和状态，从而有效防止颗粒之间团聚。
45.进一步的，所述步骤(1)中加水混合搅拌时还包括非金属尾矿质量10-15％的硼砂，所述硼砂选自十水四硼酸钠以及五水四硼酸钠。
46.上述技术方案通过在步骤(1)中添加硼砂，因硼砂与体系中的钙离子形成硼酸钙，硼酸钙在石膏水化过程中作为晶核引发形成一些额外的水化产物，从而提升石膏基凝胶材料的强度；此外，硼酸钙还可以通过减缓水泥基材料的干缩和开裂来提高其抗裂性能，从而延长其使用寿命。
47.进一步的，所述步骤(2)加入糖滤泥过程中还包括高强石膏基凝胶材料质量5-8％的减水剂。
48.进一步的，所述减水剂选自磺化三聚氰胺系；所述磺化三聚氰胺系选自磺酸甲基萘乙二醇醚、硫酸二乙基酯钠以及甲基二磺酸钠中的任意一种。
49.进一步的，所述碳纤维通过聚乙烯醇改性而成。
50.上述技术方案通过聚乙烯醇对碳纤维表面改性处理，不仅能增强碳纤维的强度，而且使碳纤维表面变得更粗糙，增加碳纤维与基体的粘结力。
51.进一步的，所述步骤(3)中高压蒸养的条件包括：以压力200-250kpa；温度70-80℃；时间10-16h的条件下进行蒸汽养护。
52.进一步的，所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述煤矸石与所述粉煤灰的质量
比为1:2.0-3.5。
53.进一步的，所述步骤(3)中常温养护的时间为22-30h。
54.有益效果：
55.(1)本技术方案通过高压热处理在高温条件下使得秸秆灰和糖滤泥中的碳酸盐分解生成氧化钙、氧化钾和气体，又因体系外存在高压，使得气体难以释放出而停留在体系内，同时通过控制升温速率使得碳酸盐缓慢分解，从而使得高强石膏基凝胶材料内部形成许多均匀且微小的闭孔结构，闭孔结构中主要的气体为二氧化碳，其热导率很低，因而使得高强石膏基凝胶材料具有良好的保温效果；其次生成的氧化钙会和非金属尾矿中煤矸石、粉煤灰的主要成分氧化铝，在碱性环境下水热反应形成水化铝酸钙，而脱硫石膏能与水化铝酸钙进一步反应生成钙矾石，从而提高高强石膏基凝胶材料的强度，同时生成的氧化钾在低温水热中生成氢氧化钾作为碱性激发剂，从而促进c-s-h凝胶的形成。
56.本技术方案通过添加碳纤维和废弃涂料，碳纤维在体系中均匀分布，因碳纤维具有较好的导热性，在高压热处理时能够将温度传导到体系内部，使得体系内中的秸秆灰和糖滤泥也能够得到高温分解，其次，碳纤维均匀分布在石膏基凝胶材料中，当石膏基凝胶材料受到局部高温时，碳纤维可以将温度传导至四周，防止局部高温下产生的击穿温度而使得局部高温区的保温效果减弱；最后，由于高强石膏基凝胶材料内部存在许多均匀且微小的闭孔结构，使得高强石膏基凝胶材料结构变得易脆和易碎，而添加的废弃涂料中包含的热塑性聚氨酯加热熔融后具有流动性，和体系物料混合后能够填充物料颗粒之间的缝隙，并因废弃涂料具有粘黏性，并在冷却固化后使得颗粒之间的紧密度增强，从而增加材料的韧性和强度，同时碳纤维也具有高强度高韧性的性能，也能够增加材料的韧性和强度。
57.(2)本技术方案通过在步骤(1)中添加硅灰，硅灰可以作为助磨剂，能够物料颗粒表面包裹形成薄膜，使物料颗粒表面达到饱和状态，从而有效防止颗粒之间团聚。
58.(3)本技术方案通过在步骤(1)中添加硼砂，因硼砂与体系中的钙离子形成硼酸钙，硼酸钙在石膏水化过程中作为晶核引发形成一些额外的水化产物，从而提升石膏基凝胶材料的强度；此外，硼酸钙还可以通过减缓水泥基材料的干缩和开裂来提高其抗裂性能，从而延长其使用寿命。
59.(4)本技术方案通过聚乙烯醇对碳纤维表面改性处理，不仅能增强碳纤维的强度，而且使碳纤维表面变得更粗糙，增加碳纤维与基体的粘结力。
60.除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
61.实施例1
62.制备聚乙烯醇改性碳纤维：
63.按重量份数依次称取：45份聚乙烯醇、30份碳纤维、40份去离子水；
64.将聚乙烯醇加入去离子水中，用搅拌器以600r/min的转速，搅拌30min，再加入碳纤维，继续搅拌40min，然后静置浸泡2h，最后在空气中干燥，即得聚乙烯醇改性碳纤维；
65.制备高强度石膏基凝胶材料：
66.按重量份数依次称取：20份秸秆灰、45份非金属尾矿、30份糖滤泥、13份上述制备的聚乙烯醇改性碳纤维、90份脱硫石膏、45份工业废弃物、200份自来水；
67.(1)将秸秆灰、非金属尾矿、脱硫石膏、上述制备的聚乙烯醇改性碳纤维、硅灰混合后，进行研磨成粉末，使得粒度达到180目筛；然后加入称取重量份数1/2的普通自来水和硼
砂，用桶装式电动搅拌器混合搅拌50min，得到混合材料；
68.(2)向(1)中制备的所述混合材料加入糖滤泥和减水剂，搅拌30min后先以压力为550kpa；温度为950℃；处理时间1.5h；升温速率8℃/min的条件下进行高压热处理，然后加入熔融的工业废弃物，再以压力为常压；温度为100℃；处理时间为40min的条件进行低温水热处理，即得热处理凝胶材料；
69.(3)将所述热处理凝胶材料加入剩下的普通自来水搅拌35min后，以压力230kpa；温度75℃；时间13h的条件下进行高压蒸养脱模，然后进行常温养护26h，即得高强石膏基凝胶材料；
70.所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述煤矸石与所述粉煤灰的质量比为1.0:3.0；所述工业废弃物包括废弃涂料；所述废弃涂料包括热塑性聚氨酯涂料；所述废弃涂料中热塑性聚氨酯涂料的含量900-950mg/g；所述硅灰的质量为高强石膏基凝胶材料质量的15％；所述硅灰中二氧化硅的含量不大于300mg/g；所述硼砂的质量为非金属尾矿质量的13％，所述硼砂选自十水四硼酸钠；所述减水剂的质量为高强石膏基凝胶材料质量的6％；所述减水剂选自磺化三聚氰胺系；所述磺化三聚氰胺系选自磺酸甲基萘乙二醇醚。
71.实施例2
72.制备聚乙烯醇改性碳纤维：
73.按重量份数依次称取：40份聚乙烯醇、25份碳纤维、35份去离子水；
74.将聚乙烯醇加入去离子水中，用搅拌器以500r/min的转速，搅拌25min，再加入碳纤维，继续搅拌35min，然后静置浸泡1h，最后在空气中干燥，即得聚乙烯醇改性碳纤维；
75.制备高强度石膏基凝胶材料：
76.按重量份数依次称取：10份秸秆灰、30份非金属尾矿、20份糖滤泥、10份上述制备的聚乙烯醇改性碳纤维、80份脱硫石膏、40份工业废弃物、150份自来水；
77.(1)将秸秆灰、非金属尾矿、脱硫石膏、上述制备的聚乙烯醇改性碳纤维、硅灰混合后，进行研磨成粉末，使得粒度达到160目筛；然后加入称取重量份数1/2的普通自来水和硼砂，用桶装式电动搅拌器混合搅拌50min，得到混合材料；
78.(2)向(1)中制备的所述混合材料加入糖滤泥和减水剂，搅拌30min后先以压力为500kpa；温度为900℃；处理时间1h；升温速率5℃/min的条件下进行高压热处理，然后加入熔融的工业废弃物，再以压力为常压；温度为80℃；处理时间为35min的条件进行低温水热处理，即得热处理凝胶材料；
79.(3)将所述热处理凝胶材料加入剩下的普通自来水搅拌35min后，以压力200kpa；温度70℃；时间10h的条件下进行高压蒸养脱模，然后进行常温养护22h，即得高强石膏基凝胶材料；
80.所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述煤矸石与所述粉煤灰的质量比为1.0:2.0；所述工业废弃物包括废弃涂料；所述废弃涂料包括热塑性聚氨酯涂料；所述废弃涂料中热塑性聚氨酯涂料的含量900-950mg/g；所述硅灰的质量为高强石膏基凝胶材料质量的10％；所述硅灰中二氧化硅的含量不大于300mg/g；所述硼砂的质量为非金属尾矿质量的10％，所述硼砂选自五水四硼酸钠；所述减水剂的质量为高强石膏基凝胶材料质量的5％；所述减水剂选自磺化三聚氰胺系；所述磺化三聚氰胺系选自硫酸二乙基酯钠。
81.实施例3
82.制备聚乙烯醇改性碳纤维：
83.按重量份数依次称取：50份聚乙烯醇、35份碳纤维、45份去离子水；
84.将聚乙烯醇加入去离子水中，用搅拌器以700r/min的转速，搅拌35min，再加入碳纤维，继续搅拌45min，然后静置浸泡3h，最后在空气中干燥，即得聚乙烯醇改性碳纤维；
85.制备高强度石膏基凝胶材料：
86.按重量份数依次称取：30份秸秆灰、60份非金属尾矿、35份糖滤泥、15份上述制备的聚乙烯醇改性碳纤维、100份脱硫石膏、50份工业废弃物、250份自来水；
87.(1)将秸秆灰、非金属尾矿、脱硫石膏、上述制备的聚乙烯醇改性碳纤维、硅灰混合后，进行研磨成粉末，使得粒度达到200目筛；然后加入称取重量份数1/2的普通自来水和硼砂，用桶装式电动搅拌器混合搅拌50min，得到混合材料；
88.(2)向(1)中制备的所述混合材料加入糖滤泥和减水剂，搅拌30min后先以压力为600kpa；温度为1000℃；处理时间2h；升温速率10℃/min的条件下进行高压热处理，然后加入熔融的工业废弃物，再以压力为常压；温度为120℃；处理时间为45min的条件进行低温水热处理，即得热处理凝胶材料；
89.(3)将所述热处理凝胶材料加入剩下的普通自来水搅拌35min后，以压力200kpa；温度70℃；时间10h的条件下进行高压蒸养脱模，然后进行常温养护30h，即得高强石膏基凝胶材料；
90.所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述煤矸石与所述粉煤灰的质量比为1.0:3.5；所述工业废弃物包括废弃涂料；所述废弃涂料包括热塑性聚氨酯涂料；所述废弃涂料中热塑性聚氨酯涂料的含量900-950mg/g；所述硅灰的质量为高强石膏基凝胶材料质量的20％；所述硅灰中二氧化硅的含量不大于300mg/g；所述硼砂的质量为非金属尾矿质量的15％，所述硼砂选自十水四硼酸钠；所述减水剂的质量为高强石膏基凝胶材料质量的8％；所述减水剂选自磺化三聚氰胺系；所述磺化三聚氰胺系选自甲基二磺酸钠。
91.实施例4
92.本实施例与实施例1相比，区别在于：未添加硅灰，其余条件不变。
93.实施例5
94.本实施例与实施例1相比，区别在于：未添加硼砂，其余条件不变。
95.实施例6
96.本实施例与实施例1相比，区别在于：碳纤维未进行聚乙烯醇改性，其余条件不变。
97.对比例1
98.本对比例与实施例1相比，区别在于：未添加碳纤维，其余条件不变。
99.对比例2
100.本对比例与实施例1相比，区别在于：未添加糖滤泥，其余条件不变。
101.对比例3
102.本对比例与实施例1相比，区别在于：步骤(2)中未进行高压热处理，直接进行低温水热处理，其余条件不变。
103.对比例4
104.本对比例与实施例1相比，区别在于：未添加废弃涂料，其余条件不变。
105.对比例5
106.本对比例与实施例1相比，区别在于：所述废弃涂料中采用双酚a型环氧树脂涂料替代所述热塑性聚氨酯涂料。
107.对实施例1-6及对比例1-5所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：
108.石膏强度测试：按照gb/t17669.3-1999《建筑石膏力学性能的测定》的方法测定高强度石膏基凝胶材料的强度；测定产品尺寸300mm
×
200mm
×
20mm；
109.导热性能测试：由沈阳微特技术生产的pdr-3030b型平板导热系数测定仪，测定产品尺寸300mm
×
200mm
×
20mm；
110.具体测试结果如表1所示；
111.表1：产品性能测试结果
112.2h抗折强度/mpa2h抗压强度/mpa导热系数/[w/(m.k)]实施例18.5640.870.13实施例28.5541.230.14实施例38.5540.950.13实施例46.3832.530.36实施例56.3030.680.25实施例66.4534.160.23对比例16.0331.230.30对比例26.9936.780.56对比例37.8639.590.48对比例45.8731.320.34对比例56.5834.260.26
[0113]
由表1测试结果可知，本发明所得产品可以有效兼顾高强度以及良好保温性能。
[0114]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)将秸秆灰、非金属尾矿、脱硫石膏、碳纤维混合后，进行研磨成粉末，然后加水混合搅拌，得到混合材料；(2)向(1)中制备的所述混合材料加入糖滤泥，搅拌后先进行高压热处理，然后加入熔融的工业废弃物，再进行低温水热处理，即得热处理凝胶材料；所述高压热处理的压力为500-600kpa；温度为900-1000℃；处理时间1-2h；升温速率5-10℃/min；(3)将所述热处理凝胶材料加水搅拌后进行高压蒸养脱模，然后进行常温养护，即得高强石膏基凝胶材料；所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述工业废弃物包括废弃涂料；所述废弃涂料包括热塑性聚氨酯涂料。2.根据权利要求1所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述高强石膏基凝胶材料包括以下重量份数原料：10-30份秸秆灰、30-60份非金属尾矿、20-35份糖滤泥、10-15份碳纤维、80-100份脱硫石膏、40-50份工业废弃物。3.根据权利要求1所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中还包括高强石膏基凝胶材料质量10-20％的硅灰；所述硅灰中二氧化硅的含量不大于300mg/g。4.根据权利要求1所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中加水混合搅拌时还包括非金属尾矿质量10-15％的硼砂，所述硼砂选自十水四硼酸钠以及五水四硼酸钠。5.根据权利要求2所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)加入糖滤泥过程中还包括高强石膏基凝胶材料质量5-8％的减水剂。6.根据权利要求5所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述减水剂选自磺化三聚氰胺系；所述磺化三聚氰胺系选自磺酸甲基萘乙二醇醚、硫酸二乙基酯钠以及甲基二磺酸钠中的任意一种。7.根据权利要求1所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述碳纤维通过聚乙烯醇改性而成。8.根据权利要求1所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中高压蒸养的条件包括：以压力200-250kpa；温度70-80℃；时间10-16h的条件下进行蒸汽养护。9.根据权利要求1所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述非金属尾矿包括煤矸石、粉煤灰；所述煤矸石与所述粉煤灰的质量比为1.0:2.0-3.5。10.根据权利要求1所述的一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中常温养护的时间为22-30h。

技术总结
本发明属于废弃物资源化利用技术领域，尤其涉及一种工业废弃物和非金属尾矿制备高强石膏基凝胶材料的方法，其包括以下步骤：混合材料制备；通过高压热处理得到凝胶材料。本发明利用秸秆灰和糖滤泥中的碳酸盐分解生成氧化钙、氧化钾和气体，体系外存在高压，使得气体难以释放出而停留在体系内，通过控制升温速率使得碳酸盐缓慢分解，使得凝胶材料内部形成许多均匀且微小的闭孔结构，闭孔结构中主要的气体为二氧化碳，其热导率很低，保温效果好；在碱性环境下水热反应形成水化铝酸钙，而脱硫石膏能与水化铝酸钙反应生成钙矾石，从而提高石膏基凝胶材料的强度，生成的氧化钾在低温水热中生成氢氧化钾，作为碱性激发剂促进C-S-H凝胶的形成。的形成。


技术研发人员：孟旭燕 肖学党
受保护的技术使用者：信阳市灵石科技有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/25