[發明專利]一種利用磷肥副產硅膠制備的納米晶核早強劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201911358309.7
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN110963740B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 劉瑋;陳家榮;王莊;趙江
• 申請（專利權）人: 福泉凱威特新材料有限公司
• 主分類號: C04B24/32
• 分類號: C04B24/32;C04B103/12
• 代理公司: 昆明盛鼎宏圖知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53203
• 代理人: 王輝

本發明公開了一種利用磷肥副產硅膠制備的納米晶核早強劑及其制備方法，屬于混凝土外加劑技術領域。以制備重量份數為1000份的納米晶核早強劑所用原材料為：副產硅膠80～120份，氫氧化鈣60～120份，水溶性有機堿5～15份，高分子聚合物60～80份，余量為水。本發明加料順序為：首先加入水溶性有機堿將副產硅膠預活化，再將高分子聚合物滴加到活化后的硅膠溶液中，然后加入經過膠磨后的氫氧化鈣懸濁液，升溫反應6～8h。反應結束后冷卻至常溫，得到納米晶核早強劑。本發明制備成本低、工藝簡便，制備的納米晶核早強劑不含堿金屬離子，可顯著提高水泥混凝土或砂漿的早期強度，且后期強度也會小幅度提高。

技術領域

本發明涉及混凝土外加劑領域，尤其涉及一種利用磷肥副產硅膠制備的納米晶核早強劑及其制備方法。

背景技術

混凝土具有原材料來源廣泛、價格低廉、生產工藝簡單、強度高、耐久性好、維修費用低等優點，是現代主要建筑材料之一，也是目前世界上生產量最大的人造材料。然而，由于硅酸鹽水泥水化反應相對較慢、以及外界溫度的影響，混凝土的早期強度發展緩慢。

關于納米晶核早強劑，在2019年12月22日之前所公布的相關專利有12項，分別為一種新型晶核納米增強透水混凝土及其制備成型方法、一種納米晶核型混凝土早強劑及其制備方法、一種C-S-H凝膠納米晶核早強劑及其制備方法和應用、一種建筑垃圾納米晶核及其制備方法和應用、一種納米水泥基晶核型早強劑及其制備方法和應用、一種新型聚羧酸高性能納米籽晶早強減水復合劑及其制備方法、一種納米晶種增強型無堿速凝劑及其制備方法、一種晶核型混凝土超早強劑的制備方法、一種水化鋁酸鈣納米晶核早強劑及其制備方法、一種用于蒸養混凝土的預水化礦粉納米晶核早強劑及其制備方法、早強型減水劑及其制備方法、一種石墨烯基納米晶核類早強劑及其制備方法。但是上述申請或授權的專利中，無一項與硅膠有關，更與磷肥生產環節的副產硅膠有關。眾所周知，磷肥生產是工業化工中重要的一個產業，我國早已是全球最大的磷肥生產國，而作為起生產環節的磷肥副產硅膠數量十分可觀；若不能對磷肥副產硅膠進行有效的回收利用，勢必會造成資源浪費和環境污染。早些年相關回收技術多在于白炭黑類別。

而近年來，采用納米水化硅酸鈣晶核技術提高混凝土早期強度的技術日趨成熟。中國專利CN 104402009B一種水化硅酸鈣凝膠溶液早強劑及其制備方法公開了一種以硅酸鈉為硅源，硝酸鈣為鈣源的水化硅酸鈣凝膠制備方法。CN 106277901 B一種纖維狀納米硅酸鹽混凝土外加劑及其制備方法公開了一種以硅酸鈉為硅源，硝酸鈣為鈣源，硝酸鎂為鎂源的纖維狀納米硅酸鹽混凝土外加劑制備方法。CN107032651B晶核型混凝土早強劑及其制備方法公開了一種以聚合物、偏硅酸鈉、硝酸鈣為原料的晶核型混凝土早強劑。但是，以上專利所提供的納米水化硅酸鈣的制備方法中的硅源都是采用了含堿(鉀、鈉離子)的硅酸鈉或偏硅酸鈉，而堿含量的增加會對混凝土的后期強度和耐久性造成不利影響。

綜上所述，磷肥工業副產硅膠主要來自濕法磷酸、磷肥生產過程中含氟廢氣的吸收過程以及以氟硅酸為原料制備氟化物的加工過程。利用磷肥副產硅膠的理想方法是講所含硅元素轉化成經濟價值較高的含硅產品。目前我國利用磷肥副產硅膠主要生產氟硅脲、水玻璃、白炭黑等產品。其中，氟硅脲、水玻璃進一步加工利用的空間有限，附加值不高。利用副產硅膠制備沉淀法白炭黑的生產工藝相對成熟，生產成本較低，但我國白炭黑產能已突破100萬t，供大于求。因此，急需探索一種開發利用磷肥副產硅膠的新技術、新產品。

發明內容

本發明針對磷肥副產硅膠利用率低，附加值不高的問題。本發明提供了一種制備便捷、性能優越、附加值較高的技術路徑。針對目前制備納米水化硅酸鈣晶核型早強劑所用硅源普遍使用含堿(鉀、鈉離子)的硅酸鈉。

本發明提供了一種材料價格低廉、可變廢為寶、實現經濟效益與環保效益雙贏的具有納米形態的無堿晶核型早強劑。

一種利用磷肥副產硅膠制備的納米晶核早強劑，本發明所述的納米晶核早強劑其原料由副產硅膠、氫氧化鈣、水溶性有機堿、高分子聚合物、水組成。