[发明专利]一种以废液为原料制备水化硅酸钙的方法

说明书

本发明公开了一种以废液为原料制备水化硅酸钙的方法，包括如下步骤：1)以废弃水泥基材料为原料，获取钙源；2)以非木材制浆黑液为原料，获取硅源；3)取步骤1)所得钙源与步骤2)所得硅源，通过化学共沉淀法制备水化硅酸钙。本发明以酸处理废弃水泥基材料废液为钙源、非木材制浆黑液为硅源，大大降低了水化硅酸钙的原料成本，同时解决了废液的处理问题，减少了废液对环境的不利影响，提升了黑液碱回收领域的清洁度；而且，非木材制浆黑液含有的木质素发挥了分散剂和改性剂的作用，改性水化硅酸钙、防止其团聚，从而在无需额外添加分散剂的情况下降低了水化硅酸钙的粒径，进一步降低了细化水化硅酸钙粒径的成本。

技术领域

本发明涉及一种以废液为原料制备水化硅酸钙的方法，属于纳米颗粒制备技术领域。

背景技术

水化硅酸钙作为水泥水化的主要产物，可被用作晶胚类早强剂，为水泥水 化提供形核位点，从而加快水泥水化，促进水泥基材料强度的发展。目前，常 用于制备水化硅酸钙的方法主要有化学共沉淀法、水热法和机械化学法。其中， 化学共沉淀法因快捷高效、能耗低，应用较多。但用于化学共沉淀法制备水化 硅酸钙的钙源多为硝酸钙、氯化钙和乙酸钙，而硅源多为五水偏硅酸钠和九水 偏硅酸钠，这些原料成本较高，从而提高了水化硅酸钙的生产成本。并且，水 化硅酸钙颗粒的粒径大小会显著影响其早强效果。因此，常在水化硅酸钙的制 备过程中掺入分散剂，以此细化其颗粒，获得纳米级的水化硅酸钙。但分散剂 的使用，又进一步增加了水化硅酸钙的成本。对此，有必要寻求价格更为低廉 的钙源、硅源和分散剂，以求在降低水化硅酸钙生产成本的同时，还能够细化 水化硅酸钙颗粒。

申请号为201710931406.5的中国发明专利申请公开了一种水化硅酸钙早强 剂的制备方法，该方法以酸处理再生骨料废液为钙源、硅酸钠和偏硅酸钠为硅 源，通过化学共沉淀法制备水化硅酸钙。该法虽使用了酸处理再生骨料废液为 钙源，但硅源仍为硅酸钠或偏硅酸钠，其价格仍较高，且制备所得水化硅酸钙 颗粒粒径较大，从而不利于早强性能的充分发挥。为了进一步降低水化硅酸钙 的生产成本，以及细化水化硅酸钙颗粒，专利ZL201711331837.4公开了一种水 化硅酸钙早强剂的制备方法，该方法以稻壳灰为硅源，以生产木质素磺酸钙的 废液为钙源，并以凝胶分散剂和聚丙烯酰胺为分散剂，制备出水化硅酸钙。该 水化硅酸钙成本较低、分散均匀，具有良好的应用效果。但所用凝胶分散剂及 聚丙烯酰胺仍在一定程度上提高了水化硅酸钙的生产成本，且可能会对水泥基 材料的其它性能产生负面影响。此外，稻壳灰的预处理会消耗较多的碱，且需 要较大的能耗。

另一方面，在造纸制浆领域，会产生含有大量有机物和少量无机物的制浆 黑液。其中，有机物主要为木质素，还有低摩尔质量的多糖和树脂化合物。无 机物则主要为氢氧化钠，还有硅酸钠。当以秸秆、稻草、竹子和甘蔗渣等非木 材制浆时，黑液中的硅含量会更高。但硅元素的存在会增加黑液的粘度，影响 黑液的焚烧性能，不利于黑液的碱回收。

基于此，申请人考虑以黑液中的硅元素为硅源，制备水化硅酸钙，从而形 成了本发明技术。

发明内容

发明目的：针对现有化学共沉淀法制备水化硅酸钙原料成本高、且制得的水化硅酸 钙粒径较大、早强效果不佳的问题，本发明提供一种以废液为原料制备水化硅酸钙的方法，以黑液中的硅酸根离子作为硅源，有效降低水化硅酸钙原料成本的同时解决了黑液 的碱回收问题，同时，在不加分散剂的情况下降低了水化硅酸钙的粒径。

技术方案：本发明所述的一种以废液为原料制备水化硅酸钙的方法，包括如下步骤：

1)以废弃水泥基材料为原料，获取钙源；

2)以非木材制浆黑液为原料，获取硅源；

3)取步骤1)所得钙源与步骤2)所得硅源，通过化学共沉淀法制备水化硅酸钙。