申请日2014.01.23
公开(公告)日2014.05.21
IPC分类号E04B1/90; B28B7/22; C04B28/04; E01F8/00
摘要
本发明公开了一种免烧污泥发泡吸音板，其技术方案的要点是，将内置框架平放在模具上，内置框架内的短钢管插入立柱以后，采用污泥水泥发泡剂浇注在内置框架外围，内置框架完全镶嵌在污泥水泥发泡剂的内部，按照水泥制品的常规养护方法进行养护，包装为免烧污泥发泡吸音板成品;污泥水泥发泡剂由污泥混合物、高粘凹凸棒石粘土粉和水泥等原料组成;污泥水泥发泡剂固化后与内置框架形成一个一体化的整体，增加了免烧污泥发泡吸音板的整体强度、抗弯曲能力和实际使用效果。免烧污泥发泡吸音板不但能有效的控制噪声污染，还有保温和净化空气的功能，免烧污泥发泡吸音板适用于安装在高速公路、高架桥、城市轻轨、地铁、公共场所等设施中。
权利要求书
1.一种免烧污泥发泡吸音板，其特征在于，免烧污泥发泡吸音板是一种长方形的板状物体，由污泥水泥发泡剂和内置框架组成，内置框架内设计有4～32个短钢管，短钢管的内孔为免烧污泥发泡吸音板的安装孔;将内置框架平放在模具上，内置框架内的短钢管插入立柱以后，采用污泥水泥发泡剂浇注在内置框架外围，内置框架完全镶嵌在污泥水泥发泡剂的内部为免烧污泥发泡吸音板半成品;经过2～7天的静置固化处理，将免烧污泥发泡吸音板半成品从模具中取出，按照水泥制品的常规养护方法进行养护，28天后包装为免烧污泥发泡吸音板成品;
所述污泥水泥发泡剂配料按重量百分比由下列组分组成：粉状污泥发泡剂25～65%、水泥5～30%和水20～65%;污泥水泥发泡剂的制备方法：将污泥水泥发泡剂的配料加入水泥发泡搅拌机中搅拌为膏状污泥水泥发泡剂;
所述粉状污泥发泡剂配料按重量百分比由下列组分组成：污泥混合物15～55%、高粘凹凸棒石粘土粉5～15%、活性凹凸棒石粘土5～25%、十二烷基硫酸钠1～35%、过碳酸钠1～25%、聚丙烯酸钠0.01～5%、焦磷酸钠0.01～5%和聚萘甲醛磺酸钠盐0.01～5%;粉状污泥发泡剂的生产方法：将粉状污泥发泡剂配料输入搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中加工为粉状污泥发泡剂，颗粒细度≤0.074毫米;
所述污泥混合物配料按重量百分比由下列组分组成：污泥55～85%和凹凸棒石粘土尾矿15～45%;
所述污泥混合物的生产方法：将污泥混合物配料加入已经运行的双卧轴强制式搅拌机中搅拌，搅拌均匀后输送到气流干燥机中进行脱水干燥，干燥时间为1～3小时，干燥温度控制在100～150℃，脱水干燥后的污泥混合物含水量≤15%。
2.根据权利要求1所述高粘凹凸棒石粘土粉是采用提高凹凸棒石粘土粘度的加工工艺生产的凹凸棒石粘土粉，其特征在于，从矿区开采的凹凸棒石粘土，需要经过30～120天的自然风化;改性处理方法是：以重量百分比计算，取自然风化后的凹凸棒石粘土94～98%，均匀加入2～6%碳酸钠，共同输入浸泡池中，加入清水进行浸泡陈化，浸泡时间为72～120小时;取浸泡后的凹凸棒石粘土，输入搅拌机中进行搅拌，并将搅拌后的凹凸棒石粘土，经挤压机挤成薄片，其厚度控制在0.5～2毫米，将凹凸棒石粘土薄片，进行晾晒，晾晒后的凹凸棒石粘土薄片，其含水量≤15%;配料以重量百分比计算：晾晒后的凹凸棒石粘土94～98%、高吸水树脂0.5～5%和纤维素0.5～3%，将上述配料进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中进行磨粉，颗粒细度≤0.074毫米;
所述高粘凹凸棒石粘土粉是指取28.0g凹凸棒石粘土粉试样，加入高速搅拌机的悬浮液杯中，再加入372g水，将悬浮液杯置于高速搅拌机上，在11000转/分钟的转速下搅拌20分钟，再将经过高速搅拌试样悬浮液倒入250mL的烧杯中，使用NDJ-1型旋转粘度计进行测试悬浮液的粘度，测试粘度值≥2200 mPa·s的凹凸棒石粘土粉。
3.根据权利要求1所述活性凹凸棒石粘土的生产方法，其特征在于，①稀硫酸的配制，按重量百分比由下列组分组成：浓度98﹪的硫酸3～5%，水95～97%;②酸化处理的配料，按重量百分比包括下列组分：凹凸棒石粘土原矿55～65%，稀硫酸35～45%，将稀硫酸缓慢加入凹凸棒石粘土原矿中进行酸化处理;③挤压：将酸化后的凹凸棒石粘土，通过挤压机进行挤压为片状物，片状物的厚度≤3毫米;④焙烧：凹凸棒石粘土的片状物输送到焙烧炉内进行焙烧，焙烧时间为1.5～3小时，焙烧温度控制在320～450℃，焙烧后的凹凸棒石粘土片状物为活性凹凸棒石粘土。
4.根据权利要求1所述内置框架是一种长方形的钢结构框架，其特征在于，内置框架内由4～32个短钢管、4～52块冲孔钢板网和2～42根加强筋组成;短钢管的上部平面加工为一种沉头孔，短钢管与短钢管之间用冲孔钢板网焊接为一个矩形框架，冲孔钢板网孔洞为圆形孔洞，短钢管高度1/2处的水平中心线与冲孔钢板网宽度1/2处的水平中心线相重叠，矩形框架内以短钢管与短钢管之间高度1/2处的对角线为联接点，用螺纹钢焊接为加强筋，共同组成一个内置框架;内置框架内短钢管上部沉头孔的平面共同组成为内置框架上平面，短钢管下部平面共同组成为内置框架下平面。
5.根据权利要求1所述模具是一种长方形的模具，其特征在于，由一块长方形底板、一个长方形定位槽、一个长方形边框、2个长方形把手和4～32个圆柱形立柱组成;定位槽按照设计的位置尺寸焊接在模具底板的上平面，立柱按照设计的相对位置尺寸安装在模具底板的上平面，边框放置在定位槽内，2个把手分别安装在边框左右两边外侧正中间，模具底板的下平面放置在震动工作台上。
说明书
免烧污泥发泡吸音板
技术领域
本发明涉及吸音板，具体涉及一种免烧污泥发泡吸音板。
背景技术
城市噪声严重影响着城市居民的正常生活和人身健康，城市噪声主要是指交通噪声、工厂噪声、建筑施工噪声和社会生活噪声，其噪声的影响范围和影响程度日益严重，对市民的生活环境影响极大，成为引人注目的城市环境污染问题之一。
通常采用吸音材料生产一些吸音板、隔音墙、吸音网和消音器等产品来控制噪声污染，也有一些吸音材料是通过发泡处理后生产吸音板等产品，以提高产品的性能。
目前市场上销售发泡后的吸音板质地较脆，吸音板的整体强度、抗弯曲能力和使用效果不理想;在吸音板安装到建筑物墙面上的过程中，吸音板需要现场钻4个以上的螺栓孔，不但费工费时，增加施工难度，而且很容易在钻孔时将吸音板打坏或震碎，当吸音板安装在建筑物墙面上以后，由于重力的作用，会造成钻孔后的吸音板从建筑物墙面上破碎脱落。
我国污水处理厂每年排放的污泥量(干重)约 140 万吨，且以每年10%以上的速度增长，污泥作为污水处理工艺的产物，含水率高、有机物含量高、容易腐化发臭，污泥产生的环境污染问题日益突出，已造成极大的安全隐患、环境压力和经济负担，没有得到安全、环保处理处置的污泥对环境的危害较大。
我国矿产资源80%为共伴生矿，大量有价值资源存留于尾矿之中，尾矿堆存需要占用大量土地。很多尾矿库超期或超负荷使用，甚至违规操作，使尾矿库存在极大的安全隐患，对周边地区的人民财产和生命安全造成严重威胁。
凹凸棒石粘土除含凹凸棒石外，常含有膨润土、高岭石、水云母、海泡石、石英、蛋白石及碳酸盐等矿物。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中不足之处，提供一种免烧污泥发泡吸音板。
免烧污泥发泡吸音板由污泥水泥发泡剂和内置框架组成，将内置框架平放在模具上，内置框架内的短钢管插入立柱以后，采用污泥水泥发泡剂浇注在内置框架外围，内置框架完全镶嵌在污泥水泥发泡剂的内部，按照水泥制品的常规养护方法进行养护，包装为免烧污泥发泡吸音板成品。
城镇污水处理厂产生的污泥含水率高(75%～99%)，采用直接脱水的方法进行处理，生产成本较高，本发明利用凹凸棒石粘土尾矿吸收污泥中水分，合成一种污泥混合物后再利用，生产成本低廉，可持续性开发利用污泥，减少污泥对环境的危害。
凹凸棒石粘土在开采过程中会混杂有一定量的碎石和泥土，作为一种尾矿抛弃，造成大量的资源浪费，本发明选用凹凸棒石粘土尾矿的颗粒细度≤2毫米。
凹凸棒石又名坡缕石或坡缕缟石，是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，凹凸棒石具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附能力，并具有一定的可塑性及粘结力。
市场上销售的凹凸棒石粘土产品，分别有凹凸棒石粘土粉和高粘凹凸棒石粘土粉两大系列，凹凸棒石粘土粉的粘度≤1800mPa·s，高粘凹凸棒石粘土土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强，湿时具粘性和可塑性，高粘凹凸棒石粘土粉的粘度≥2200mPa·s，有利于原料之间的粘结。
高粘凹凸棒石粘土粉是指取28.0g凹凸棒石粘土粉试样，加入高速搅拌机的悬浮液杯中，再加入372g水，将悬浮液杯置于高速搅拌机上，在11000转/分钟的转速下搅拌20分钟，再将经过高速搅拌试样悬浮液倒入250mL的烧杯中，使用NDJ-1型旋转粘度计进行测试悬浮液的粘度，测试粘度值≥2200 mPa·s的凹凸棒石粘土粉。
凹凸棒石粘土原矿的pH值为8～9,在本发明中需要进行酸化处理，经过酸化处理后的凹凸棒石粘土为活性凹凸棒石粘土，活性凹凸棒石粘土的各种性能都将得到较大的提高，特别是加强了凹凸棒的吸附净化能力，活性凹凸棒石粘土pH值控制为5.5～7.5，含水量≤2%。
十二烷基硫酸钠为白色或淡黄色粉状，溶于水，对碱和硬水不敏感，具有去污、乳化和优异的发泡力，是一种无毒的阴离子表面活性剂;粉状污泥发泡剂和水混合时，十二烷基硫酸钠与过碳酸钠共同生成大量的气泡。
过碳酸钠是一种无机盐，呈白色颗粒状粉末，过碳酸钠与水接触后会迅速分解，释放出大量的氧气。
聚丙烯酸钠是一种新型功能高分子材料，为白色或浅黄色粉末，溶解于冷水，对温度变化稳定，是一种具有多种特殊性能的表面活性剂，在本发明中有利于提高粉状污泥发泡剂的增稠、发泡、稳定、乳化、分散、粘合、成膜和保水的效果。
焦磷酸钠是一种无色透明结晶或白色结晶粉末，易溶于水，在本发明中用作分散剂和乳化剂。
聚萘甲醛磺酸钠盐为棕色或深棕色粉末，易溶于水，耐酸，耐碱，耐硬水，具有良好的扩散性;当粉状污泥发泡剂和水混合时生成大量的气泡，焦磷酸钠与聚萘甲醛磺酸钠盐有利于生成的气泡分布比较均匀。
水泥选用硅酸盐水泥。
水泥发泡搅拌机是建材工业常用的机械设备。
本发明通过下述技术方案予以实现：
免烧污泥发泡吸音板是一种长方形的板状物体，由污泥水泥发泡剂和内置框架组成，内置框架内设计有4～32个短钢管，短钢管的内孔为免烧污泥发泡吸音板的安装孔;将内置框架平放在模具上，内置框架内的短钢管插入立柱以后，采用污泥水泥发泡剂浇注在内置框架外围，内置框架完全镶嵌在污泥水泥发泡剂的内部为免烧污泥发泡吸音板半成品;经过2～7天的静置固化处理，将免烧污泥发泡吸音板半成品从模具中取出，按照水泥制品的常规养护方法进行养护，28天后包装为免烧污泥发泡吸音板成品。
污泥水泥发泡剂配料按重量百分比由下列组分组成：粉状污泥发泡剂25～65%、水泥5～30%和水20～65%;污泥水泥发泡剂的制备方法：将污泥水泥发泡剂的配料加入水泥发泡搅拌机中搅拌为膏状污泥水泥发泡剂。
粉状污泥发泡剂配料按重量百分比由下列组分组成：污泥混合物15～55%、高粘凹凸棒石粘土粉5～15%、活性凹凸棒石粘土5～25%、十二烷基硫酸钠1～35%、过碳酸钠1～25%、聚丙烯酸钠0.01～5%、焦磷酸钠0.01～5%和聚萘甲醛磺酸钠盐0.01～5%;粉状污泥发泡剂的生产方法：将粉状污泥发泡剂配料输入搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中加工为粉状污泥发泡剂，颗粒细度≤0.074毫米。
所述污泥混合物配料按重量百分比由下列组分组成：污泥55～85%和凹凸棒石粘土尾矿15～45%;
所述污泥混合物的生产方法：将污泥混合物配料加入已经运行的双卧轴强制式搅拌机中搅拌，搅拌均匀后输送到气流干燥机中进行脱水干燥，干燥时间为1～3小时，干燥温度控制在100～150℃，脱水干燥后的污泥混合物含水量≤15%;
粉状污泥发泡剂已经申请了发明专利，中国专利公开号：CN 103274631A，公开日：2013年09月04日。
所述高粘凹凸棒石粘土粉是采用提高凹凸棒石粘土粘度的加工工艺生产的凹凸棒石粘土粉，其特征在于,从矿区开采的凹凸棒石粘土，需要经过30～120天的自然风化;改性处理方法是：以重量百分比计算，取自然风化后的凹凸棒石粘土94～98%，均匀加入2～6%碳酸钠，共同输入浸泡池中，加入清水进行浸泡陈化，浸泡时间为72～120小时;取浸泡后的凹凸棒石粘土，输入搅拌机中进行搅拌，并将搅拌后的凹凸棒石粘土，经挤压机挤成薄片，其厚度控制在0.5～2毫米，将凹凸棒石粘土薄片，进行晾晒，晾晒后的凹凸棒石粘土薄片，其含水量≤15%;配料以重量百分比计算：晾晒后的凹凸棒石粘土94～98%、高吸水树脂0.5～5%和纤维素0.5～3%，将上述配料进行搅拌，搅拌均匀后输入磨机中进行磨粉，颗粒细度≤0.074毫米。
上述生产工艺是采用由本发明人于2005年6月20日申请的“提高凹凸棒石粘土粘度的加工工艺”，中国专利授权公告号为：CN 1317067C，授权公告日：2007年5月23日。
所述活性凹凸棒石粘土的生产方法是：①稀硫酸的配制，按重量百分比由下列组分组成：浓度98﹪的硫酸3～5%，水95～97%;②酸化处理的配料，按重量百分比包括下列组分：凹凸棒石粘土原矿55～65%，稀硫酸35～45%，将稀硫酸缓慢加入凹凸棒石粘土原矿中进行酸化处理;③挤压：将酸化后的凹凸棒石粘土，通过挤压机进行挤压为片状物，片状物的厚度≤3毫米;④焙烧：凹凸棒石粘土的片状物输送到焙烧炉内进行焙烧，焙烧时间为1.5～3小时，焙烧温度控制在320～450℃，焙烧后的凹凸棒石粘土片状物为活性凹凸棒石粘土。
本生产方法是采用由本发明人于2006年3月7日申请的“凹凸棒药物保健浴泥粉”中的活性凹凸棒石粘土的生产方法，凹凸棒药物保健浴泥粉的中国专利公开号为：CN1850026，公开日：2006年10月25日。
所述含水量百分比和浓度98﹪的硫酸均为重量百分比。
所述内置框架是一种长方形的钢结构框架，内置框架内由4～32个短钢管、4～52块冲孔钢板网和2～42根加强筋组成;短钢管的上部平面加工为一种沉头孔，短钢管与短钢管之间用冲孔钢板网焊接为一个矩形框架，冲孔钢板网孔洞为圆形孔洞，短钢管高度1/2处的水平中心线与冲孔钢板网宽度1/2处的水平中心线相重叠，矩形框架内以短钢管与短钢管之间高度1/2处的对角线为联接点，用螺纹钢焊接为加强筋，共同组成一个内置框架;内置框架内短钢管上部沉头孔的平面共同组成为内置框架上平面，短钢管下部平面共同组成为内置框架下平面。
用于生产吸音板的内置框架已经另案申请了实用新型专利，专利申请号为：201320579228.1，申请日：2013年9月18日。
所述模具是一种长方形的模具，由一块长方形底板、一个长方形定位槽、一个长方形边框、2个长方形把手和4～32个圆柱形立柱组成;定位槽按照设计的位置尺寸焊接在模具底板的上平面，立柱按照设计的相对位置尺寸安装在模具底板的上平面，边框放置在定位槽内，2个把手分别安装在边框左右两边外侧正中间，模具底板的下平面放置在震动工作台上。
用于生产吸音板的模具已经另案申请了实用新型专利，专利申请号为：201320575991.7，申请日：2013年9月17日。
免烧污泥发泡吸音板内镶嵌了内置框架，污泥水泥发泡剂固化后与内置框架形成一个一体化的整体，增加了免烧污泥发泡吸音板的整体强度、抗弯曲能力和实际使用效果。
免烧污泥发泡吸音板内的污泥水泥发泡剂具有发泡能力强、发泡倍数高、单位体积产泡量大、泡沫外膜韧性好不易破碎，泡沫稳定性好、可长时间不消泡、泡沫细腻、在介质内生成的孔洞大小均匀、泌水量低和使用介质的相容性好等优点。
免烧污泥发泡吸音板在浇注过程中不会出现分层，产品脱模速度快，表面光洁度好。
免烧污泥发泡吸音板不但能有效的控制噪声污染，还有保温和净化空气的功能。
在建筑施工现场，不需要钻孔，直接用十字槽沉头自攻螺钉将免烧污泥发泡吸音板安装在建筑物的墙面上，省工省时，也不会造成免烧污泥发泡吸音板从建筑物墙面上破碎脱落。
免烧污泥发泡吸音板适用于安装在高速公路、高架桥、城市轻轨、地铁、工厂、仓库、公共场所等设施中。