一种利用柠檬酸渣制备复合水泥缓凝剂的方法

摘要

本发明涉及一种利用柠檬酸渣制备复合水泥缓凝剂的方法，属于废弃物利用技术领域。本发明针对目前传统水泥缓凝剂石膏资源逐渐匮乏，化学石膏的排放量却很大，污染环境，同时大量废弃的柠酸渣堆放运输需占用大片土地造成极大的财物消耗与浪费的问题，本发明通过利用柠檬酸渣中CaSO

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用柠檬酸渣制备复合水泥缓凝剂的方法，属于废弃物利用技术领域。

背景技术

柠檬酸渣是生产柠檬酸过程中产生的废渣，经过压滤工艺处理后，水分为 12 %左右，且细度较细，其形态如泥，呈白色松散状，故又称为钙泥，是一种以CaSO_{4>·2H2O为主要成分的工业废渣，其SO3>的含量高达42～48 %。通常，每生产1t柠檬酸可产生废渣2～3 t。我国柠檬酸年产量超过10^{6>t，其废渣年产量超过2×106t。随着我国国民经济特别是化工事业的飞速发展，柠檬酸渣的排放量逐年增加，若得不到利废应用必将越积越多，大量废弃的柠酸渣其堆放运输需占用大片土地造成极大的财物消耗与浪费。}}

我国石膏矿分布很不均匀，多在中南、西南、西北地区，相当一部分地区缺乏天然石膏资源，工业生产若远途外购石膏，既加剧运输紧张的矛盾，又增大生产成本。在天然石膏缺乏的地区，化学石膏的排放量却很大，污染环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前传统水泥缓凝剂石膏资源逐渐匮乏，化学石膏的排放量却很大，污染环境，同时大量废弃的柠酸渣堆放运输需占用大片土地造成极大的财物消耗与浪费的问题，本发明通过利用柠檬酸渣中CaSO_{4>·2H2O，作为优质石膏成份，通过培养氧化亚铁硫杆菌，获得菌丝悬浮液，对柠檬酸渣进行处理，去除其中的SO3及部分重金属，再将其与甲基硅酸钠进行混合，对微生物处理后的柠檬酸渣进行改性，增加其推迟水泥水化能力，再将其与草木灰等进行混合，从而制得复合水泥缓凝剂。}

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）按重量份数计，取40～50份EMB琼脂培养基、10～15份质量分数为5％的葡萄糖酸亚铁溶液、8～12份硝酸铵、1～2份磷酸氢二钾及0.8～1.2份磷酸二氢钾，搅拌均匀形成混合物，使用质量分数为30％的盐酸调节混合物pH至2.5～3.5，随后将混合物放入压力蒸汽灭菌器中杀菌消毒，得培养基；

（2）按接种量10～15％，将氧化亚铁硫杆菌接种至上述培养基中，再将培养基移至恒温摇床中，在150r/min，28～32℃下培养4～5天后，使用流速为3～5mL/min的去离子水淋洗培养基表面直至表面无菌丝，收集淋洗液，得处理菌丝悬浮液；

（3）按固液比1:2，取柠檬酸渣和上述所得的菌丝悬浮液放入混合机中，在室温下，以130r/min搅拌15～20min后静置5～7h，随后进行过滤，使用蒸馏水冲洗过滤物3～4次，得预处理柠檬酸渣；

（4）将上述所得的预处理柠檬酸渣放入煅烧炉中，在温度200～300℃下煅烧10～15min，随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过100目筛，将过筛颗粒与甲基硅酸钠按料液比10:1，混合均匀放入容器中，使用氢气将容器中的空气排出，对容器进行加热至80～95℃，保持温度1～2h后过滤，将过滤物放入烘箱中，在90℃下干燥过夜，得改性处理柠檬酸渣；

（5）将上述所得的改性处理柠檬酸渣和草木灰按质量比8:1，混合均匀，再向其中加入草木灰质量0.5～1.2％的氯化钙，在60～70℃下200r/min搅拌30～50min，即可得到复合水泥缓凝剂。

本发明的应用方法是：将本发明所制得的水泥缓凝剂放入待搅拌的水泥中，其中加入量为水泥质量的0.5～1.2％，充分搅拌均匀，加入水泥质量40～50％的水，再次搅拌20～30min，即可。观察可得，3～5h后搅拌后的水泥未凝结，延长了70～80％混凝土的凝结时间，方便浇注，提高了施工效率76％以上。

本发明与其他方法相比，有益技术效果：

（1）本发明所得的复合水泥缓凝剂充分利用了柠檬酸渣，实现了废弃物的再利用，减少了对环境污染；

（2）本发明所得的复合水泥缓凝剂制作简单，成本低，且效率高。

具体实施方式

按重量份数计，取40～50份EMB琼脂培养基、10～15份质量分数为5％的葡萄糖酸亚铁溶液、8～12份硝酸铵、1～2份磷酸氢二钾及0.8～1.2份磷酸二氢钾，搅拌均匀形成混合物，使用质量分数为30％的盐酸调节混合物pH至2.5～3.5，随后将混合物放入压力蒸汽灭菌器中杀菌消毒，得培养基；按接种量10～15％，将氧化亚铁硫杆菌接种至上述培养基中，再将培养基移至恒温摇床中，在150r/min，28～32℃下培养4～5天后，使用流速为3～5mL/min的去离子水淋洗培养基表面直至表面无菌丝，收集淋洗液，得处理菌丝悬浮液；按固液比1:2，取柠檬酸渣和上述所得的菌丝悬浮液放入混合机中，在室温下，以130r/min搅拌15～20min后静置5～7h，随后进行过滤，使用蒸馏水冲洗过滤物3～4次，得预处理柠檬酸渣；将上述所得的预处理柠檬酸渣放入煅烧炉中，在温度200～300℃下煅烧10～15min，随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过100目筛，将过筛颗粒与甲基硅酸钠按料液比10:1，混合均匀放入容器中，使用氢气将容器中的空气排出，对容器进行加热至80～95℃，保持温度1～2h后过滤，将过滤物放入烘箱中，在90℃下干燥过夜，得改性处理柠檬酸渣；将上述所得的改性处理柠檬酸渣和草木灰按质量比8:1，混合均匀，再向其中加入草木灰质量0.5～1.2％的氯化钙，在60～70℃下200r/min搅拌30～50min，即可得到复合水泥缓凝剂。

实例1

按重量份数计，取40份EMB琼脂培养基、15份质量分数为5％的葡萄糖酸亚铁溶液、12份硝酸铵、2份磷酸氢二钾及1.2份磷酸二氢钾，搅拌均匀形成混合物，使用质量分数为30％的盐酸调节混合物pH至2.5，随后将混合物放入压力蒸汽灭菌器中杀菌消毒，得培养基；按接种量10％，将氧化亚铁硫杆菌接种至上述培养基中，再将培养基移至恒温摇床中，在150r/min，28℃下培养4天后，使用流速为3mL/min的去离子水淋洗培养基表面直至表面无菌丝，收集淋洗液，得处理菌丝悬浮液；按固液比1:2，取柠檬酸渣和上述所得的菌丝悬浮液放入混合机中，在室温下，以130r/min搅拌15min后静置5h，随后进行过滤，使用蒸馏水冲洗过滤物3次，得预处理柠檬酸渣；将上述所得的预处理柠檬酸渣放入煅烧炉中，在温度200℃下煅烧10min，随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过100目筛，将过筛颗粒与甲基硅酸钠按料液比10:1，混合均匀放入容器中，使用氢气将容器中的空气排出，对容器进行加热至80℃，保持温度1h后过滤，将过滤物放入烘箱中，在90℃下干燥过夜，得改性处理柠檬酸渣；将上述所得的改性处理柠檬酸渣和草木灰按质量比8:1，混合均匀，再向其中加入草木灰质量0.5％的氯化钙，在60℃下200r/min搅拌30min，即可得到复合水泥缓凝剂。

将本发明所制得的水泥缓凝剂放入待搅拌的水泥中，其中加入量为水泥质量的0.5％，充分搅拌均匀，加入水泥质量40％的水，再次搅拌20min，即可。观察可得，3h后搅拌后的水泥未凝结，延长了70％混凝土的凝结时间，方便浇注，提高了施工效率77％。

实例2

按重量份数计，取50份EMB琼脂培养基、10份质量分数为5％的葡萄糖酸亚铁溶液、8份硝酸铵、1份磷酸氢二钾及0.8份磷酸二氢钾，搅拌均匀形成混合物，使用质量分数为30％的盐酸调节混合物pH至3.5，随后将混合物放入压力蒸汽灭菌器中杀菌消毒，得培养基；按接种量15％，将氧化亚铁硫杆菌接种至上述培养基中，再将培养基移至恒温摇床中，在150r/min，32℃下培养5天后，使用流速为5mL/min的去离子水淋洗培养基表面直至表面无菌丝，收集淋洗液，得处理菌丝悬浮液；按固液比1:2，取柠檬酸渣和上述所得的菌丝悬浮液放入混合机中，在室温下，以130r/min搅拌20min后静置7h，随后进行过滤，使用蒸馏水冲洗过滤物4次，得预处理柠檬酸渣；将上述所得的预处理柠檬酸渣放入煅烧炉中，在温度300℃下煅烧15min，随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过100目筛，将过筛颗粒与甲基硅酸钠按料液比10:1，混合均匀放入容器中，使用氢气将容器中的空气排出，对容器进行加热至95℃，保持温度2h后过滤，将过滤物放入烘箱中，在90℃下干燥过夜，得改性处理柠檬酸渣；将上述所得的改性处理柠檬酸渣和草木灰按质量比8:1，混合均匀，再向其中加入草木灰质量1.2％的氯化钙，在70℃下200r/min搅拌50min，即可得到复合水泥缓凝剂。

将本发明所制得的水泥缓凝剂放入待搅拌的水泥中，其中加入量为水泥质量的1.2％，充分搅拌均匀，加入水泥质量50％的水，再次搅拌30min，即可。观察可得，5h后搅拌后的水泥未凝结，延长了80％混凝土的凝结时间，方便浇注，提高了施工效率76.8％。

实例3

按重量份数计，取48份EMB琼脂培养基、12份质量分数为5％的葡萄糖酸亚铁溶液、10份硝酸铵、2份磷酸氢二钾及1.0份磷酸二氢钾，搅拌均匀形成混合物，使用质量分数为30％的盐酸调节混合物pH至3.0，随后将混合物放入压力蒸汽灭菌器中杀菌消毒，得培养基；按接种量12％，将氧化亚铁硫杆菌接种至上述培养基中，再将培养基移至恒温摇床中，在150r/min，30℃下培养5天后，使用流速为4mL/min的去离子水淋洗培养基表面直至表面无菌丝，收集淋洗液，得处理菌丝悬浮液；按固液比1:2，取柠檬酸渣和上述所得的菌丝悬浮液放入混合机中，在室温下，以130r/min搅拌18min后静置6h，随后进行过滤，使用蒸馏水冲洗过滤物3次，得预处理柠檬酸渣；将上述所得的预处理柠檬酸渣放入煅烧炉中，在温度250℃下煅烧12min，随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过100目筛，将过筛颗粒与甲基硅酸钠按料液比10:1，混合均匀放入容器中，使用氢气将容器中的空气排出，对容器进行加热至88℃，保持温度1h后过滤，将过滤物放入烘箱中，在90℃下干燥过夜，得改性处理柠檬酸渣；将上述所得的改性处理柠檬酸渣和草木灰按质量比8:1，混合均匀，再向其中加入草木灰质量1.0％的氯化钙，在65℃下200r/min搅拌40min，即可得到复合水泥缓凝剂。

将本发明所制得的水泥缓凝剂放入待搅拌的水泥中，其中加入量为水泥质量的1.0％，充分搅拌均匀，加入水泥质量45％的水，再次搅拌25min，即可。观察可得，4h后搅拌后的水泥未凝结，延长了75％混凝土的凝结时间，方便浇注，提高了施工效率77.5％。