[发明专利]生物质-矿物质复合材料及其制备方法

说明书

生物质‑矿物质复合材料及其制备方法。本发明公开了一种生物质‑矿物质复合材料，包括：45～65wt％的低聚纤维素呋喃醚，5～15wt％的低聚纤维素乙酰丙酸醚，35～55wt％的低聚木质素盐。本发明还公开了一种生物质‑矿物质复合材料的制备方法。本发明以农林剩余物等生物质和粉煤灰等大宗固废为原料，采用变压粉碎、沸腾水解、结构有机重整工艺制备超微粉状生物质‑矿物质复合材料，具有原料廉价易得、轻质、环境友好、价格低廉，完全无公害降解特点。

技术领域

本发明属于大宗固废制造新型生物质复合材料技术领域，具体涉及一 种生物质-矿物质复合材料及其制备方法。

背景技术

大宗固体废弃物主要包括、粉煤灰、尾矿(共伴生矿)冶炼渣、工业 副产石膏、建筑垃圾、农林剩余物等，量大面广、环境影响突出、利用前 景广阔，是资源综合利用的核心领域。

生物质-无机质复合材料是以无机质(包括水泥、石膏、粉煤灰等)为 主要胶接材料，以生物质(包括农林剩余物、果实皮壳等)纤维为增强材 料，添加一定的化学添加剂，在一定工艺条件下制成的复合材料。这类复 合材料主要用于制作复合材料瓦、平板、内外墙板及砌块等建材，优点主 要是轻质、保温、吸声、环境友好、价格低廉。

生物质-矿物质复合材料是以无机质(粉煤灰、碱矿渣等)、生物质(城 市园林绿化剩余物、农林剩余物、资源作物等)为原料，在一定工艺条件 下，生物质中半纤维素、纤维素、木质素分离解聚，无机质中的矿物元素 离子化并接枝到木质素上，制得新型生物质-无机质复合材料。该型复合材 料除用作建材外，还可代替纸浆、塑料等用于制作包材，代替陶土、木材 等用于制作园艺用品，目前国内外尚属空白，成为各国竞相研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质-矿物质复合材料及其制备方法，以 农林剩余物等生物质和粉煤灰等大宗固废为原料，具有原料廉价易得、轻 质、环境友好、价格低廉，完全无公害降解特点，可用于建材、包材等行 业，亦可用于制作园艺用品。

为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：

生物质-矿物质复合材料，包括：25～65wt％的低聚纤维素呋喃醚，3～ 6wt％的低聚纤维素乙酰丙酸醚，10～55wt％的低聚木质素盐。

进一步，木质纤维素类生物质选用城市园林绿化剩余物、农林剩余物 或者资源作物，矿物质类固废选用粉煤灰、碱矿渣其中的一种或两种。

进一步，成盐的矿物质元素包括：硅、铝、钙、钠、钾、镁、硫、磷 或者铁。

生物质-矿物质复合材料的制备方法，包括：

木质纤维素类生物质和矿物质类固废为原料，原料经变压粉碎工艺生 产生物质粉浆；

生物质粉浆经沸腾水解工艺生产糠醛、低聚纤维素、乙酰丙酸、低聚 木质素和离子化矿物质；

沸腾水解产物经结构有机重整工艺生产生物质-矿物质复合材料。

优选的，原料组成包括：5～40wt％矿物质类固废，60～95wt％木质纤 维素类生物质。

优选的，变压粉碎过程包括：经机械粉碎后的木质纤维素类生物质和 矿物质类固废原料，置入变压反应器，通入过热蒸汽，温度为240～280℃、 压力为2.4～3.1MPa，时间0.5～5分钟，打开阀门，物料爆入沸腾水解反应 器。

优选的，沸腾水解反应器中进行沸腾水解时，温度为160～220℃，压 力为1.4～1.6MPa，时间5～30分钟，沸腾水解反应将木质纤维类生物质中 的半纤维素转化为糠醛，纤维素转化为低聚纤维素和乙酰丙酸，木质素转 化为低聚木质素，将矿物质类固废原料中的矿物质转化为离子化矿物质。