CN102424546A - 利用粉煤灰制备竹木质装饰板的工艺及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用粉煤灰制造竹木质装饰板的工艺，其包括：①对粉煤灰原料进行脱碳处理；②按重量计，将35％-60％脱碳后的粉煤灰、35％-60％的竹/木屑、5％-20％的三聚氰胺粘合剂混合；③搅拌步骤②中所得的混合物；④将步骤③中搅拌后的混合物铺装后预压；⑤将步骤④中预压后的混合物热压成板状；⑥对步骤⑤热压成型的板进行表面贴装。本发明的工艺中，将粉煤灰先经过脱碳处理，降低其含碳量，使制得的竹木质装饰板含碳量低，吸水性小，强度高。通过本发明的方法，可以制造大规格的装饰板，有效弥补常规的木质装饰板尺寸小的缺陷。

Description

利用粉煤灰制备竹木质装饰板的工艺及其产品

技术领域

本发明涉及利用粉煤灰的循环利用，更具体地讲，本发明涉及一种利用粉煤灰制备竹木质装饰板的工艺及其制备的竹木质装饰板。

背景技术

现有建筑装饰多采用大理石装饰板，大理石装饰板一般分为两种，一种为天然大理石，这种天然大理石开采加工费用高，价格昂贵，一般的单位或个人负担不起；人造大理石装饰板多采用石材和添加剂制成，需要消耗大量的石材资源，且制造出来的大理石质地较软，不耐高温，颜色单调，防冻和防渗水功能较差，价格也较贵。

粉煤灰是燃煤电厂的副产品，它是在燃煤供热、发电过程中，磨成一定细度的粉煤在锅炉中经过高温燃烧后，由烟道气带出并经收尘器收集的粉尘，是一种固体废弃物，同时也是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万吨。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。

中国专利申请201010241589.6公开了一种粉煤灰装饰板及其制备方法，其由粉煤灰、环氧树脂和釉料制成，其制备方法是：先称取物料搅拌均匀后在坯体模具内挤压成型；再将挤压成型的半成品加温养护、打磨、砂平；用压板机压制成具有一定规格形状的粉煤灰板材坯体；将压制好的粉煤灰板材坯体输送至干燥窑进行干燥；对干燥后的粉煤灰板材坯体按常规方法进行雾化喷釉；将施釉后的粉煤灰板材坯体在烘干箱中烘干即可。该专利申请仅由粉煤灰和粘合剂混合搅拌，未添加能成为骨架的材料，导致制得的装饰板强度低。

中国专利申请200910242171.4公开了一种高粉煤灰掺量的装饰板材及其生产方法，该装饰板材由水泥、粉煤灰、维纶纤维、珍珠岩、海泡石、纸浆、微硅粉、玻璃纤维、聚丙烯酰胺组成，配方中加入适量的微硅粉，可减少抄取过程中轻质材料的漂浮，同时较大提高装饰板材中的粉煤灰的用量，最高掺量可达40％。该专利申请需要多种原料，导致制造工艺复杂，产品成本高。

中国专利申请201010152488.1公开了一种复合粉煤灰微晶玻璃彩色装饰板及其制备方法，其由粉煤灰微晶玻璃粒料与微晶玻璃釉料烧结而来的，其中粉煤灰微晶玻璃粒料是由粉煤灰、SiO₂、CaO、BaCO₃、MgO、B₂O₃等原料熔制而成；微晶玻璃釉料由Al₂O₃、SiO₂、CaO、Na₂CO₃或K₂CO₃、B₂O₃和着色剂等原料熔制而成。该专利申请采用烧结工艺，较为耗能。

中国专利申请200810103199.5公开了一种复合装饰板，其包括由以下重量配比的原料：水泥1份、粉煤灰3-8份、防水粉0.1份、水0.1-0.5份。其制备方法是：在固定的模具下摆放塑料网格，然后将原料进行混合，水温控制在20-25度，经过36-50分钟后即可出模。该专利申请中的复合装饰板仅由粉煤灰和水泥混合搅拌，是一种无机质板材。

中国专利申请93112625.8公开了一种建筑材料及其制造工艺，尤其是一种防火装饰板及制造工艺，其以粉煤灰、石膏粉、聚乙烯醇和玻璃纤维等，经浸水去水、灌入模具加压，自然凝结后脱模。该专利申请中的防火装饰板仍属于一种无机质板材。

中国专利申请200610113578.3公开了一种竹屑与粉煤灰的复合防水板材以及制备方法，该复合防水板材由20～70重量份的竹屑、10～60重量份的粉煤灰、5～40重量份的粘合剂和引发剂通过共混模压聚合制成。该发明提供的竹屑与粉煤灰的复合防水板材的组份还可包括1～12重量份的新、旧塑料。该专利申请中所使用的粉煤灰未进行过脱碳处理，炭含量高，而过高的炭含量使其所制备的板材强度低，实际使用严重受限，而且吸水性大、易腐化；其次，该专利申请的配方中粘合剂体系复杂，含量过高，导致成本高，违背了环保绿色之初衷，而且其粘合剂不适合制备装饰板。

因此，提供一种成本低、强度高的利用粉煤灰制备装饰板的工艺及其制备的装饰板成为了业界需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种利用粉煤灰制备的竹木质装饰板及其制备工艺。

一方面，为了实现上述目的，本发明提供了一种利用粉煤灰制造竹木质装饰板的工艺，其包括如下步骤：

①对粉煤灰原料进行脱碳处理；

②按重量计，将35％-60％脱碳后的粉煤灰、35％-60％的竹/木屑、5％-20％的三聚氰胺粘合剂混合；

③搅拌步骤②中所得的混合物；

④将步骤③中搅拌后的混合物铺装后预压；

⑤将步骤④中预压后的混合物热压成板状；

⑥对步骤⑤热压成型的板进行表面贴装。

在上述本发明的工艺方法中，竹/木屑是指竹屑、木屑、或者竹屑和木屑的混合物；当采用竹屑和木屑的混合物时，竹屑：木屑的重量比在1∶10-10∶1之间，优选在1∶5-5∶1之间。在制备本发明的竹木质装饰板的工艺中，优选采用竹屑。

在上述本发明的工艺方法中，步骤②中脱碳后的粉煤灰粉碎至粒度为260目-360目；竹/木屑粉碎至粒度为20目-100目。

优选地，在上述本发明的工艺方法中，步骤②中脱碳后粉煤灰的用量为35％-55％，竹/木屑的用量为40％-55％，三聚氰胺粘合剂的用量为7％-17％；更优选地，步骤②中，脱碳后粉煤灰的用量为36％-50％，竹/木屑的用量为42％-55％，三聚氰胺粘合剂的用量为8％-15％；或者步骤②中，脱碳后粉煤灰的用量为36％-46％，竹/木屑的用量为45％-55％，三聚氰胺粘合剂的用量为8％-12％。

在本发明的工艺方法中，需要对来自电厂的粉煤灰进行了脱碳处理，使得粉煤灰中的碳含量不高于5％，这样，所制得的装饰板的强度得以大幅度提高，也提供了其使用寿命，这是因为粉煤灰中的碳颗粒相对较小，其不具备像竹屑那样的纤维结构，当其含量达到一定程度时，会影响最终产品装饰板的机械强度。发明人的试验发现，与采用电厂的粉煤灰原灰相比，采用脱碳处理的粉煤灰与竹屑制备的装饰板，无论是静曲强度，还是弹性模量，都有显著提高，一般情况下可达到一倍以上。未脱碳的粉煤灰原灰的含碳量较高，通常在10％以上，若利用未脱碳的粉煤灰制造装饰板，其含碳量高、强度低、易吸水、易风化、阻燃性能差。

在本发明中，对粉煤灰进行脱碳处理，虽然在一定程度上增加了工艺复杂性，提高了成本，但是从粉煤灰中得到的炭粉可以用于制备活性炭等用途，所以综合经济效益反倒上升。优选地，在上述本发明的技术方案中，所使用的粉煤灰的含碳量在1％-5％之间，更优选在2％-5％之间，因为将粉煤灰的含碳量控制在1％以下，会较大地提高脱碳成本，而对所制得的装饰板的强度等反倒不利，因为粉煤灰中一定碳颗粒的存在，有利于粘合剂的渗透，从而更好地将粉煤灰中的无机成分粘结在一起。

根据本发明一实施方式，步骤①的脱碳处理具体包括如下步骤：

A、向粉煤灰原料中加入浮选剂和/或捕收剂，形成混合物料；

B、在浮选设备中使步骤A中所得的混合物料从浮选设备的上部下落；

C、在浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤B中落下的混合物料形成逆流接触，而且该气体在向上运动的过程中呈紊流状态；

D、收集步骤C中未通过浮选设备之浮选板的颗粒物，即为经过脱碳处理的粉煤灰。

上述的脱碳处理是浮选出粉煤灰原料中含碳量高的颗粒，收集未通过浮选的粉煤灰颗粒用于制造竹木质的装饰板。用这种方法可将粉煤灰中的含碳量降低至不高于5％。进一步地，根据本发明一实施方式，按重量计，作为原料的粉煤灰还包括：48％-52％的二氧化硅、6％-7％的氧化钙、20％-28％的三氧化二铝、5％-7.2％的三氧化二铁、1.8％-2.1％的氧化镁、1％-1.25％的三氧化硫。

在脱碳处理中，步骤A中所使用的浮选剂可以为松醇油或碳八芳烃或其它任何类型的浮选剂，所使用的捕收剂可以为轻质柴油或柴油等。实际上，浮选剂和/或捕收剂的添加并不是必要的；根据粉煤灰原料的具体情况，有时也可以不添加任何浮选剂或捕收剂；但是，为了提高脱碳效率，优选添加少量的浮选剂和/或捕收剂，例如所添加的浮选剂和捕收剂的总量可以为粉煤灰原料总重量的0.1-10％。

在脱碳处理中，步骤C中向上吹送的气体为压力高于大气压的气体，优选为表压1-6个大气压、更优选1-2个大气压的气体。

在脱碳处理中，由于粉煤灰的主要成分为碳颗粒及灰分，加入浮选剂和/或捕收剂和/或其它助剂后，粉煤灰中的颗粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的碳颗粒选择性地粘附于气泡，并被携带上升，实现浮选，而可浮性差的灰分则向下沉。

特别地，由于向上吹送的气体呈紊流状态，碳颗粒与气泡的接触时间长，接触更加充分，粉煤灰颗粒破碎为碳颗粒和灰分颗粒的几率大大增加，从而使得脱碳效果更好，脱碳效率更高。

在脱碳处理中，浮选设备的浮选板可以为单层或多层，例如，2-5层；其中，步骤D所收集的经过脱碳处理的粉煤灰，为未通过浮选设备之浮选板、从浮选设备的尾灰出口排出的颗粒物。

在本发明中，经过脱碳处理的粉煤灰，其含碳量不高于5％。

根据本发明另一实施方式，粉煤灰可为煤粉炉的粉煤灰或循环流化床锅炉的粉煤灰。其中，煤粉炉的粉煤灰为玻璃球状；循环流化床锅炉的粉煤灰为海绵絮状，且为多孔结构，孔隙率一般在60％-78％，比表面积较大，具有较强的吸附能力，其对粘合剂具有较强的吸附作用，从而使各原料颗粒之间能更好地结合，使制得的装饰板具有更高的强度。因而循环流化床锅炉的粉煤灰更适于用作制造装饰板的原料，本发明优选为循环流化床锅炉的粉煤灰。

根据本发明一实施方式，步骤④中预压的压力控制在0.2MPa-2.0MPa之间，优选为0.4MPa-1.8MPa。

根据本发明的另一实施方式，步骤⑤中，热压的温度为195℃-220℃。

根据本发明的另一实施方式，步骤⑤中，热压的压力为1.2MPa-1.4MPa。

在本发明的工艺方法中，竹/木屑和粘合剂的比例要适中。粘合剂含量过高，会增加成本，而且不利于绿色环保，应尽量降低其使用量；当然，粘合剂含量过低会使制得的装饰板强度不够。竹/木屑中的竹纤维形成装饰板中的骨架，其含量过低会使制得的装饰板缺乏支撑，容易散架；其含量过高，粉煤灰含量相应降低，会影响板的密实度和阻燃性能。总体而言，竹/木屑的含量低，则应提高粘合剂的含量；竹/木屑的含量高，则可降低粘合剂的含量。

根据最终产品规格的需要及生产的具体情况，可以在预压前进行干燥处理，预压后进行横截处理，以及在热压成型后进行纵横锯边及砂光等处理。

在本发明的工艺方法中，步骤⑥中的表面贴装具体可将木纹纸、三聚氰胺浸渍胶膜纸或三聚胫胺浸渍胶膜纸热压到步骤⑤所制得的板上，也可将木纹纸、三聚氰胺浸渍胶膜纸或三聚胫胺浸渍胶膜纸直接贴到步骤⑤所制得的板上，从而得到表面为不同颜色或纹理装饰板。

另一方面，为了实现本发明的目的，本发明还提供了按照上述方法利用粉煤灰制备的竹木质装饰板，其按重量计(常温常压下干燥后的重量)，其包括35％-60％的粉煤灰、35％-60％的竹/木屑、5％-20％的三聚氰胺粘合剂；其中，所使用的粉煤灰是经过脱碳处理的粉煤灰，该粉煤灰的含碳量不高于5％。将制得的装饰板在常温常压下干燥后，其含水量一般在4％-10％之间，随地区和季节而有所变化。

本发明的竹木质装饰板的密度为0.60g/cm³-0.90g/cm³，优选为0.70g/cm³-0.86g/cm³。

另外，本发明的竹木质装饰板上可设有用于布置管线槽的预留孔，装饰板的边缘可设有与其相邻的装饰板进行连接的连接结构。该连接结构具体可为卡扣连接结构或者公母连接结构。上述预留孔及连接结构可在预压及热压的时候通过布置相应的模具直接产生，即可以一体成型。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

在本发明的工艺中，由于将粉煤灰先经过脱碳处理，降低了竹木质装饰板中含碳量，使制得的竹木质装饰板吸水性小，强度高，阻燃性能好，而且可以制造大规格的装饰板，有效弥补常规的木质装饰板尺寸小的缺陷。本发明所制备的竹木质装饰板，其密度控制在0.60g/cm³-0.90g/cm³之间，这种竹木质装饰板既表现出象木材或竹材一样的加工特性，同时又具有无机材质的阻燃性能。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明利用粉煤灰制备装饰板的流程图；

图2是本发明对粉煤灰进行脱碳处理的流程图；

图3是本发明进行脱碳处理所采用的一浮选设备的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例利用粉煤灰制造竹木质装饰板，其所用的粉煤灰为循环流化床锅炉的粉煤灰，其为海绵絮状。该粉煤灰包括：48％-52％的二氧化硅、6％-7％的氧化钙、20％-28％的三氧化二铝、5％-7.2％的三氧化二铁、1.8％-2.1％的氧化镁、1％-1.25％的三氧化硫，其烧失量为6％-8％，含碳量为10％-12％。

如图1所示，本实施例利用粉煤灰制备装饰板的步骤如下：

①对粉煤灰原料进行脱碳处理；

②按重量计，将38％脱碳后的粉煤灰、55％的竹屑、7％的三聚氰胺粘合剂混合；

③搅拌步骤②中所得的混合物；

④将步骤③中搅拌后的混合物铺装后，以0.8MPa的压力进行预压；

⑤将步骤④中预压后的混合物在200℃下以1.4MPa的压力热压成密度为0.72g/cm³的板；

⑥对步骤⑤热压成型的板进行表面贴装，即，将三聚氰胺浸渍胶膜纸热压到步骤⑤所制得的板上。

其中，步骤①中的粉煤灰的粒度为280目，竹屑为60目。

如图2所示，步骤①的脱碳处理包括如下步骤：

A向粉煤灰原料中加入浮选剂和/或捕收剂，形成混合物料；

B在浮选设备中使步骤A中所得的混合物料从浮选设备的上部下落；

C在浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤B中落下的混合物料形成逆流接触，而且该气体在向上运动的过程中呈紊流状态；

D收集步骤C中未通过所述浮选设备之浮选板的颗粒物，即经过脱碳处理的粉煤灰。

如图3所示，通过碳浮选对粉煤灰进行脱碳处理的粉煤灰浮选分离设备的具体实施例，包括：储料装置1、分配装置2、竖直设置的筒体3、锥斗状散气装置4、多层浮选板5、供气装置6、物理分离装置如超声分离装置8、尾灰箱7、过滤板9、溢流收集段301、尾灰收集段305。

竖直设置的筒体3可分为三部分，从上到下依次为：第一浮选段302、扩散锥体段303、第二浮选段304。其中，第一浮选段302较细，其内设有一层浮选板5。第二浮选段304较粗，其内设有锥斗状散气装置4和一层浮选板5。扩散锥体段303位于第一浮选段302和第二浮选段304之间，为尖端向上的锥斗状的过渡区域。

溢流收集段301位于第一浮选段302的外部，且第一浮选段302的顶端位于溢流收集段301的顶端和底端之间；另外，溢流收集段301的底端设有出料口309。

尾灰收集段305为尖端向下的锥斗状，且其底部尖端处设有尾灰出口306，尾灰出口306连接有尾灰管道307。在第二浮选段304和尾灰收集段305之间设有过滤板9。

散气装置4为尖端向上的锥斗状，其锥斗角度为120°，其锥面上设有多个气孔401；其位于第二浮选段304内，且位于锥斗状尾灰收集段305上方。散气装置4上设有多个超声分离装置8。

间隔设置的多层(例如两层)浮选板5分别位于第一浮选段302和第二浮选段304内，其中底层浮选板5位于锥斗状散气装置4的上方。

分配装置2位于溢流收集段301上方，为下部设置有多条(例如8条)分配管道201的容器。分配管道201的末端位于第二浮选段304之内、锥斗状散气装置4和底层浮选板5之间。

储料装置1内设有搅拌装置101，用于将粉煤灰原料浆和浮选剂充分搅拌。尾灰管道307从尾灰出口306连接到尾灰箱7，尾灰箱7通过循环管道310连接到储料装置1；储料装置1的下部设有送料管道102，送料管道102上设有渣浆泵103，该送料管道102通向分配装置2。

供气装置6连接第一气体管道601及第二气体管道602；其中，第一气体管道601与锥斗状散气装置4上的多个气孔401连通，第二气体管道602通向分配装置2。

另外，循环管道310上还设有支路管道作为排灰管道311，循环管道310和排灰管道311上均设有阀门。根据粉煤灰的成分及工艺要求，尾灰可通过循环管道310和102重新进入浮选分离设备中进行浮选，以回收其中的碳颗粒；当尾灰中的炭含量达到一定要求时，则通过排灰管道311排出，该尾灰即为脱碳处理后的粉煤灰，回收的碳颗粒可以用于制备高附加值的活性炭等产品。

另外，上述的浮选过程为一级浮选，有时根据情况也可以进行二级浮选，此时，尾灰管道307中的尾灰进入二级浮选设备，得到脱碳处理后的粉煤灰和碳颗粒。

本实施例利用粉煤灰制造的装饰板，按重量计，包括38％经脱碳处理的絮状循环流化床锅炉粉煤灰、55％的竹屑、7％的三聚氰胺粘合剂；其密度为0.86g/cm³。制得的装饰板物理力学性能如下表：

密度g/cm3	含水率％	静曲强度MPa	弹性模量MPa
				0.72	5.1	8.7	1030

实施例2

本实施例利用循环流化床锅炉的粉煤灰制造装饰板，其步骤如下：

①对粉煤灰原料进行脱碳处理；

②按重量计，将45％脱碳后的粉煤灰、45％的木屑、10％的三聚氰胺粘合剂混合；

③搅拌步骤②中所得的混合物；

④将步骤③中搅拌后的混合物铺装后，以1.6MPa的压力进行预压；

⑤将步骤④中预压后的混合物在210℃下以1.3MPa的压力热压成密度为0.89g/cm³的板；

⑥对步骤⑤热压成型的板进行表面贴装，即，将三聚氰胺浸渍胶膜纸热压到步骤⑤所制得的板上。

其中，步骤①中的粉煤灰的粒度为340目，木屑为80目。

步骤①中粉煤灰脱碳处理的过程与实施例1相同，在此不再赘述。

本实施例的利用粉煤灰制造的装饰板，按重量计，包括45％经脱碳处理的絮状循环流化床锅炉粉煤灰、45％的竹屑、10％的三聚氰胺粘合剂；其密度为0.9g/cm³。制得的装饰板物理力学性能如下表：

密度g/cm2	含水率％	静曲强度MPa	弹性模量MPa
				0.89	5.9	8.2	990

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的发明范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种利用粉煤灰制备竹木质装饰板的工艺，其包括如下步骤：

①对粉煤灰原料进行脱碳处理；

②按重量计，将35％-60％脱碳后的粉煤灰、35％-60％的竹/木屑、5％-20％的三聚氰胺粘合剂混合；

③搅拌步骤②中所得的混合物；

④将步骤③中搅拌后的混合物铺装后预压；

⑤将步骤④中预压后的混合物热压成板状；

⑥对步骤⑤热压成型的板进行表面贴装。

2.如权利要求1所述的工艺，其中，所述粉煤灰原料为循环流化床锅炉粉煤灰，其呈海绵絮状。

3.如权利要求1所述的工艺，其中，步骤①的脱碳处理包括如下步骤：

A向粉煤灰原料中加入浮选剂和/或捕收剂，形成混合物料；

B在浮选设备中使步骤A中所得的混合物料从浮选设备的上部下落；

C在浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤B中落下的混合物料形成逆流接触，而且该气体在向上运动的过程中呈紊流状态；

D收集步骤C中未通过所述浮选设备之浮选板的颗粒物，即经过脱碳处理的粉煤灰。

4.如权利要求1所述的工艺，其中，所述的粉煤灰中炭含量为1-5％。

5.如权利要求4所述的工艺，其中，所述的粉煤灰还包括：48％-52％的二氧化硅、6％-7％的氧化钙、20％-28％的三氧化二铝、5％-7.2％的三氧化二铁、1.8％-2.1％的氧化镁、1％-1.25％的三氧化硫。

6.如权利要求1所述的工艺，其中，步骤②中所使用的脱碳后的粉煤灰为粉碎至粒度260目-360目的粉煤灰。

7.如权利要求1所述的工艺，其中，步骤②中所使用的竹/木屑为粉碎至粒度20目-100目的竹/木屑。

8.一种按照权利要求1-7之一所述的工艺制备的竹木质装饰板，按重量计，其包括35％-60％的粉煤灰，35％-60％的竹/木屑，5％-20％的三聚氰胺粘合剂；其中粉煤灰经过脱碳处理，其含碳量不高于5％。

9.如权利要求8所述的竹木质装饰板，其中，所述的竹木质装饰板的密度为0.60g/cm³-0.90g/cm³。

10.如权利要求8或9所述的竹木质装饰板，其中，所述的竹木质装饰板的边缘设置有与其相邻的装饰板进行连接的连接结构，该连接结构为卡扣连接结构或者公母连接结构。

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