CN107759243A - 一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑围护墙体材料领域，具体涉及一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板及其制备方法，石材发泡轻质墙板按照重量百分比计，包括石材尾矿45‑90％、高温助溶剂0.05‑10％、石墨烯0.05‑15％、膨胀石墨0.05‑5％、氧化锆1‑20％、碳酸钙0.05‑10％、粘土1‑10％、稳定剂0.05‑5％、解胶剂0.05‑5％、无机色料0.05‑5％。其具有的优点：具有显著抗老化、抗腐蚀、隔热保温、隔音、防水抗渗、防火耐火、轻质高强、不开裂、绿色环保等综合性能于一体的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，制备方法简单易操作，生产过程中绿色低碳、高效节能降耗。

Description

一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及建筑围护墙体材料领域，具体涉及一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板及其制备方法。
【背景技术】
现有的混凝土加气块、页岩空心砖、轻质陶粒混凝土墙板、轻质聚乙烯混凝土墙板的内外墙墙板材料同体积下质量差，抗压抗折强度低，隔音隔热保温性能差，防水抗渗性能差，吸水率高、接缝处易开裂、水泥砂浆批趟层易开裂易脱落、易老化、不安全不环保，加气混凝土及空心砖墙板制作隔墙时，存在体积大、占用建筑空间大、自身重量重、需要零星砌筑，墙板表面需要用水泥砂浆批趟找平，还需要大量的水泥砂浆在内外墙面作防水、保温隔热隔音处理，施工工序繁琐，大大增加建筑施工造价，造成大量人工、材料资源的浪费。更重要的是以上传统建筑使用的墙板材料造成的垃圾不能循环回收再利用，不但施工繁琐工程造价昂贵，而且因为建筑外墙多层次施工安装导致外墙使用寿命短暂的严重问题，一旦外墙面保温隔热装饰层无法与建筑墙板同寿命引发外墙装饰面脱落，其安全隐患巨大，造成生命财产的损失不可估量。全世界陆地面积为1.62亿平方千米，占地球总面积的30.3％，其中约1/3(4800万平方千米)是干旱、半干旱荒漠地区，而且每年以6万平方千米的速度扩大着。而沙漠面积已占陆地总面积的20％，还有43％的土地正面临着沙漠化的威胁。越来越多的沙漠上出现沙漠沙，而现今治理沙漠的主要措施是防风固沙，保护已有植被，并且在沙漠地区有计划地栽培沙生植物，造固沙林。一般是在沙丘迎风坡上种植低矮的灌木或草本植物，固住松散的沙粒，在背风坡的低洼地上种植高大的树木，阻止沙丘移动。沙漠治理仍是世界性难题，各地沙漠成因不同，治理方式也不同，不能从一而论。随着沙漠化的严重现象，沙漠沙的量也越来越多，在进行沙漠治理的同时，将沙漠上的沙漠沙进行合理的利用也是一种很好的处理沙漠的方式。中国专利申请号为201610090524.3的发明公开了一种水泥基发泡轻质复合材料及制备方法，从孔结构和水泥水化产物的微观结构两个方面对水泥基发泡轻质复合材料的结构进行调控，通过使用改性淀粉稳泡剂及氧化石墨烯纳米材料实现对孔结构和水泥水化产物及结构的有效调控，使其形成的孔结构粒径细腻、分布均匀，水泥水化产物形状规整、排列有序，使得水泥基发泡复合材料具有交联网状结构，从而达到提高水泥基轻质复合材料的强度和韧性，但是所使用的原料均需要经过预先处理，操作工序复杂，仅仅记载了在强度的密度在0.6～0.7g/cm3，抗压强度大于2.5MPa，在耐磨性、耐候性、耐高温性、隔热保温、隔音、防水抗渗并未得到更好的改善，需要进行改进。中国专利申请号为201610258377.6的发明公开了一种添加丝瓜络纤维的轻质隔墙板，本申请中使用了大量的化学添加剂与常规原料，原料价格贵，繁杂，制备得到的墙板，具有良好的隔热作用，不容易出现缝隙、吸潮、鼓泡的特性，提高了隔墙扳的质量，但是吸水率还是达到21.4％，抗压强度为5.5MPa，还有进一步提升的空间。
【发明内容】
本发明的发明目的在于：针对上述的问题，提供一种具有显著抗老化、抗腐蚀、隔热保温、隔音、防水抗渗、防火耐火、轻质高强、不开裂、绿色环保等综合性能于一体的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，采用绿色低碳、高效节能降耗、自动化的生产制备方法制得基于石墨烯与石材发泡轻质墙板。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，按照重量百分比计，包括石材尾矿45-90％、高温助溶剂0.05-10％、石墨烯0.05-15％、膨胀石墨0.05-5％、氧化锆1-20％、碳酸钙0.05-10％、粘土1-10％、稳定剂0.05-5％、解胶剂0.05-5％、无机色料0.05-5％。
优选地，一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，按照重量百分比计，包括石材尾矿75％、石墨烯3％、高温助溶剂7％、氧化锆2％、膨胀石墨1％、碳酸钙3％、粘土3％、稳定剂3％，解胶剂3％。
进一步说明，所述石材尾矿为花岗岩、长石、石英、砂岩、辉绿岩、页岩、石灰岩、玄武岩、大理岩、沙漠沙中的一种或一种以上。
进一步说明，所述石材尾矿在复配前还经过改性处理，所述改性处理具体如下：将石材尾矿、红糖水、铜绿假单胞菌或者荧光假单胞菌属或者类黄假单胞菌或者腐败假单胞菌、大肠杆菌属按照重量比为100:10:0.2:0.1进行建堆混合，然后将处理后的石材尾矿进行破碎，接着进行研磨1-3分钟然后过100目筛，然后将过筛后的石材尾矿进行菌种筛选，将菌种与石材尾矿进行分离，留下石材尾矿即可得到改性石材尾矿。
进一步说明，所述铜绿假单胞菌或者荧光假单胞菌属或者类黄假单胞菌或者腐败假单胞菌或大肠杆菌属均是配置成有效含菌量为1.52×108-6.35×108个/mL的菌液进行使用。
进一步说明，所述铜绿假单胞菌或者荧光假单胞菌属或者类黄假单胞菌或者腐败假单胞菌的菌液配置前菌体还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：明胶胨16.0g、胰蛋白胨10.0g、大豆提取物8-15g、北五味子提取物8-20g、K2SO4 10.0g、MgCl21.4g、琼脂15.0g、溴化十六烷基三甲胺0.2g、pH 7.1±0.2。
进一步说明，所述大肠杆菌属的菌液配置前大肠杆菌还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：胰蛋白胨5-18g/L、大豆提取物1-8g/L、北五味子提取物3-10g/L、氯化钠5-20g/L、pH 7.4±0.2。
进一步说明，所述大豆提取物中含有大豆多糖的含量达到90％以上；北五味子提取物中含有北五味子多糖的含量达到90％以上。
进一步说明，所述高温助熔剂包括煅烧滑石、生滑石、萤石、透辉石中的一种或一种以上。
进一步说明，所述粘土包括黄泥、红泥、锰泥以及高岭土中的一种或一种以上。
进一步说明，所述稳定剂为钇、铈的氧化物中的一种或一种以上。
如上所述一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、洗矿：将石材尾矿粉碎后过1-10目后，将粉碎后的石材尾矿送入浸泡池中，浸泡池为锥柱体，入料口直径为底部直径的1/5-1/3，在入料口的内侧上方设置的高压水管道在送入石材尾矿的同时高压喷雾质量浓度为1.5-5.5％的草酸铵溶液进行喷雾打湿，直至喷雾的草酸铵溶液的体积为石材尾矿体积的1.1-1.32倍后即可停止喷淋工序，浸泡30-100min，在浸泡期每间隔5min搅拌一次物料，然后进行固液分离，将含有草酸铵的滤液虹吸到集水槽中，而取过滤物进行水洗后固液分离，重复2-3次水洗固液分离的步骤，将分离的水洗滤液合并后返回下次重复洗矿时使用，将水洗后的固体进行干燥得到水洗后的石材尾矿后待用；
S2、原料混合：按配方各原料所占重量百分数称料，用球磨机混料球磨3-15h，球磨细度达到过250目筛全通过，接着放入储存仓中混合均化；
S3、将均化后的粉体通过喷雾造粒，进入烘干机干燥，放入储蓄仓；
S4、布料烧成：将喷雾干燥塔干燥的造粒料进行布料，放入辊道窑或者隧道窑内，经900-1300℃，30-300分钟高温保温烧成后，经过窑炉冷却从中取出，制得基于石墨烯与石材发泡轻质墙板粗产品；
S5、将粗产品经切割成型，即制得基于石墨烯与石材发泡轻质墙板成品。
进一步说明，S4中，高温保温烧成的时间为100-150分钟。
进一步说明，S5中，发泡轻质墙板产品规格为：长：2400-3000mm、宽：600-1200mm、厚：80-500mm。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、石墨烯是一种二维晶体，由碳原子按照六边形进行排布，相互连接，形成一个碳分子，其结构非常稳定；随着所连接的碳原子数量不断增多，这个二维的碳分子平面不断扩大，分子也不断变大。单层石墨烯只有一个碳原子的厚度，即0.335纳米，相当于一根头发的20万分之一的厚度，1毫米厚的石墨中将近有150万层左右的石墨烯。石墨烯是已知的最薄的一种二维材料，并且具有极高的比表面积和强度等优点。本发明中的配方中各个原料相互辅助起到了能抗老化、抗腐蚀、隔热保温、隔音、防水抗渗、防火耐火、轻质高强的效果，特别是在耐火极限上有突破性的发现，耐火极限可以达到120min以上。首先，各种石材尾矿为基材，并添加石墨烯，提高墙板的硬度、耐高温和阻燃性能，克服了有机材料怕明火、易老化变形的致命弱点，改善了无机材料的防火性能，而且弥补了无机材料相容性差的缺陷，花岗岩、页岩等石材尾矿，具有较高的硬度、防火和较高的抗压性能，从而赋予墙板稳定、耐高温和防火防水等性能；同时，利用各种石材尾矿做基材，有利于生态环境保护、有效提高资源综合利用、大量节约生产成本；通过使用膨胀石墨作为发泡剂，并与稳泡剂相结合，实现对孔结构和发泡期间墙板整体结构的有效调控，使其形成的孔结构粒径细腻、分布均匀，墙板形状规整、排列有序，使得墙板具有交联网状结构，从而达到提高墙板强度和韧性的目的；外加石材尾矿加入石墨烯与膨胀石墨在高温环境中通过化学氧化法改变了石材尾矿外表面的性质，更易于与其他物质结合反应，且在发泡过程与其他物质原料迅速结合，扩大石材尾矿的发泡孔径大小，但是发泡孔径大小也不能过大，造成制备出来的墙板外边面凹凸不平，因此在添加石墨烯、膨胀石墨的同时加入氧化锆、碳酸钙、粘土进行球磨后在高温环境改变了石材尾矿降低发泡期间石材尾矿间的间隙，且能改变石材尾矿内微量元素的组成，提高石材尾矿本身的抗氧化性，控制了发泡的程度还要添加稳定剂保证反应中各个离子之间的稳定性使得发泡轻质墙板外边面比较平坦，减少进一步的切割制成成品的六个面板厚度，添加的高温助溶剂能够在高温阶段快速的进行反应，在发泡期间形成的空隙细腻均匀，各个原料进行球磨达到250目全通过，均化然后喷雾造粒，分子间的作用力加强了，在高温环境下，分子间虽然被打断，但是均化的分子力较强的粒子任然具有相互力，这样各个原料能均匀的填充使得反应期间大规模的制作出来的墙板，在横面、纵面都均一平整，不会出现大面积凹凸不平的现象，不会像普通的原料在高温作用下，分子间完全分离，随意流动，使得一整个产品的每个地方填充的物质不统一，在进行检测数据时候，导热系数、体积密度、抗压强度、抗折强度有较大的差别；本发明制备得到的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板经测试，其体积密度170-800kg/m3，抗压强度≥5MPa，抗折强度≥2.5MPa，导热传热系数≤2.0W/m℃，燃烧等级A1级，隔声量≥35dB，吸水率＜0.1％，耐火极限≥2h，放射性核素限量(内照、外照)≤1.0。
2、本申请中的制备的方法中，针对石材尾矿还进行草酸铵水洗工序，能够回收利用石材尾矿中的稀土金属例如钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)等，使得石材尾矿在去掉了稀有金属，减低了辐射，实现建筑材料真正绿色环保的目的。经过检测含有草酸铵的滤液虹吸到集水槽中的液体中，稀土的含量达到0.598g/L-0.785g/L。同时石材尾矿经过水洗处理能除去石材尾矿中的草酸铵的残存，且水洗液能回收重复循环使用，当水洗液中稀土金属含量高时先进行提取稀土金属，再利用，不会造成二次污染。且本发明的原料可以方便地通过本地取用按配方比例，获得适宜的发泡孔径大小，形成大量不连通的闭孔独立小气泡(直径范围5mm内)，制得具有显著抗老化、抗腐蚀、隔热保温、隔音、防水抗渗、防火耐火、轻质高强、不开裂、绿色环保等综合性能于一体基于石墨烯与石材发泡轻质墙板。
3、在应用本发明制得的石墨烯与石材尾矿发泡轻质墙板时，因本墙板产品集绿色节能建筑所需要的各种功能于一体的特点，且体积小、占用建筑空间少、自身重量轻、不需要湿法作业和零星砌筑施工，更重要的是不需要使用大量的沙石水泥。外墙不需要增加水泥砂浆批趟找平层，也不需要再二次施工安装保温隔热层。施工工序简单便捷、大大减少建筑施工造价成本。本墙板产品可以直接作为传统建筑、装配式建筑内外墙板墙板材料进行建筑的集成装配化安装施工，可满足建筑保温隔热装饰一体化安装效果；特别是在装配式建筑建造施工安装过程中，应用本发明的内外墙板产品可大大提高建造过程的装配率，缩短了整体施工工期，大量减少人工、节约材料、节约建设建造成本，综合提高了总体建筑施工安全质量。并且应用本墙板材料的建筑垃圾可百分百循环回收利用，真正实现省人工省造价、绿色环保、高效节能经济、安全美观的工业化建筑目标。对传统建筑墙体材料的革命性改变有着深远的意义，对传统建筑的建造模式实现个性化设计、工业化生产、信息化管理、装配化施工达到可持续发展的目标。
【具体实施方式】
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下述实施例所用尾矿的化学成分为SiO2＜65％，Al2O3＞8％，Fe2O3＜11％，K2O＜5％,Na2O＜5％,CaO＜5％，MgO＜2％，烧失量＜18％、稀土的含量1.246g/L-1.784g/L。
实施例1
一、原料配比见表1；
所述石材尾矿为见表2；
所述粘土为见表3；
所述高温助熔剂为见表4；
所述稳定剂为钇氧化物和铈氧化物。
二、制备：
将上述的配比原料将制备得到发泡轻质墙板具体方法包括如下步骤：
S1、洗矿：将石材尾矿粉碎后过1目后，将粉碎后的石材尾矿送入浸泡池中，浸泡池为锥柱体，入料口直径为底部直径的1/5，在入料口的内侧上方设置的高压水管道在送入石材尾矿的同时高压喷雾质量浓度为1.5％的草酸铵溶液进行喷雾打湿，直至喷雾的草酸铵溶液的体积为石材尾矿体积的1.1倍后即可停止喷淋工序，浸泡30min，在浸泡期每间隔5min搅拌一次物料，然后进行固液分离，将含有草酸铵的滤液虹吸到集水槽中，而取过滤物进行水洗后固液分离，重复2次水洗固液分离的步骤，将分离的水洗滤液合并后返回下次重复洗矿时使用，将水洗后的固体进行干燥得到水洗后的石材尾矿后待用；
S2、原料混合：按配方各原料所占重量百分数称料，用球磨机混料球磨3h，球磨细度达到过250目筛全通过，接着放入储存仓中混合均化；
S3、将均化后的粉体通过喷雾造粒，进入烘干机干燥，放入储蓄仓；
S4、布料烧成：将喷雾干燥塔干燥的造粒料进行布料，放入辊道窑或者隧道窑内，经900℃，30分钟高温保温烧成后，经过窑炉冷却从中取出，制得基于石墨烯与石材发泡轻质墙板粗产品；
S5、将粗产品经切割规格为：长：2400mm、宽：600mm、厚：80mm的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板成品。
实施例2
一、原料配比见表1；
所述石材尾矿为见表2；
所述粘土为见表3；
所述高温助熔剂为见表4；
所述稳定剂为钇氧化物和铈氧化物。
二、制备：
将上述的配比原料将制备得到发泡轻质墙板具体方法包括如下步骤：
S1、洗矿：将石材尾矿粉碎后过10目后，将粉碎后的石材尾矿送入浸泡池中，浸泡池为锥柱体，入料口直径为底部直径的1/3，在入料口的内侧上方设置的高压水管道在送入石材尾矿的同时高压喷雾质量浓度为5.5％的草酸铵溶液进行喷雾打湿，直至喷雾的草酸铵溶液的体积为石材尾矿体积的1.32倍后即可停止喷淋工序，浸泡100min，在浸泡期每间隔5min搅拌一次物料，然后进行固液分离，将含有草酸铵的滤液虹吸到集水槽中，而取过滤物进行水洗后固液分离，重复3次水洗固液分离的步骤，将分离的水洗滤液合并后返回下次重复洗矿时使用，将水洗后的固体进行干燥得到水洗后的石材尾矿后待用；
S2、原料混合：按配方各原料所占重量百分数称料，用球磨机混料球磨15h，球磨细度达到过250目筛全通过，接着放入储存仓中混合均化；
S3、将均化后的粉体通过喷雾造粒，进入烘干机干燥，放入储蓄仓；
S4、布料烧成：将喷雾干燥塔干燥的造粒料进行布料，放入辊道窑或者隧道窑内，经1300℃，300分钟高温保温烧成后，经过窑炉冷却从中取出，制得发泡轻质墙板粗产品；
S5、将粗产品经切割规格为：长：3000mm、宽：1200mm、厚：500mm的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板成品。
实施例3
一、原料配比见表1；
所述石材尾矿为见表2；
所述粘土为见表3；
所述高温助熔剂为见表4；
所述稳定剂为钇氧化物。
二、制备：
将上述的配比原料将制备得到发泡轻质墙板具体方法包括如下步骤：
S1、洗矿：将石材尾矿粉碎后过4目后，将粉碎后的石材尾矿送入浸泡池中，浸泡池为锥柱体，入料口直径为底部直径的1/4，在入料口的内侧上方设置的高压水管道在送入石材尾矿的同时高压喷雾质量浓度为2.5％的草酸铵溶液进行喷雾打湿，直至喷雾的草酸铵溶液的体积为石材尾矿体积的1.21倍后即可停止喷淋工序，浸泡60min，在浸泡期每间隔5min搅拌一次物料，然后进行固液分离，将含有草酸铵的滤液虹吸到集水槽中，而取过滤物进行水洗后固液分离，重复3次水洗固液分离的步骤，将分离的水洗滤液合并后返回下次重复洗矿时使用，将水洗后的固体进行干燥得到水洗后的石材尾矿后待用；
S2、原料混合：按配方各原料所占重量百分数称料，用球磨机混料球磨4h，球磨细度达到过250目筛全通过，接着放入储存仓中混合均化；
S3、将均化后的粉体通过喷雾造粒，进入烘干机干燥，放入储蓄仓；
S4、布料烧成：将喷雾干燥塔干燥的造粒料进行布料，放入辊道窑或者隧道窑内，经950℃，100分钟高温保温烧成后，经过窑炉冷却从中取出，制得基于石墨烯与石材发泡轻质墙板粗产品；
S5、将粗产品经切割规格为：长：2500mm、宽：700mm、厚：90mm的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板成品。
实施例4
一、原料配比见表1；
所述石材尾矿为见表2；
所述粘土为见表3；
所述高温助熔剂为见表4；
所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备：
将上述的配比原料将制备得到基于石墨烯与石材发泡轻质墙板具体方法包括如下步骤：
S1、洗矿：将石材尾矿粉碎后过6目后，将粉碎后的石材尾矿送入浸泡池中，浸泡池为锥柱体，入料口直径为底部直径的1/5，在入料口的内侧上方设置的高压水管道在送入石材尾矿的同时高压喷雾质量浓度为3.5％的草酸铵溶液进行喷雾打湿，直至喷雾的草酸铵溶液的体积为石材尾矿体积的1.15倍后即可停止喷淋工序，浸泡90min，在浸泡期每间隔5min搅拌一次物料，然后进行固液分离，将含有草酸铵的滤液虹吸到集水槽中，而取过滤物进行水洗后固液分离，重复3次水洗固液分离的步骤，将分离的水洗滤液合并后返回下次重复洗矿时使用，将水洗后的固体进行干燥得到水洗后的石材尾矿后待用；
S2、原料混合：按配方各原料所占重量百分数称料，用球磨机混料球磨5h，球磨细度达到过250目筛全通过，接着放入储存仓中混合均化；
S3、将均化后的粉体通过喷雾造粒，进入烘干机干燥，放入储蓄仓；
S4、布料烧成：将喷雾干燥塔干燥的造粒料进行布料，放入辊道窑或者隧道窑内，经1000℃，150分钟高温保温烧成后，经过窑炉冷却从中取出，制得基于石墨烯与石材发泡轻质墙板粗产品；
S5、将粗产品经切割规格为：长：2600mm、宽：800mm、厚：100mm的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板成品。
实施例5
一、原料配比见表1；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例2相同。
实施例6
一、原料配比见表1；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例2相同。
实施例7
一、原料配比见表1；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
其中，石材尾矿复配前还经过改性处理，所述改性处理具体如下：将石材尾矿、红糖水、铜绿假单胞菌、大肠杆菌属按照重量比为100:10:0.2:0.1进行建堆混合，然后将处理后的石材尾矿进行破碎，接着进行研磨1分钟然后过100目筛，然后将过筛后的石材尾矿进行菌种筛选，将菌种与石材尾矿进行分离，留下石材尾矿即可得到改性石材尾矿。
进一步说明，铜绿假单胞菌、大肠杆菌属均是配置成有效含菌量为1.52×108-2.02×108个/mL的菌液进行使用。
进一步说明，所述铜绿假单胞菌的菌液配置前菌体还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：明胶胨16.0g、胰蛋白胨10.0g、大豆提取物8g、北五味子提取物8g、K2SO4 10.0g、MgCl2 1.4g、琼脂15.0g、溴化十六烷基三甲胺0.2g、pH 7.1。
进一步说明，所述大肠杆菌属的菌液配置前大肠杆菌还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：胰蛋白胨5g/L、大豆提取物1g/L、北五味子提取物3g/L、氯化钠5g/L、pH 7.4。
进一步说明，所述大豆提取物中含有大豆多糖的含量达到90％以上；北五味子提取物中含有北五味子多糖的含量达到90％以上。
二、制备方法与实施例2相同。其中制备方法中的步骤S1与S2之间进行上述的改性处理步骤。
实施例8
一、原料配比见表1；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
其中，石材尾矿复配前还经过改性处理，所述改性处理具体如下：将石材尾矿、红糖水、荧光假单胞菌属、大肠杆菌属按照重量比为100:10:0.2:0.1进行建堆混合，然后将处理后的石材尾矿进行破碎，接着进行研磨3分钟然后过100目筛，然后将过筛后的石材尾矿进行菌种筛选，将菌种与石材尾矿进行分离，留下石材尾矿即可得到改性石材尾矿。
进一步说明，荧光假单胞菌属、大肠杆菌属均是配置成有效含菌量为5.64×108-6.35×108个/mL的菌液进行使用。
进一步说明，所述铜绿假单胞菌或者荧光假单胞菌属或者类黄假单胞菌或者腐败假单胞菌的菌液配置前菌体还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：明胶胨16.0g、胰蛋白胨10.0g、大豆提取物15g、北五味子提取物20g、K2SO4 10.0g、MgCl21.4g、琼脂15.0g、溴化十六烷基三甲胺0.2g、pH 6.9。
进一步说明，所述大肠杆菌属的菌液配置前大肠杆菌还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：胰蛋白胨18g/L、大豆提取物8g/L、北五味子提取物10g/L、氯化钠20g/L、pH 7.2。
进一步说明，所述大豆提取物中含有大豆多糖的含量达到93％；北五味子提取物中含有北五味子多糖的含量达到92％。
二、制备方法与实施例3相同。其中制备方法中的步骤S1与S2之间进行上述的改性处理步骤。
实施例9
一、原料配比见表1；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物；
其中，石材尾矿复配前还经过改性处理，所述改性处理具体如下：将石材尾矿、红糖水、类黄假单胞菌、大肠杆菌属按照重量比为100:10:0.2:0.1进行建堆混合，然后将处理后的石材尾矿进行破碎，接着进行研磨2分钟然后过100目筛，然后将过筛后的石材尾矿进行菌种筛选，将菌种与石材尾矿进行分离，留下石材尾矿即可得到改性石材尾矿。
进一步说明，类黄假单胞菌、大肠杆菌属均是配置成有效含菌量为2.89×108-3.13×108个/mL的菌液进行使用。
进一步说明，所述铜绿假单胞菌或者荧光假单胞菌属或者类黄假单胞菌或者腐败假单胞菌的菌液配置前菌体还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：明胶胨16.0g、胰蛋白胨10.0g、大豆提取物11g、北五味子提取物15g、K2SO4 10.0g、MgCl21.4g、琼脂15.0g、溴化十六烷基三甲胺0.2g、pH 7.3。
进一步说明，所述大肠杆菌属的菌液配置前大肠杆菌还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：胰蛋白胨10g/L、大豆提取物5g/L、北五味子提取物7g/L、氯化钠15g/L、pH 7.6。
进一步说明，所述大豆提取物中含有大豆多糖的含量达到98％；北五味子提取物中含有北五味子多糖的含量达到96％以上。
二、制备方法与实施例3相同。其中制备方法中的步骤S1与S2之间进行上述的改性处理步骤。
实施例10
一、原料配比见表1；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
其中，石材尾矿复配前还经过改性处理，所述改性处理具体如下：将石材尾矿、红糖水、腐败假单胞菌、大肠杆菌属按照重量比为100:10:0.2:0.1进行建堆混合，然后将处理后的石材尾矿进行破碎，接着进行研磨3分钟然后过100目筛，然后将过筛后的石材尾矿进行菌种筛选，将菌种与石材尾矿进行分离，留下石材尾矿即可得到改性石材尾矿。
进一步说明，腐败假单胞菌、大肠杆菌属均是配置成有效含菌量为3.56×108-6.05×108个/mL的菌液进行使用。
进一步说明，所述铜绿假单胞菌或者荧光假单胞菌属或者类黄假单胞菌或者腐败假单胞菌的菌液配置前菌体还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：明胶胨16.0g、胰蛋白胨10.0g、大豆提取物14g、北五味子提取物18g、K2SO4 10.0g、MgCl21.4g、琼脂15.0g、溴化十六烷基三甲胺0.2g、pH 7.2。
进一步说明，所述大肠杆菌属的菌液配置前大肠杆菌还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方为：胰蛋白胨16g/L、大豆提取物7g/L、北五味子提取物9g/L、氯化钠18g/L、pH 7.5。
进一步说明，所述大豆提取物中含有大豆多糖的含量达到99％；北五味子提取物中含有北五味子多糖的含量达到98％。
二、制备方法与实施例3相同。其中制备方法中的步骤S1与S2之间进行上述的改性处理步骤。
实施例11
一、原料配比与实施例7相同；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例3相同。
实施例12
一、原料配比与实施例7相同；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例4相同。
实施例13
一、原料配比与实施例8相同；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例4相同。
实施例14
一、原料配比与实施例8相同；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例4相同。
实施例15
一、原料配比与实施例9相同；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例4相同。
实施例16
一、原料配比见与实施例9相同；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例4相同。
实施例17
一、原料配比与实施例9相同；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例4相同。
实施例18
一、原料配比与实施例9相同；所述石材尾矿为见表2；所述粘土为见表3；所述高温助熔剂为见表4；所述稳定剂为铈氧化物。
二、制备方法与实施例4相同。
表1各个实施例中成分百分含量列表
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
石材尾矿 75 78 70 80 45 90 48 79 45 45
石墨烯 3 3 6 2 15 0.05 1 1 7 10
高温助溶剂 7 5 6 2 10 0.05 1 1 4 9
氧化锆 2 1 1 2 8.95 3 20 5 15 10
膨胀石墨 1 3 5 2 5 0.05 1 3 3 4
碳酸钙 3 2 3 4 0.05 1 10 3 8 6
粘土 3 4 4 4 1 2 10 5 8 9
稳定剂 3 2 2 2 5 0.05 5 1 4 1
解胶剂 3 2 3 2 5 0.05 5 1 4 2
无机色料 0 0 0 0 5 3.75 0 1 2 4
表2各个实施例中石材尾矿选择列表
表3各个实施例中粘土选择列表
实施例 黄泥 红泥 锰泥 高岭土
1 √ -- -- --
2 -- √ -- --
3 -- -- √ --
4 -- -- -- √
5 √ √ √ --
6 √ √ -- √
7 √ -- √ √
8 -- √ √ √
9 -- √ √ --
10 -- -- √ √
11 √ √ -- --
12 √ -- -- √
13 -- √ -- √
14 √ -- √ --
15 √ √ √ √
16 √ √ √ √
17 √ √ √ √
18 -- -- √ √
表4各个实施例中高温助溶剂选择列表
试验检测：
将本发明实施例1-18制备得到的发泡轻质墙板、对比例(市面购买的发泡轻质墙板)经过物理和力学性能的测试，具体方法如下，测试结果参见下表5。
一、物理性能测试：
本试验采取规格为40mm×40mm×160mm的模具成型制得标准的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，一次成型三个试样，成型后的试样规格为40mm×40mm×160mm。将试样脱模后，并经过一系列的处理得到标准试件。
(1)体积密度：将发泡轻质墙板试样置于电热鼓风干燥箱内，缓慢升温至40±5℃，当3h内两次称取的发泡轻质墙板试样质量变化率小于0.2％后，将试样移至干燥器中冷却至室温，用电子天平称量试样的绝干重量G0，单位g，精确至0.1g。
试样的体积密度按式计算，精确至1kg/m3
式中，ρ-试样的密度，单位kg/m3；G0-试样的绝干质量，单位kg。
(2)吸水率：以上述测试体积密度的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板试样进行测定，数量为三条。将烘干至绝干质量的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板试样按宽度方向竖起放入20±5℃左右的水中，试件距周边及试件之间间隔不小于25mm，水面应高出试样上端25mm，2h后将试样从水中取出，并立放在拧干水分的毛巾上，排水10min后，用海绵吸干试样表面吸附的残留水分。试样每一表面至少吸水两次后，立即称量其湿重量G1，精确至0.1g。
试样的吸水率按式计算，精确至0.1％
式中，w-吸试样的水率，单位％；G1-试样的湿质量，单位g；G0-试样的绝干质量，单位g。
(3)放射性核素限量：
内照射指数(internal exposure index)是指建筑材料中天然放射性核素镭-226的放射性比活度，除以本标准规定的限量而得的商。
——内照射指数；
——建筑材料中天然放射性核素镭-226的放射性比活度，单位为贝可/千克(Bq·kg-1)；
200——仅考虑内照射情况下。本标准规定的建筑材料中放射性核素镭-226的放射性比活度限量，单位为贝可/千克(Bq·kg-1)。
外照射指数(external exposure index)是指建筑材料中天然放射性核素镭-226、钍-232和钾-40的放射性比活度分别除以其各自单独存在时本标准规定限量而得的商之和。
——外照射指数：
——分别为建筑材料中天然放射性核素镭-226、钍-232和钾-40的放射性比活度，单位为贝可/千克(Bq·kg-1)；
370、260、4200——分别为仅考虑外照射情况下，本标准规定的建筑材料中天然放射性核素镭-226、钍-232和钾-40在其各自单独存在时本标准规定的限量，单位为贝可/千克(Bq·kg-1)。
放射性比活度(specific activity)是指物质中的某种核素放射性活度除以该物质的质量而得的商。
表达式为：C＝A/m
式中：C——放射性比活度，单位为贝可/千克(Bq·kg-1)；A——核素放射性活度，单位为贝可(Bq)；m——物质的质量，单位为千克(kg)。
二、力学性能测试
本试验采取规格为40mm×40mm×160mm的模具成型制得标准的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，一次成型三个试样，试样经脱模后，经过一系列的处理得到标准试样。
(1)抗折强度：在试样长度方向的中心位置，测量试样上下两面的宽度，厚度宽度取两次测量值的算术平均值，精确到0.5mm。在试样长度方向的中心位置，测量试样两侧面的厚度，厚度取两次测量值的算术平均值，精确到0.1mm。调整两支座辊轴之间距离为100mm，将试样对称的放在抗折试验机的支承辊轴上，打开电源，开动抗折试验机，调节施加载荷速度，使加压辊轴下降速度为(10±1)mm/min。直至试样折断，记录此时试样的最大破坏载荷P，精确到1N。每组试样三条，计算3条试件的抗折强度值的算术平均值，来表示该组试样的抗折强度，精确至0.01MPa。试样的抗折强度R按如下公式计算，精确至0.01MPa：
式中，
R：试样的抗折强度，单位MPa；
P：试样的破坏载荷，单位N；
L：下支座辊轴中心间距，单位mm；
b：试样宽度，单位mm；
h：试样厚度，单位mm。
(2)抗压强度：在试样上、下两受压面距边10mm处用钢直尺测量长度与宽度，长度与宽度分别为为四个测量值的算术平均值，精确至1mm。在试样两个对应侧面中部用钢直尺测量厚度，厚度取两个测量值的算术平均值，精确至1mm。将抗折强度测试中留下的6块半块试件分别放在液压式压力试验机的承压板上，使试样中心与液压式压力验机承压板的中心重合。打开电源，开动油泵，使试样上升，当上压板与试样快要接触时，减慢试样上升的速度，便于调整底座上试样的平衡，使试样受压面与上压板尽量接触均匀。然后以(10±1)mm/min速度对试样加压，直至试件破坏。计算6块半块试件的抗压强度值的算术平均值，来表示该组试样的抗压强度，精确至0.01MPa。试件抗压强度σ按如下公式计算，精确至0.01MPa：
式中，σ：抗压强度，单位MPa；P：破坏载荷，单位N；S：试件受压面积，单位mm2。
(3)导热系数测试：测试试样的尺寸为200mm×200mm×10mm。导热系数的测定方法依GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定》方法进行，导热系数测定结果为两个测试结果的平均值，精确至0.001W/(m·K)。
表5
由上表数据可知，本申请配方组成与配比结合后得到的基于石墨烯与石材泡轻质墙板经测试，在燃烧等级上区别不大一致；本申请的轻质墙板在体积密度170-800kg/m3，抗压强度≥5MPa，抗折强度≥2.5MPa，导热传热系数≤2.0W/m℃，燃烧等级A1级，隔声量≥35dB，吸水率＜0.1％，在物理和力学性能上均比对比例优异。
从实施例1、2、3、4、5看，随着石墨烯用量增加，在抗压强度、抗折强度上逐渐提高了，但是导热系数随着石墨烯用量增加而增加；从实施例1、2看在添加了膨胀石墨后会有所控制导热系数的数值，且添加膨胀石墨的量实施例2高出实施例1两倍，导热系数降低更快，说明了膨胀石墨具有一定的缓和作用，因此在进行原料配置时候要严格控制石墨烯与膨胀石墨的比例，不能一味追求抗压强度、抗折强度的提升，而忽略了导热系数的问题，因此本申请在配置石墨烯与膨胀石墨的比例经过无数正交试验得到，既能保证抗压强度、抗折强度提高又能降低导热系数。
在且实施例7、8、9、10在体积密度、抗压强度、抗折强度、导热传热系数、燃烧等级、隔声量、吸水率均相比具有更优异的数值，石材尾矿在复配前还经过改性处理，通过具有富集特定某些金属的物质的微生物富集处理后能够除去一些金属元素，使得石材尾矿更加纯净，外加通过葵花油研磨处理后使石材尾矿在后期高温煅烧时能均匀镶嵌在高分子间，形成网状结构增加体积密度，降低吸水率。相比较中国专利申请号为201610090524.3的发明公开了一种水泥基发泡轻质复合材料及制备方法，本申请的体积密度、抗压强度、抗折强度、导热传热系数、燃烧等级、隔声量、吸水率均优于中国专利201610090524.3，重点突出在体积密度上远远大于中国专利201610090524.3。相比较中国专利申请号为201610258377.6的发明公开了一种添加丝瓜络纤维的轻质隔墙板本申请的体积密度、抗压强度、抗折强度、导热传热系数、燃烧等级、隔声量、吸水率均优于中国专利201610258377.6，特别在吸水率上本申请均＜0.1％，而中国专利201610258377.6吸水率还是达到21.4％，因此，使用本申请的技术方案，在各个物理特性和力学特性上相较现有技术均有很大的提升。
实施例1-18中的放射性核素限量均符合国家规定的范围内，相比较实施例7、8、9、10中的放射性核素限量包括IRa(内照射指数)和IRa(内照射指数)都比实施例1-6、11-18的小，因为在进行洗矿回收稀土金属后能大大降低了尾矿中的稀土金属含量，但是众所周知，辐射金属的种类很多，不能经过一种方法就能够除去，但经过本申请的改性处理，还能降低辐射金属的含量，使得制备而成的墙板辐射更小，真正做到了绿色环保的作用。
对比例2中的原料中与实施例7相同，不同点是：粘假单胞菌的菌液配置前菌体还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方中不含有大豆提取物、北五味子提取物，采用葡萄糖带替换。大肠杆菌属的菌液配置前大肠杆菌还经过活化培养，所述活化培养培养使用的培养基配方中不含有大豆提取物、北五味子提取物，采用葡萄糖带替换。并且在改性期间的菌种添加活化步骤，活化的培养基中使用了植物多糖替代常规碳源(葡萄糖等)，发现活化后的菌种具有更加优良的吸附尾矿中的金属元素能力；发现实施例7的活化后的菌种相比较对比例2具有更加优良的吸附尾矿中的金属元素能力，使得原料中的重金属含量降低。
另外将实施例1制备得到的墙板送给相关检测中心进行检测，检测的结果与数据如下表：
由上表可知，采用本申请的技术方案生产出来的墙板均符合国家建筑工程质量监督检验中心BETC-JN1-2017-00003、国家建筑工程质量监督检验中心BETC-JN1-2017-00004、国家建筑工程质量监督检验中心BETC-JN1-2017-00004的标准。实施例2-17经过检测也均符合上述标准就不一一罗列了。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，其特征在于：按照重量百分比计，包括石材尾矿45-90％、高温助溶剂0.05-10％、石墨烯0.05-15％、膨胀石墨0.05-5％、氧化锆1-20％、碳酸钙0.05-10％、粘土1-10％、稳定剂0.05-5％、解胶剂0.05-5％、无机色料0.05-5％。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，其特征在于：按照重量百分比计，包括石材尾矿75％、石墨烯3％、高温助溶剂7％、氧化锆2％、膨胀石墨1％、碳酸钙3％、粘土3％、稳定剂3％，解胶剂3％。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，其特征在于：所述石材尾矿为花岗岩、长石、石英、砂岩、辉绿岩、页岩、石灰岩、玄武岩、大理岩、沙漠沙中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，其特征在于：所述石材尾矿在复配前还经过改性处理，所述改性处理具体如下：将石材尾矿、红糖水、铜绿假单胞菌或者荧光假单胞菌属或者类黄假单胞菌或者腐败假单胞菌、大肠杆菌属按照重量比为100:10:0.2:0.1进行建堆混合，然后将处理后的石材尾矿进行破碎，接着进行研磨1-3分钟然后过100目筛，然后将过筛后的石材尾矿进行菌种筛选，将菌种与石材尾矿进行分离，留下石材尾矿即可得到改性石材尾矿。
5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，其特征在于，所述高温助熔剂包括煅烧滑石、生滑石、萤石、透辉石中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，其特征在于，所述粘土包括黄泥、红泥、锰泥以及高岭土中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板，其特征在于，所述稳定剂为钇、铈的氧化物中的一种或一种以上。
8.一种权利要求1-7任一所述的基于石墨烯与石材发泡轻质墙板的制备方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
S1、洗矿：将石材尾矿粉碎后过1-10目后，将粉碎后的石材尾矿送入浸泡池中，浸泡池为锥柱体，入料口直径为底部直径的1/5-1/3，在入料口的内侧上方设置的高压水管道在送入石材尾矿的同时高压喷雾质量浓度为1.5-5.5％的草酸铵溶液进行喷雾打湿，直至喷雾的草酸铵溶液的体积为石材尾矿体积的1.1-1.32倍后即可停止喷淋工序，浸泡30-100min，在浸泡期每间隔5min搅拌一次物料，然后进行固液分离，将含有草酸铵的滤液虹吸到集水槽中，而取过滤物进行水洗后固液分离，重复2-3次水洗固液分离的步骤，将分离的水洗滤液合并后返回下次重复洗矿时使用，将水洗后的固体进行干燥得到水洗后的石材尾矿后待用；
S2、原料混合：按配方各原料所占重量百分数称料，用球磨机混料球磨3-15h，球磨细度达到过250目筛全通过，接着放入储存仓中混合均化；
S3、将均化后的粉体通过喷雾造粒，进入烘干机干燥，放入储蓄仓；
S4、布料烧成：将喷雾干燥塔干燥的造粒料进行布料，放入辊道窑或者隧道窑内，经900-1300℃，30-300分钟高温保温烧成后，经过窑炉冷却后从中取出，制得基于石墨烯与石材发泡轻质墙板粗产品；
S5、将粗产品经切割成型，即制得基于石墨烯与石材发泡轻质墙板成品。
9.根据权利要求8所述的一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板的制备方法，其特征在于，S4中，高温保温烧成的时间为100-150分钟。
10.根据权利要求8所述的一种基于石墨烯与石材发泡轻质墙板的制备方法，其特征在于，S5中，基于石墨烯与石材发泡轻质墙板产品规格为：长：2400-3000mm、宽：600-1200mm、厚：80-500mm。
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