CN109206063A - 一种矿渣-碱渣的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种矿渣‑碱渣的处理方法。所述方法用于制造装饰板，所述装饰板由装饰面层和中料层压合而成,装饰面层的外表面喷涂装饰面层物料，中料层由流浆成型的中料层物料制成。所述装饰面层物料由下述重量份计的组份制成：矿渣100份，碱渣0‑90份，碱性激发剂1‑30份，水20‑60份，纸浆纤维3‑20份，颜料1‑30份和聚丙烯纤维0.1份‑1.2份；所述中料层物料由下述重量份组份制成：矿渣100份，碱渣0‑90份，碱性激发剂1‑20份、水20‑40份和纸浆纤维5‑50份。本发明提供的技术方案，充分利用了矿渣‑碱渣的潜在水硬性，在较高的水化速度中生成达到外墙装饰板各项性能指标的高强度产品，并保证了板材的成坯质量，可实现批量生产，并实现了废物利用，减轻环境污染和资源浪费。

Description

一种矿渣-碱渣的处理方法
技术领域
本发明涉及一种矿渣-碱渣的处理方法，具体讲涉及一种矿渣-碱渣制作外墙装饰板的方法。
背景技术
矿石经过选矿或冶炼后的残余物称为矿渣。工业生产中，矿渣发挥着重要的作用，尤其是一些重大型工厂。利用矿渣制成提炼加工为矿渣水泥、矿渣微粉、矿渣粉、矿渣硅酸盐水泥、矿渣棉、高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、铜矿渣、矿渣立磨。节约了能耗。另外，也由于大量的开矿，不仅仅导致地下缺空，容易导致地震，并且矿渣对于空气有一定的污染，多年于矿井工作人员也容易由矿渣引起呼吸道疾病。矿业固体废物系指在采矿和洗、选矿石过程中产生的废石和尾矿。其大量堆存必然造成对空气、土壤、水系的污染和危害。
另外，碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的废渣，生产实践证明每生产一吨纯碱需排放0.3～0.5吨固态废渣，大量废渣的堆存既占去了大量的土地，又造成了严重的环境污染。
而且，近几年研发的新型建筑外墙装饰材料常用的有建筑涂料、外墙砖、玻璃幕墙、陶瓷挂板、铝板、铝塑板等。外墙涂料安全、色彩丰富、容易更新,但对墙体的诸如抗裂性、耐候耐久性保护性能较差，且易脏、易褪色；而玻璃幕墙的反光、陶瓷挂板的高密度和外墙砖本身自重大，给在外墙高层建筑使用带来潜在危险，并且通常高温烧制，属高污染高能耗类产品，安全隐患和环保隐患并存。铝板，铝塑板等金属类外墙装饰材料由于其造价高昂，安装要求复杂，难以普及。因此，人们着力研发价格低廉、环保、易于生产，且质量轻、强度高、韧性高、耐久性好、收缩率低的外墙装饰板材。
碱激发胶凝材料是由潜在胶凝材料组分和碱性激发剂反应生成的一类胶凝材料，具有原材料丰富(可利用工业废弃物)，制备简单和能耗低等优点，并且兼备良好的耐腐、耐高温等性能。其中，潜在凝胶材料组分主要为偏高领土、粒化高炉矿渣、粒化磷渣及粉煤灰等。碱性激发剂主要是苛性碱、可溶性硅酸盐或非硅酸盐。碱激发胶凝材料与传统硅酸盐水泥相比，具有需量小、水化热低、强度高和耐久性好等优点。而碱激发剂的种类、矿渣的成分和结构的差异都可使水化产物的组成和结构产生较大差异。(碱激发胶凝材料的应用研究，张波(173)53，《中国胶凝剂》第2014年3月第23卷第3期)
本发明人经过长期艰苦的探索和反复的实验发现采用碱激发胶凝材料生产外墙装饰板需要解决以下诸多庞杂的问题：如何从无数可能的方案中甄选出潜在凝胶材料组分的复配以提高早期水化速度、并生成高强度的产物，达到外墙装饰板抗腐蚀、抗冲击、抗疲劳、韧性高、耐久性好、收缩率低等等各项性能指标；如何配制恰当的碱性激发剂在水化过程中对复配的潜在凝胶材料活性激发，使其潜在水硬性得到充分发挥；如何提高稀浆薄料成坯质量以及如何实现流水线作业达到批量生产。这一系列连锁性问题成为碱激发胶凝材料产业化生产外墙装饰板的难点。
发明内容
有鉴于此，为了克服上述难点，本发明提供一种矿渣-碱渣的处理方法，该技术方案充分发挥了矿渣-碱渣的潜在水硬性，在较高的水化速度中生成高强度产物以达到外墙装饰板各项性能指标，并保证了板材的成坯质量，可实现批量生产的流水线作业。
本发明提供的一种矿渣-碱渣的处理方法，所述方法用于制造装饰板，所述装饰板包括压合的装饰面层和中料层,所述装饰面层外表面喷涂有装饰面层物料，所述中料层由流浆成型的中料层物料制成，
所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份，碱渣0-90份，碱性激发剂1-30份，水20-60份，纸浆纤维3-20份，颜料1-30份和聚丙烯纤维0.1份-1.2份；
所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份，碱渣0-90份，碱性激发剂1-20份、水20-40份和纸浆纤维5-50份。
进一步，所述碱性激发剂由苛性钠、钠水玻璃、石灰、芒硝、纯碱、二水石膏一种或几种复合而成。
进一步，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份、碱渣26份、碱性激发剂28份、水55份、纸浆纤维18份、颜料5份和聚丙烯纤维0.7份。
所述的装饰面层物料另一优选方案由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份、碱渣35份、碱性激发剂27份、水58份、纸浆纤维20份、颜料10份和聚丙烯纤维0.8份。
进一步，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份、碱渣22份、碱性激发剂17份、水32份和纸浆纤维45份。
所述中料层物料另一优选方案由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份、碱渣39份、碱性激发剂20份、水35份和纸浆纤维46份。
进一步，所述碱性激发剂按重量比，苛性钠：钠水玻璃：石灰：二水石膏＝4:2:1:1。
所述碱性激发剂另一优选方案为:按重量比，苛性钠：石灰：二水石膏＝3:1:1。
进一步，所述矿渣为S95粉；所述碱渣为碱渣原渣经粉磨后比表面积300-600m2/kg。
所述装饰板的制备方法如下：
1)将所述装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌5-10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入流浆机中流浆成型，于20-35℃、0.1-1MPa和10-20m/min车速下流浆脱水成型；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型的中料层上；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)将板材放入20-50℃、相对湿度70-90％的环境中养护1-3天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
碱渣是指工业生产中制碱和碱处理过程中排放的碱性废渣，包含氨碱法制碱过程中排放的废渣和其它工业生产过程排放的碱性废渣。碱渣成份主要包括碳酸钙、硫酸钙、氯化钙等钙盐为主要组分的废渣，还含有少量的二氧化硫等成份，由于其含有大量的氯化物成为难以处理的固体废弃物，碱渣堆存严重污染环境，制约制碱工业的发展。
碱激发矿渣胶凝材料是一种新型无熟料水泥，以矿渣为原材料，通过碱性激发剂激发矿渣潜在活性制备所得。但是碱激发矿渣胶凝材料存在反应速度快，在平常应用中难以控制的缺点。因此在碱激发材料当中复配一定的碱渣，可以减缓凝结时间，改善尺寸稳定性。碱激发矿渣-碱渣胶凝材料具有强度高，抗冲击性高，韧性好，耐久性优良等优点。目前该新型胶凝材料在板材制品的应用上仍处于空白。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明选取碱激发矿渣-碱渣生成胶凝材料，采用矿渣和碱渣作为原材料，具有价格低廉，成本低，变废为宝，节约资源。
2、在碱激发矿渣中复合掺入碱渣可以调节凝结时间，改善和易性，增强尺寸稳定性。
3、碱激发矿渣-碱渣胶凝材料与传统胶凝材料相比，具有强度高，抗冲击性高，韧性好，耐久性优良等优点；
4、该工艺生产效率高，成本低，很容易形成流水线作业和批量生产；
5、该工艺可提高稀浆薄料成坯质量。
具体实施方式
下面通过具体实施例的方式对本发明提供的技术方案做进一步清楚完整的说明，但它们并不构成对本发明的限制。
实施例1
1.矿渣碱渣的处理方法
1)配制碱性激发剂：
按重量比，苛性钠：钠水玻璃：石灰：二水石膏为4:2:1:1。
2)配制装饰面层物料：
按重量份计，矿渣100份、碱渣26份、碱性激发剂28份、水55份、纸浆纤维18份、颜料5份、聚丙烯纤维0.7份。
3)配制中料层物料：
按重量份计，矿渣100份、碱渣22份、碱性激发剂17份、水32份、纸浆纤维45份。
上述组分的碱渣中硅、铁、铝、钙、镁、钠、氯、硫、碳等元素的质量百分比含量分别为3.12％、0.70％、0.79％、21.45％、7.82％、2.21％、15.65％、0.41％、5.87％。
矿渣中的成分为：重量百分比SiO2 39％、FeO 0.8％、Al2O3 15％、CaO 41％。
2.制备外墙装饰板
1)将装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌8min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有特殊纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中流浆成型，抄取脱水压力成型中，温度为25℃，压力为0.1MPa，车速为15m/min；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型后的中料层物料；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)板材放入温度30℃、相对湿度75％环境中养护2天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
实施例2
1.矿渣碱渣的处理方法
1)配制碱性激发剂：
按重量比，苛性钠：石灰：二水石膏为3:1:1。
2)配制装饰面层物料：
按重量份计，矿渣100份、碱渣35份、碱性激发剂27份、水58份、纸浆纤维20份、颜料10份、聚丙烯纤维0.8份。
3)配制中料层物料：
按重量份计，矿渣100份、碱渣39份、碱性激发剂20份、水35份、纸浆纤维46份。
2.制备外墙装饰板
1)将装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有特殊纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中流浆成型，抄取脱水压力成型中，温度为30℃，压力为0.5MPa，车速为20m/min；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型后的中料层物料；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)板材放入温度35℃、相对湿度85％环境中养护1天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
实施例3：
1.矿渣碱渣的处理方法。
1)配制碱性激发剂：
按重量比，苛性钠：钠水玻璃：石灰：二水石膏为4:3:2:1。
2)配制装饰面层物料：
按重量份计，矿渣100份、碱渣40份、碱性激发剂30份、水58份、纸浆纤维20份、颜料8份、聚丙烯纤维0.8份。
3)配制中料层物料：
按重量份计，矿渣100份、碱渣30份、碱性激发剂18份、水40份、纸浆纤维46份。
2.制备外墙装饰板：
1)将装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有特殊纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中流浆成型，抄取脱水压力成型中，温度为30℃，压力为0.8MPa，车速为18m/min；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型后的中料层物料；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)板材放入温度40℃、相对湿度85％环境中养护1天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
实施例4-14如下：(碱性激发剂的配制同实施例3，制备过程同实施例2)
面层物料配制如表1：(按重量份计)
表1
实施例编号 矿渣 碱渣 碱性激发剂 水 纸浆纤维 颜料 聚丙烯纤维
实施例4 100 40 11 24 28 15 0.5
实施例5 100 3 25 46 14 21 0.9
实施例6 100 34 7 20 9 30 0.7
实施例7 100 27 1 32 5 2 1.0
实施例8 100 0 9 50 13 10 0.6
实施例9 100 61 4 40 20 1 0.8
实施例10 100 50 19 28 19 26 0.7
实施例11 100 72 14 25 12 15 1.0
实施例12 100 80 30 60 3 24 1.2
实施例13 100 90 23 38 16 28 0.9
实施例14 100 88 28 58 18 22 1.1
中料层物料配制如表2：(按重量份计)
表2
实施例编号 矿渣 碱渣 碱性激发剂 水 纸浆纤维
实施例4 100 66 11 24 5
实施例5 100 70 20 26 42
实施例6 100 0 7 20 9
实施例7 100 52 1 32 40
实施例8 100 39 9 30 15
实施例9 100 26 4 40 24
实施例10 100 8 19 28 32
实施例11 100 17 15 35 10
实施例12 100 80 18 38 25
实施例13 100 90 16 23 50
实施例14 100 78 12 31 48
上述实施例中制备的外墙装饰板的性能如下：
表3
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿渣-碱渣的处理方法，所述方法包括用矿渣-碱渣制造装饰板，其特征在于，所述装饰板包括压合的装饰面层和中料层,所述装饰面层外表面喷涂有装饰面层物料，所述中料层由流浆成型的中料层物料制成，
所述装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份，碱渣0-90份，碱性激发剂1-30份，水20-60份，纸浆纤维3-20份，颜料1-30份和聚丙烯纤维0.1份-1.2份；
所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份，碱渣0-90份，碱性激发剂1-20份、水20-40份和纸浆纤维5-50份。
2.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述碱性激发剂由苛性钠、钠水玻璃、石灰、芒硝、纯碱、二水石膏其中一种或几种复合而成。
3.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份、碱渣26份、碱性激发剂28份、水55份、纸浆纤维18份、颜料5份和聚丙烯纤维0.7份。
4.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份、碱渣35份、碱性激发剂27份、水58份、纸浆纤维20份、颜料10份和聚丙烯纤维0.8份。
5.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份、碱渣22份、碱性激发剂17份、水32份和纸浆纤维45份。
6.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
矿渣100份、碱渣39份、碱性激发剂20份、水35份和纸浆纤维46份。
7.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述碱性激发剂中按重量比苛性钠：钠水玻璃：石灰：二水石膏＝4:2:1:1。
8.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述碱性激发剂中按重量比苛性钠：石灰：二水石膏＝3:1:1。
9.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述矿渣为S95粉；所述碱渣为碱渣原渣经粉磨后比表面积为300-600m2/kg。
10.按照权利要求1所述的矿渣-碱渣的处理方法，其特征在于，所述装饰板的制备方法如下：
1)将所述装饰面层物料和中料层物料分别加入搅拌机中搅拌5-10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入流浆机中流浆成型，于20-35℃、0.1-1MPa和10-20m/min车速下流浆脱水成型；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型的中料层上；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)将板材放入20-50℃、相对湿度70-90％的环境中养护1-3天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
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