CN111253140B - 一种废棉渣块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废棉渣生产技术领域，提出了一种废棉渣块及其制备方法。其中，废棉渣块由以下重量份的组分组成：矿渣粉40～60份，废棉渣30～40份，水泥10～20份，硅酸钠1～5份，碳纤维5～10份，环氧树脂乳液5～15份，其制备方法为将废棉渣粉碎后与矿渣粉、水泥和硅酸钠在混合机混合均匀，加入预先在环氧树脂乳液中分散均匀的碳纤维混合均匀后经压制成型、自然晾干后得成品。本发明解决了现有技术中废棉渣块强度不高、存放过程中易吸潮的问题。
Description
技术领域
本发明属于废棉渣生产技术领域，涉及一种废棉渣块及其制备方法。
背景技术
岩棉及其制品是一种新型保温建筑材料，与其他无机纤维保温材料相比，具有容量轻、导热系数小、耐热、应用温度范围大、使用周期长等优点，同时，颜面制品安装方便、易于施工、并且具有优良的吸音性能，节能效果显著，它的生产量大，使用范围广，已发展成为我国国民经济建设中最重要的保温材料之一。岩棉的原料为玄武岩、辉绿岩、白云岩等，经高温熔融、喷吹或离心等方法制成无机纤维材料。
岩棉制品生产过程中含有较多的渣球的岩棉被剔出来成为废岩棉渣，熔融的废玻璃体也是岩棉生产过程中的废渣废料之一，这些废料由于难降解、污染环境，大部分被倾倒掩埋了。每年下来这些废渣废料数量少则几千吨多则上万吨，倾倒掩埋不仅浪费人力物力，而且污染了环境，同时造成了资源的浪费。用设备把这些废料制成块重新回炉，是岩棉、矿棉等废渣废料企业最好的选择。
目前，废棉渣制块就是将废渣作为原材料与矿渣粉、水泥混合，加入10％的水，混合均匀后加入模具内，经压力机压制成块，进入阳光棚自然晾干，但是，由于矿渣粉中含有的硅酸二钙在一定条件下能与水反应，使废棉渣块在储存过程中易吸潮、在潮湿环境中不稳定，同时，废棉渣块的强度不高，因而作为原料生产岩棉制品时导致岩棉制品的强度较低，影响使用。
发明内容
本发明提出一种废棉渣块及其制备方法，解决了现有技术中废棉渣块强度不高、存放过程中易吸潮的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉40～60份，废棉渣30～40份，水泥10～20份，硅酸钠1～5份，碳纤维5～10份，环氧树脂乳液5～15份。
作为进一步的技术方案，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份。
作为进一步的技术方案，所述矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份。
作为进一步的技术方案，所述废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
作为进一步的技术方案，所述水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份。
作为进一步的技术方案，所述废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，所述水泥的烧失率为40～47％。
作为进一步的技术方案，所述环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆15份，水70份。
一种废棉渣块的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述的一种废棉渣块的配方，称取各个组分备用；
S2、将废棉渣粉粹后过50目筛，得到粉碎后的废棉渣；
S3、将碳纤维在环氧树脂乳液中分散均匀，得到混合乳液；
S4、将步骤S2得到的粉碎后的废棉渣与矿渣粉、水泥和硅酸钠在混合机混合均匀后加入步骤S3得到的混合乳液，混合均匀后得到混合物；
S5、将步骤S4得到的混合物经压制机压制成型后送至码板机码板；
S6、码板后经循环轨道送至阳光棚，自然晾干1～2天后送至成品仓储存，得到废棉渣块。
作为进一步的技术方案，步骤S4中所述的混合机转速为1800～2000r/min。
作为进一步的技术方案，步骤S5中所述的压制成型压力为3500～4000N。
本发明使用原理及有益效果为：
1、本发明中，废棉渣粉碎后作为原材料与矿渣粉、水泥混合压制成块，自然晾干后可以作为原材料加入岩棉制品的生产配方中，既避免了这些废渣废料倾倒掩埋导致的环境污染和人力物力浪费，又有效利用了资源，废物利用，同时，配方中加入硅酸钠、碳纤维和环氧树脂乳液，各个组分相互配伍，起到了相互增效和协同的作用，特定的制备方法，使配方中各组分发挥最大的功效，使得制备的废棉渣块更稳定，耐水性好，不易吸潮，存放时间长，强度更高，解决了现有技术中废棉渣块因强度不高、存放过程中易吸潮而影响使用，因此，本发明制备的废棉渣块更适合作为原材料添加到岩棉制品中，适合大规模生产应用。
2、本发明中，配方中加入硅酸钠，一方面，废棉渣块在储存过程中易吸潮、在潮湿环境中不稳定是由于矿渣粉中含有的硅酸二钙在一定条件下能与水反应产生氢氧化钙，而硅酸钠水解成碱性，有效抑制了硅酸二钙与水的反应，从而提高了废棉渣块的耐水性，使得废棉渣块在存放过程中不易吸潮、更稳定；另一方面，硅酸钠中的硅酸根离子能与废棉渣块内部游离的钙离子反应生成硅酸钙水合物，从而大幅度提高了废棉渣块的强度。
3、本发明中，碳纤维与环氧树脂配伍，碳纤维先在环氧树脂乳液中分散均匀后再与废棉渣与矿渣粉、水泥和硅酸钠在混合机中混合，碳纤维的加入，有效阻碍了材料的内部迁移，从而使材料强度增加，环氧树脂乳液的加入，使得碳纤维在整个废棉渣块体系中分散的更均匀，同时，在压制成型的过程中，碳纤维能够在一定程度上细化材料，从而有效增强了废棉渣块的强度。
4、本发明工艺简单，成本低，成功的达到了废物利用，减少填料垃圾从而减少环境污染的优良效果，生产出的废棉渣块耐水性好，不易吸潮，稳定性好，存放时间长，强度更高，充分满足产业化生产要求，适合推广使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉40份，废棉渣30份，水泥10份，硅酸钠1份，碳纤维5份，环氧树脂乳液5份，
其中矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份，
废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份，
废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，水泥的烧失率为40～47％，
环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆15份，水70份。
一种废棉渣块的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述的一种废棉渣块的配方，称取各个组分备用；
S2、将废棉渣粉粹后过50目筛，得到粉碎后的废棉渣；
S3、将碳纤维在环氧树脂乳液中分散均匀，得到混合乳液；
S4、将步骤S2得到的粉碎后的废棉渣与矿渣粉、水泥和硅酸钠在混合机混合均匀后加入步骤S3得到的混合乳液，混合均匀后得到混合物，其中混合机转速为1800r/min；
S5、将步骤S4得到的混合物经压制机在压力为4000N的条件下压制成型后送至码板机码板，；
S6、码板后经循环轨道送至阳光棚，自然晾干1～2天后送至成品仓储存，得到废棉渣块。
实施例2
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉45份，废棉渣33份，水泥12份，硅酸钠2份，碳纤维6份，环氧树脂乳液8份，
其中矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份，
废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份，
废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，水泥的烧失率为40～47％，
环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆15份，水70份。
其制备方法同实施例1。
实施例3
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份，
其中矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份，
废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份，
废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，水泥的烧失率为40～47％，
环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆15份，水70份。
其制备方法同实施例1。
实施例4
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉55份，废棉渣38份，水泥17份，硅酸钠4份，碳纤维8份，环氧树脂乳液13份，
其中矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份，
废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份，
废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，水泥的烧失率为40～47％，
环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆15份，水70份。
其制备方法同实施例1。
实施例5
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉60份，废棉渣40份，水泥20份，硅酸钠5份，碳纤维10份，环氧树脂乳液5～15份，
其中矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份，
废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份，
废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，水泥的烧失率为40～47％，
环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆15份，水70份。
其制备方法同实施例1。
对比例1
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份，
其中矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份，
废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份，
废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，水泥的烧失率为40～47％，
环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆15份，水70份，
对应的将步骤S4中的硅酸钠删除，其余步骤同实施例1。
对比例2
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，水10份
其中矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份，
废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份，
废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，水泥的烧失率为40～47％，
其制备方法包括以下步骤：
S1、按照上述的一种废棉渣块的配方，称取各个组分备用；
S2、将废棉渣粉粹后过50目筛，得到粉碎后的废棉渣；
S3、将步骤S2得到的粉碎后的废棉渣与矿渣粉、水泥、硅酸钠和水在混合机混合均匀得到混合物，其中混合机转速为1800r/min；
S4、将步骤S3得到的混合物经压制机在压力为4000N的条件下压制成型后送至码板机码板；
S5、码板后经循环轨道送至阳光棚，自然晾干1～2天后送至成品仓储存，得到废棉渣块。
对比例3
一种废棉渣块，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，水10份
其中矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～35份，Al2O3 13～16份，CaO 36～40份，MgO 10～13份，FeO和Fe2O3共0～2份，TiO2 0～2份，
废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30～32份，Al2O3 6.5～8份，CaO 29～32份，MgO 2～5份，FeO和Fe2O3共1～2份，TiO2 0～1份，Na2O和K2O共0～4份，Mn2O 0～0.5份。
水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1～2份，Al2O3 1～4份，CaO 24～28份，MgO 15～22份，FeO和Fe2O3共0～0.5份，TiO2 0～0.5份，
废棉渣的烧失率为5.0～5.5％，水泥的烧失率为40～47％，
其制备方法包括以下步骤：
S1、按照上述的一种废棉渣块的配方，称取各个组分备用；
S2、将废棉渣粉粹后过50目筛，得到粉碎后的废棉渣；
S3、将步骤S2得到的粉碎后的废棉渣与矿渣粉、水泥和水在混合机混合均匀得到混合物，其中混合机转速为1800r/min；
S4、将步骤S3得到的混合物经压制机在压力为4000N的条件下压制成型后送至码板机码板；
S5、码板后经循环轨道送至阳光棚，自然晾干1～2天后送至成品仓储存，得到废棉渣块。
实施例1～5及对比例1～3配方中各组分含量见下表：
表1实施例1～5及对比例1～3配方中各组分含量
对实施例1～5及对比例1～3制备的废棉渣块的化学成分进行分析得到，实施例1～5及对比例1～3制备的废棉渣块主要包括如下重量百分比的化学成分：
SiO2 32～38％，Al2O3 12～15％，CaO 29～36％，MgO 7～14％，Fe2O3≤4％，TiO2≤1％，Mn2O≤0.5％。
对实施例1～5及对比例1～3制备的废棉渣块进行如下性能测试：
1、吸湿性测试：采用GB/T5480.7《矿物棉及其制品试验方法》第7部分吸湿性中规定的试验方法进行测试；
2、吸水性测试：采用GB/T 30807-2014《建筑用绝热制品浸泡法测定长期吸水性》规定的方法进行测试；
3、压缩强度：采用GB/T 13480-1992《矿物棉制品压缩性试验方法》中规定的试验方法进行测试；
实施例1～5及对比例1～3制备的废棉渣块性能测试结果见下表：
表2实施例1～5及对比例1～3制备的废棉渣块性能测试结果
从上表中数据可以看出，与对比例1～3相比，实施例1～5制备的废棉渣块吸水性、吸湿性较差，不易吸潮，存放更稳定，同时压缩强度更高，说明本发明实施例制备的废棉渣块不易吸潮，存放更稳定，而且强度更高，解决了现有技术中废棉渣块强度不高、存放过程中易吸潮的技术难题。实施例3采用的原料配比和制备方法是本发明相对更优的技术方案，制得的废棉渣块性能最佳。
与对比例1相比，实施例1～5制备的废棉渣块的吸水、吸湿性较低，压缩强度更高，说明配方中加入硅酸钠，不仅改善了废棉渣块的吸水性，而且提高了废棉渣块的强度。
与对比例2相比，实施例1～5制备的废棉渣块的压缩强度明显提高，说明配方中加入碳纤维和环氧树脂乳液，与配方中其它组分配伍，能够显著提高废棉渣块的强度。
与对比例3相比，实施例1～5制备的废棉渣块的吸水、吸湿性较低，压缩强度显著提高，说明配方中加入的硅酸钠、碳纤维、环氧树脂乳液，与配方中的其它组分协同作用，不仅改善了废棉渣块的吸水吸潮性，使得废棉渣块存放更稳定，同时，有效增强了废棉渣块的强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种废棉渣块，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份；
所述环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：环氧树脂50份，泊洛沙姆 15份，水70份；
碳纤维先在环氧树脂乳液中分散均匀后再与废棉渣与矿渣粉、水泥和硅酸钠在混合机中混合。
2.根据权利要求1所述的一种废棉渣块，其特征在于，所述矿渣粉包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30~35份，Al2O3 13~16份，CaO 36~40份，MgO 10~13份，FeO和Fe2O3共0~2份，TiO2 0~2份。
3.根据权利要求1所述的一种废棉渣块，其特征在于，所述废棉渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30~32份，Al2O3 6.5~8份，CaO 29~32份，MgO 2~5份，FeO和Fe2O3共1~2份，TiO2 0~1份，Na2O和K2O共 0~4份。
4.根据权利要求1所述的一种废棉渣块，其特征在于，所述水泥包括以下重量份的化学成分：
SiO2 1~2份，Al2O3 1~4份，CaO 24~28份，MgO 15~22份，FeO和Fe2O3共0~0.5份，TiO2 0~0.5份。
5.根据权利要求1所述的一种废棉渣块，其特征在于，所述废棉渣的烧失率为5.0~5.5%，所述水泥的烧失率为40~47%。
6.一种废棉渣块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照权利要求1~5任意一项所述的一种废棉渣块的配方，称取各个组分备用；
S2、将废棉渣粉粹后过50目筛，得到粉碎后的废棉渣；
S3、将碳纤维在环氧树脂乳液中分散均匀，得到混合乳液；
S4、将步骤S2得到的粉碎后的废棉渣与矿渣粉、水泥和硅酸钠在混合机混合均匀后加入步骤S3得到的混合乳液，混合均匀后得到混合物；
S5、将步骤S4得到的混合物经压制机压制成型后送至码板机码板；
S6、码板后经循环轨道送至阳光棚，自然晾干1~2天后送至成品仓储存，得到废棉渣块。
7.根据权利要求6所述的一种废棉渣块的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的混合机转速为1800~2000r/min。
8.根据权利要求6所述的一种废棉渣块的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述的压制成型压力为3500~4000N。
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| CN201811453276.XA CN111253140B (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 一种废棉渣块及其制备方法 |
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