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Abstract

本发明提供了一种秸秆灰制备的硅酸钙板及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明提供的硅酸钙板，包含以下重量份数的组分：100份改性秸秆灰、20‑40份改性油页岩灰、80‑120份消石灰、20‑40份普通硅酸盐水泥、2‑4份木纤维、12‑20份水；上述原材料经预处理、称量、混料、搅拌及压制成型、高温高压养护制备而成。本发明提供的硅酸钙板中秸秆灰用量大，可大大降低硅酸钙板的原材料成本，制备的硅酸钙板可应用于建筑装饰材料。

Description

一种秸秆灰制备的硅酸钙板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑装饰材料及固体废弃物资源化利用技术领域，尤其涉及一种秸秆灰制备的硅酸钙板及其制备方法。
背景技术
硅酸钙板是以硅质原料、钙质原料、增强纤维为主要原材料，经过制浆、成型、预养护、蒸压养护、烘干切割，砂光等工序制成的无机建筑装饰材料。由于其良好的耐火性能而被广泛应用于建筑物的装饰吊顶和隔墙。
目前的硅酸钙板制备方法中，硅质原料主要有水泥、石英粉、硅藻土等，钙质材料主要以消石灰、电石渣为主。如中国专利公开号：CN105884285A公开了一种硅藻土板及其制作方法，该方法先将原料与水混匀制浆后，采用抄取法工艺，通过添加天然亚麻纤维和羟丙甲纤维素，提高板材强度。作为硅酸钙板中重要的原材料，硅质原料所占成本较高，降低硅质原材料成本是降低硅酸钙板生产总成本的重要因素。事实上，我国为工农业生产大国，每年工农业产生的废渣为几百亿吨，而其中好多工农业生产废渣含有大量的硅、钙物质，能够满足硅酸钙板的制板要求，我们可以利用这些工业生产废渣来制备硅酸钙板，减少环境污染。中国专利公开号：CN 109160798A公开了一种环保硅酸钙板，选用电石泥为钙质材料和矿渣粉为硅质材料制备硅酸钙板，添加生石灰处理的磷石膏进行硅酸钙板增强；而选用的电石泥、矿渣粉、磷石膏等都是工业生产废渣，使用这些材料制备硅酸钙板，能够减少其对环境的污染，从而起到环保的作用。
我国是一个农业大国，据资料显示，我国每年理论上会产生高达8.2亿吨的农作物秸秆，位居世界的首位。我国如今新兴的生物质发电厂以燃烧生物质秸秆来进行发电，解决了如何处理秸秆的问题，与此同时，产生了大量的秸秆灰，如果得不到妥善处理，会对环境造成二次污染。秸秆灰的主要成分是SiO2，高达60％-80％。且秸秆灰中的SiO2多呈无定形态，具有较高的化学反应活性。完全可以作为硅质原料制备硅酸钙板。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种秸秆灰制备的硅酸钙板及其制备方法，本发明提供的硅酸钙板抗折强度高，导热系数低，且因使用了大量的农业固体废弃物秸秆灰大大降低了生产成本。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种秸秆灰制备的硅酸钙板，包含以下重量份数的组分：
100份改性秸秆灰、20-40份改性油页岩灰、80-120份消石灰、20-40份普通硅酸盐水泥、2-4份木纤维、12-20份水。
优选地，所述秸秆灰为生物质电厂燃烧生物质秸秆发电后排放的细灰，其中化学组成中SiO2质量分数大于60％，K2O质量分数大于5％，Na2O质量分数大于3％。
优选地，所述油页岩灰为利用油页岩燃烧发电后排放的细灰。
优选地，所述普通硅酸盐水泥为强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥。
优选地，所述木纤维为长度小于3mm的木质纤维。
本发明还提供了上述技术方案所述硅酸钙板的制备方法，包含以下步骤：
将秸秆灰在空气气氛700℃-800℃条件下煅烧2-4小时后自然冷却至室温，得到去碳秸秆灰；
将去碳秸秆灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性秸秆灰；
将油页岩灰在空气气氛700℃-800℃条件下煅烧2-4小时后自然冷却至室温，得到去碳油页岩灰；
将去碳油页岩灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性油页岩灰；
将木纤维与水按一定比例混合后进行机械搅拌10分钟，得到木纤维料浆；
将所述改性秸秆灰、改性油页岩灰、水泥、消石灰按一定配合比混合后倒入砂浆搅拌机进行机械搅拌10分钟，得到混合干物料；
将得到的木纤维料浆倒入装有混合干物料的搅拌机内继续搅拌20分钟，得到混合湿物料；
将得到的混合湿物料置于模具内，并在压力机上进行压制成型，成型压力为14-18MPa，得到硅酸钙板坯板。
将得到的硅酸钙板坯板温度为200℃-220℃蒸压条件下养护8-12小时，得到硅酸钙板。
有益效果：
本发明提供了一种秸秆灰制备的硅酸钙板。本发明中将农业固体废弃物秸秆灰和工业固体废弃物油页岩灰作为硅质材料，通过热活化和机械活化，提高了硅质材料的反应活性，可以在蒸压条件下反应生成大量的具有强度的水化硅酸钙晶体。这有助于减少硅酸钙板中水泥的用量，从而降低硅酸钙板中原材料的成本，整体降低硅酸钙板的生产成本。
具体实施方式
实施例1
步骤1：取200Kg秸秆灰在空气气氛700℃条件下煅烧2小时后自然冷却至室温，得到去碳秸秆灰；
步骤2：取100Kg去碳秸秆灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性秸秆灰，装袋备用；
步骤3：取200Kg油页岩灰在空气气氛700℃条件下煅烧2小时后自然冷却至室温，得到去碳油页岩灰；
步骤4：取100Kg去碳油页岩灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性油页岩灰；
步骤5：取2Kg木纤维与12Kg水混合后进行机械搅拌10min，得到木纤维料浆；
步骤6：取100Kg改性秸秆灰、20Kg改性油页岩灰、20Kg水泥、80Kg消石灰混合后倒入砂浆搅拌机进行机械搅拌10min，得到混合干物料；
步骤7：将得到的木纤维料浆倒入装有混合干物料的搅拌机内继续搅拌20min，得到混合湿物料；
步骤8：将得到的混合湿物料置于模具内，并在压力机上进行压制成型，成型压力为14MPa，得到硅酸钙板坯板。
将得到的硅酸钙板坯板温度为200℃蒸压条件下养护8小时，得到硅酸钙板。
对上述制备的硅酸钙板依据JC/T564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》进行性能检测，为了与目前市场上常见的以粉煤灰为硅源制备的硅酸钙板性能间的比较，将改性秸秆灰与油页岩灰替代为等质量的粉煤灰，以120Kg粉煤灰、20Kg水泥、80Kg消石灰，2Kg木纤维与12Kg水为原材料按同样的成型方式制备对比硅酸钙板样品，称为对比样品，两种硅酸钙板的测试结果见表1。
表1硅酸钙板性能检测实验结果
试验项目 本产品实测值 对比样品实测值 标准规定值(A类)
导热系数，W/(m·K) 0.286 0.301 ≤0.35
抗折强度，MPa 6.25 6.02 ≥4
吸水率，％ 20 24 ≤30
从测试实验结果来看，本产品性能完全符合JC/T564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》中A类产品的性能指标，且性能优于对比样品。
实施例2
步骤1：取200Kg秸秆灰在空气气氛800℃条件下煅烧4小时后自然冷却至室温，得到去碳秸秆灰；
步骤2：取100Kg去碳秸秆灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性秸秆灰，装袋备用；
步骤3：取200Kg油页岩灰在空气气氛800℃条件下煅烧4小时后自然冷却至室温，得到去碳油页岩灰；
步骤4：取100Kg去碳油页岩灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性油页岩灰；
步骤5：取3Kg木纤维与16Kg水混合后进行机械搅拌10分钟，得到木纤维料浆；
步骤6：取100Kg改性秸秆灰、30Kg改性油页岩灰、30Kg水泥、100Kg消石灰混合后倒入砂浆搅拌机进行机械搅拌10分钟，得到混合干物料；
步骤7：将得到的木纤维料浆倒入装有混合干物料的搅拌机内继续搅拌20分钟，得到混合湿物料；
步骤8：将得到的混合湿物料置于模具内，并在压力机上进行压制成型，成型压力为16MPa，得到硅酸钙板坯板。
将得到的硅酸钙板坯板温度为210℃蒸压条件下养护10小时，得到硅酸钙板。
对上述制备的硅酸钙板依据JC/T564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》进行性能检测，为了与目前市场上常见的以粉煤灰为硅源制备的硅酸钙板性能间的比较，将改性秸秆灰与油页岩灰替代为等质量的粉煤灰，以130Kg粉煤灰、30Kg水泥、100Kg消石灰，3Kg木纤维与16Kg水为原材料按同样的成型方式制备对比硅酸钙板样品，称为对比样品，两种硅酸钙板的测试结果见表2。
表2硅酸钙板性能检测实验结果
试验项目 本产品实测值 对比样品测试值 标准规定值(A类)
导热系数，W/(m·K) 0.31 0.325 ≤0.35
抗折强度，MPa 6.50 6.22 ≥4
吸水率，％ 18 23 ≤30
从测试实验结果来看，本产品性能完全符合JC/T564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》中A类产品的性能指标。
实施例3
步骤1：取200Kg秸秆灰在空气气氛800℃条件下煅烧4小时后自然冷却至室温，得到去碳秸秆灰；
步骤2：取100Kg去碳秸秆灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性秸秆灰，装袋备用；
步骤3：取200Kg油页岩灰在空气气氛800℃条件下煅烧4小时后自然冷却至室温，得到去碳油页岩灰；
步骤4：取100Kg去碳油页岩灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性油页岩灰；
步骤5：取4Kg木纤维与20Kg水混合后进行机械搅拌10分钟，得到木纤维料浆；
步骤6：取100Kg改性秸秆灰、40Kg改性油页岩灰、40Kg水泥、120Kg消石灰混合后倒入砂浆搅拌机进行机械搅拌10分钟，得到混合干物料；
步骤7：将得到的木纤维料浆倒入装有混合干物料的搅拌机内继续搅拌20分钟，得到混合湿物料；
步骤8：将得到的混合湿物料置于模具内，并在压力机上进行压制成型，成型压力为18MPa，得到硅酸钙板坯板。
将得到的硅酸钙板坯板温度为220℃蒸压条件下养护12小时，得到硅酸钙板。
对上述制备的硅酸钙板依据JC/T564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》进行性能检测，为了与目前市场上常见的以粉煤灰为硅源制备的硅酸钙板性能间的比较，将改性秸秆灰与油页岩灰替代为等质量的粉煤灰，以140Kg粉煤灰、40Kg水泥、120Kg消石灰，4Kg木纤维与20Kg水为原材料按同样的成型方式制备对比硅酸钙板样品，称为对比样品，两种硅酸钙板的测试结果见表3。
表3硅酸钙板性能检测实验结果
试验项目 本产品实测值 对比样品测试值 标准规定值(A类)
导热系数，W/(m·K) 0.34 0.36 ≤0.35
抗折强度，MPa 7.20 6.90 ≥4
吸水率，％ 14 19 ≤30
从测试实验结果来看，本产品性能完全符合JC/T564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》中A类产品的性能指标。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种秸秆灰制备的硅酸钙板，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：100份改性秸秆灰、20-40份改性油页岩灰、80-120份消石灰、20-40份普通硅酸盐水泥、2-4份木纤维、12-20份水；
所述秸秆灰为生物质电厂燃烧生物质秸秆发电后排放的细灰，其中化学组成中SiO2质量分数大于60％，K2O质量分数大于5％，Na2O质量分数大于3％；
所述油页岩灰为利用油页岩燃烧发电后排放的细灰，其中化学组成中SiO2质量分数大于50％，K2O质量分数大于3％，Na2O质量分数大于2％；
所述改性秸秆灰为将秸秆灰在空气气氛700℃-800℃条件下煅烧2-4小时后自然冷却至室温，得到去碳秸秆灰，再将去碳秸秆灰置于球磨机内粉磨1小时所得到；
所述改性油页岩灰为将油页岩灰在空气气氛700℃-800℃条件下煅烧2-4小时后自然冷却至室温，得到去碳油页岩灰，再将去碳油页岩灰置于球磨机内粉磨1小时所得到；
所述木纤维为长度小于3mm的木质纤维；
所述硅酸钙板为将得到的混合湿物料置于模具内，并在压力机上进行压制成型，成型压力为14-18MPa，得到硅酸钙板坯板；将得到的硅酸钙板坯板在温度为200℃-220℃蒸压条件下养护8-12小时所得到。
2.根据权利要求1所述的硅酸钙板，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥为强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥。
3.如权利要求1～2任一项所述硅酸钙板的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
将秸秆灰在空气气氛700℃-800℃条件下煅烧2-4小时后自然冷却至室温，得到去碳秸秆灰；
将去碳秸秆灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性秸秆灰；
将油页岩灰在空气气氛700℃-800℃条件下煅烧2-4小时后自然冷却至室温，得到去碳油页岩灰；
将去碳油页岩灰置于球磨机内粉磨1小时，得到改性油页岩灰；将木纤维与水按所述比例混合后进行机械搅拌10min分钟，得到木纤维料浆；将所述改性秸秆灰、改性油页岩灰、水泥、消石灰按所述配合比混合后倒入砂浆搅拌机进行机械搅拌10min分钟，得到混合干物料；将得到的木纤维料浆倒入装有混合干物料的搅拌机内继续搅拌20min分钟，得到混合湿物料；
将得到的混合湿物料置于模具内，并在压力机上进行压制成型，成型压力为14-18MPa，得到硅酸钙板坯板；
将得到的硅酸钙板坯板在温度为200℃-220℃蒸压条件下养护8-12小时，得到硅酸钙板。
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