CN112723861A - 一种硅铝复合板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种硅铝复合板及其制备方法，涉及环保板材技术领域，该制备方法包括步骤：以重量份数计，将100份煤矸石加入反应釜中，升温至850‑950℃后，加入3‑7.5份冰晶石；在保持搅拌的条件下，将反应釜置于均匀磁场进行磁化，得到熔融状产物；将熔融状产物注入板坯模具成型并轧制，得到硅铝复合板坯；将硅铝复合板坯的两面分别进行至少两次表面熔覆、及至少两次轧制，得到硅铝复合板；表面熔覆的熔覆材料为所述硅铝复合板坯的表面经熔融后得到的熔融层脱氧得到；每次表面熔覆后，进行轧制，再继续表面熔覆。本申请的制备方法，不仅使制成的硅铝复合板强度高、耐久性和防火性均较好，且生产成本低。
Description
技术领域
本申请涉及环保板材技术领域，特别涉及一种硅铝复合板及其制备方法。
背景技术
目前，煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，其主要成分是Al2O3和SiO2。我国煤矸石堆积量35亿吨以上，占中国工业固体废物排放总量的40％以上。若煤矸石弃置不用，不仅占用大片土地，而且煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体等。
相关技术中，以原矿煤矸石和建筑垃圾为主要原料生产环保板材的工艺中，需要添加多种有机和无机辅料，然后通过流浆法或者挤压法生产板材。但是，因煤矸石的主要成分是Al2O3和SiO2，具有无机非金属材料典型的硬度大、韧性差、脆、无压延性特性，导致由煤矸石作为主要原料制备的板材的强度、耐久性和防火性均较差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种硅铝复合板及其制备方法以解决相关技术中由煤矸石作为主要原料制备的板材的强度、耐久性和防火性均较差的问题。
本申请第一方面提供一种硅铝复合板的制备方法，其包括步骤：
以重量份数计，将100份煤矸石加入反应釜中，升温至850-950℃后，加入3-7.5份冰晶石；
在保持搅拌的条件下，将上述反应釜置于均匀磁场进行磁化，得到熔融状产物；
将上述熔融状产物注入板坯模具成型并轧制，得到硅铝复合板坯；
将上述硅铝复合板坯的两面分别进行至少两次表面熔覆、及至少两次轧制，得到硅铝复合板；表面熔覆的熔覆材料为上述硅铝复合板坯的表面经熔融后得到的熔融层脱氧得到；
每次表面熔覆后，进行轧制，再继续表面熔覆。
一些实施例中，将上述硅铝复合板坯的两面分别进行至少两次表面熔覆、及至少两次轧制，具体包括：
在上述硅铝复合板坯的两个表面进行熔融后得到熔融层，以该熔融层为熔覆材料进行表面熔覆后，进行一次轧制；
再次对上述硅铝复合板坯的两个表面进行熔融后得到熔融层，以该熔融层为熔覆材料进行表面熔覆后，进行二次轧制。
一些实施例中，在上述硅铝复合板坯的两个表面进行熔融后得到熔融层时，还包括：
对上述硅铝复合板坯叠加不均匀磁场，对上述熔融层进行脱氧。
一些实施例中，上述加入3-7.5份冰晶石之后，还包括：加入0.1-1.2份改性剂。
一些实施例中，上述改性剂为氧化镁、AL-P中间合金、铼、AL-5P中间合金或AL-Sr中间合金。
一些实施例中，上述熔融层的厚度为0.1-1mm。
一些实施例中，将上述熔融状产物注入板坯模具之前，还包括：
将上述熔融状产物恒温静置0.5-1h，恒温的范围为550-650℃。
一些实施例中，上述均匀磁场的磁场强度为12000-15000AT。
一些实施例中，上述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，且煤矸石渣包括45％及以上的铝元素。
本申请第二方面提供一种硅铝复合板，上述硅铝复合板由上述的制备方法制备得到。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种硅铝复合板及其制备方法，由于硅铝复合板主要包括煤矸石和冰晶石，通过冰晶石可将高温下的煤矸石中的三氧化二铝和二氧化硅分离开，得到的熔融状产物通过均匀磁场进行磁化，可使产物整体向金属相偏移，然后由该熔融状产物成型得到硅铝复合板坯，并对硅铝复合板坯进行表面熔覆后再轧制，使最终的硅铝复合板的两面均得到金属相的熔覆层，因此，多层结构可增加硅铝复合板的强度和韧性，使得该硅铝复合板不仅强度高、耐久性和防火性均较好，且生产成本低。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种硅铝复合板及其制备方法，其能解决由煤矸石作为主要原料制备的板材的强度、耐久性和防火性均较差的问题。
本申请实施例的硅铝复合板的制备方法，其包括步骤：
S1.以重量份数计，将100份煤矸石加入反应釜中，升温至850-950℃后，加入3-7.5份冰晶石。
S2.在保持搅拌的条件下，将上述反应釜置于均匀磁场进行磁化，得到熔融状产物。
其中，得到的熔融状产物主要包括二氧化硅、三氧化二铝和硅铝合金，通过均匀磁场进行磁化，可使熔融状产物整体向硅铝合金(金属相)偏移，改善硅铝合金组织性能，降低熔融状产物成型后的脆性。
可选地，上述均匀磁场的磁场强度为12000-15000AT。
S3.将上述熔融状产物注入板坯模具成型并轧制，得到硅铝复合板坯。
S4.将上述硅铝复合板坯的两面分别进行至少两次表面熔覆、及至少两次轧制，得到硅铝复合板；表面熔覆的熔覆材料为上述硅铝复合板坯的表面经熔融后得到的熔融层脱氧得到。
其中，每次表面熔覆后进行轧制，再继续表面熔覆。
本实施例中，表面熔融的过程可以是激光熔融也可以是高频/中频熔融。其中，高频/中频熔融为感应加热方式，其成本相对于激光熔融更低。
本申请实施例提供的制备方法，由于硅铝复合板主要包括煤矸石和冰晶石，通过冰晶石可将高温下的煤矸石中的三氧化二铝和二氧化硅分离开，然后由该熔融状产物成型得到硅铝复合板坯，并对硅铝复合板坯进行表面熔覆后再轧制，使最终的硅铝复合板的两面均得到金属相的熔覆层，因此，多层结构可增加硅铝复合板的强度和韧性，使得该硅铝复合板不仅强度高、耐久性和防火性均较好，且生产成本低。
本实施例中，硅铝复合板坯的两面分别为第一面和第二面。上述步骤S4中，将硅铝复合板坯的两面分别进行至少两次表面熔覆、及至少两次轧制，具体包括：
首先，在上述硅铝复合板坯的两个表面分别进行熔融后得到熔融层，并以该熔融层为熔覆材料进行表面熔覆后，对两个表面进行一次轧制。
然后，再次对上述硅铝复合板坯的两个表面分别进行熔融得到熔融层，并以该熔融层为熔覆材料进行表面熔覆后，对两个表面进行二次轧制。
可选地，在进行二次轧制后，还可对上述硅铝复合板坯的两个表面分别进行第三次表面熔融得到熔融层，并以该熔融层为熔覆材料进行表面熔覆后，再进行第三次轧制，以得到厚度较大的熔覆层。
优选地，将上述硅铝复合板坯的两个表面进行熔融得到熔融层时，还包括：
对上述硅铝复合板坯叠加不均匀磁场，以对熔融层进行脱氧。
本实施例中，不均匀磁场为均匀梯度磁场。由于磁场的不均匀，导致熔融层中的氧朝向磁场强度高的方向偏移并脱离，使熔融层进一步向金属相偏移，增加熔覆层的强度。
优选地，上述步骤S1中，加入3-7.5份冰晶石之后，还包括：加入0.1-1.2份改性剂。上述改性剂为氧化镁、AL-P中间合金、铼、AL-5P中间合金、AL-Sr中间合金中的一种。通过改性剂可进一步使熔融状产物整体向硅铝合金(金属相)偏移，以改善硅铝合金组织性能。
本实施例中，上述改性剂为0.1-1.2份的铼。
在其他实施例中，上述改性剂还可为0.1-1份的氧化镁、0.1-0.8份的AL-P中间合金、0.1-0.8份的AL-5P中间合金、或者0.1-0.7份的AL-Sr中间合金。
可选地，熔融层的厚度为0.1-1mm，得到的单次的熔覆层的厚度为0.1-1mm。
可选地，上述步骤S3中，将上述熔融状产物注入板坯模具之前，还包括：将上述熔融状产物恒温静置0.5-1h，恒温的范围为550-650℃。
优选地，上述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，且煤矸石渣包括45％及以上的铝元素。
利用热解气化后的煤矸石渣作为制备环保板材的主要原来，一方面解决了煤矸石渣利用率低的问题，另一方面铝含量较高，可提高板材强度。
进一步地，制备煤矸石渣具体包括：将原矿煤矸石进行破碎筛分，取粒径小于或等于5mm的颗粒，置于气化炉中热解气化，得到的炉渣为上述煤矸石渣。
本申请实施例的硅铝复合板由上述各制备方法制备得到，该硅铝复合板的两面均设有熔覆层。该方法制备的硅铝复合板可用于排水管道、轻钢结构等管材、型材、板材等，不仅强度高、耐久性和防火性均较好，而且生产成本低。
本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种硅铝复合板的制备方法，其特征在于，其包括步骤：
以重量份数计，将100份煤矸石加入反应釜中，升温至850-950℃后，加入3-7.5份冰晶石；
在保持搅拌的条件下，将所述反应釜置于均匀磁场进行磁化，得到熔融状产物；
将所述熔融状产物注入板坯模具成型并轧制，得到硅铝复合板坯；
将所述硅铝复合板坯的两面分别进行至少两次表面熔覆、及至少两次轧制，得到硅铝复合板；表面熔覆的熔覆材料为所述硅铝复合板坯的表面经熔融后得到的熔融层脱氧得到；
每次表面熔覆后，进行轧制，再继续表面熔覆。
2.如权利要求1所述的硅铝复合板的制备方法，其特征在于，将所述硅铝复合板坯的两面分别进行至少两次表面熔覆、及至少两次轧制，具体包括：
在所述硅铝复合板坯的两个表面进行熔融后得到熔融层，以该熔融层为熔覆材料进行表面熔覆后，进行一次轧制；
再次对所述硅铝复合板坯的两个表面进行熔融后得到熔融层，以该熔融层为熔覆材料进行表面熔覆后，进行二次轧制。
3.如权利要求2所述的硅铝复合板的制备方法，其特征在于，在所述硅铝复合板坯的两个表面进行熔融后得到熔融层时，还包括：
对所述硅铝复合板坯叠加不均匀磁场，对所述熔融层进行脱氧。
4.如权利要求1所述的硅铝复合板的制备方法，其特征在于，所述加入3-7.5份冰晶石之后，还包括：加入0.1-1.2份改性剂。
5.如权利要求4所述的硅铝复合板的制备方法，其特征在于：所述改性剂为氧化镁、AL-P中间合金、铼、AL-5P中间合金或AL-Sr中间合金。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述熔融层的厚度为0.1-1mm。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述熔融状产物注入板坯模具之前，还包括：
将所述熔融状产物恒温静置0.5-1h，恒温的范围为550-650℃。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述均匀磁场的磁场强度为12000-15000AT。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，且煤矸石渣包括45％及以上的铝元素。
10.一种硅铝复合板，其特征在于：所述硅铝复合板由权利要求1所述的制备方法制备得到。
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