CN112851214B - 一种无机环保板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种无机环保板材及其制备方法，涉及环保板材技术领域，该无机环保板材包括：煤矸石30‑50份，水泥2‑6份，增强剂0.2‑0.4份，固化剂水溶液6‑10份；该制备方法包括：按照2‑4：100的质量份数比将固化剂溶解于水中形成固化剂水溶液；按重量份取煤矸石30‑50份、水泥2‑6份、增强剂0.2‑0.4份、以及固化剂水溶液6‑10份，混合均匀后得到砂浆状混合物；将砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板；对预制板自然养护后，得到无机环保板材。本申请，以煤矸石作为主要原料，通过固化剂水溶液加快煤矸石和水泥的复合速度，并缩短凝固成型时间，以及通过增强剂增加板材的强度，不仅增加煤矸石利用率，降低板材生产成本，且成型后的板材抗折抗压强度高。

Description

一种无机环保板材及其制备方法
技术领域
本申请涉及环保板材技术领域，特别涉及一种无机环保板材及其制备方法。
背景技术
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，其主要成分是Al2O3和SiO2。目前，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，因成型板材的强度需求，煤矸石添加的比例较低，煤矸石利用率不高，另外，因原料中含有有机物，在燃烧性、抗折强度和抗压强度上都具有局限性，且成本也较高。
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无机环保板材及其制备方法，增加煤矸石利用率的同时，降低生产成本，提高板材抗折抗压强度。
本申请第一方面提供一种无机环保板材，上述板材按重量份包括：
煤矸石30-50份，水泥2-6份，增强剂0.2-0.4份，固化剂水溶液6-10份。
一些实施例中，上述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，上述煤矸石渣包括45％及以上的铝元素。
一些实施例中，上述增强剂为陶瓷纤维。
一些实施例中，上述陶瓷纤维为：以上述煤矸石渣作为原料制备的陶瓷短纤。
一些实施例中，上述固化剂水溶液中固化剂的质量浓度为2-4％；上述固化剂为硅酸钙或氟硅酸钙。
一些实施例中，上述板材按重量份包括：煤矸石35-45份，水泥3-5份，增强剂0.3-0.4份，固化剂水溶液7-9份。
一些实施例中，上述板材按重量份包括：煤矸石40份，水泥4份，增强剂0.3份，固化剂水溶液8份。
本申请第二方面提供一种无机环保板材的制备方法，其包括步骤：
按照2-4：100的质量份数比将固化剂溶解于水中形成固化剂水溶液；
按重量份取煤矸石30-50份、水泥2-6份、增强剂0.2-0.4份、以及固化剂水溶液6-10份，混合均匀后得到砂浆状混合物；
将上述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板；
对上述预制板自然养护后，得到上述无机环保板材。
一些实施例中，上述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，制备煤矸石渣具体包括：
将原矿煤矸石通过滚筒式煤矸石破碎机进行破碎，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。
一些实施例中，还包括：
将热解气化后的高温煤矸石渣输送至马弗炉，进行高温煅烧，随炉降温，得到熟料；
将上述熟料进行磨粉，得到的粉料置于电弧炉中，熔融喷丝得到陶瓷短纤，以上述陶瓷短纤作为增强剂。
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无机环保板材及其制备方法，由于以煤矸石作为制备板材的主要原料，通过固化剂水溶液加快煤矸石和水泥的复合速度，并缩短凝固成型时间，以及通过增强剂增加板材的强度，因此，不仅增加了煤矸石利用率，降低了板材生产成本，且成型后的板材抗折抗压强度高。
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无机环保板材及其制备方法，其能解决现有环保板材中煤矸石利用率不高以及板材质量较差的问题。
本申请实施例的无机环保板材按重量份包括：
煤矸石30-50份，水泥2-6份，增强剂0.2-0.4份，固化剂水溶液6-10份。
本申请实施例的无机环保板材，由于以煤矸石作为制备板材的主要原料，通过固化剂水溶液加快煤矸石和水泥的复合速度，并缩短凝固成型时间，以及通过增强剂增加板材的强度，因此，不仅增加了煤矸石利用率，降低了板材生产成本，且成型后的板材抗折抗压强度高，整体质量较市售硅钙板均有所提高。
本实施例中，上述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，上述煤矸石渣包括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，可节省水泥用量，提高板材强度。
进一步地，上述增强剂为陶瓷纤维。陶瓷纤维具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低及比热小等优点。
本实施例中，上述陶瓷纤维为：以煤矸石渣作为原料，制备的陶瓷短纤，该陶瓷纤维的主要成分为氧化铝。不仅可增加板材成型后的整体强度，且进一步解决了煤矸石渣利用率低的问题，以及进一步节约了生产成本。
可选地，上述固化剂水溶液中固化剂的质量浓度为2-4％；上述固化剂为硅酸钙或氟硅酸钙。
优选地，上述板材按重量份包括：煤矸石35-45份，水泥3-5份，增强剂0.3-0.4份，固化剂水溶液7-9份。
本实施例中，上述板材按重量份包括：煤矸石40份，水泥4份，增强剂0.3份，固化剂水溶液8份。
本申请实施例还提供一种无机环保板材的制备方法，其包括步骤：
首先，按照2-4：100的质量份数比将固化剂溶解于水中形成固化剂水溶液。
其次，按重量份取煤矸石30-50份、水泥2-6份、增强剂0.2-0.4份、以及固化剂水溶液6-10份，混合均匀后得到砂浆状混合物。
然后，将上述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板。
最后，对上述得到的预制板自然养护后，得到上述无机环保板材。可选地，对预制板自然养护28d。
进一步地，上述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，制备煤矸石渣具体包括：
将原矿煤矸石通过滚筒式煤矸石破碎机进行破碎，取粒径小于或等于5mm的颗粒，置于气化炉中热解气化，得到的炉渣即为上述煤矸石渣。
本实施例的制备方法还包括制备增强剂，具体包括：
首先，将热解气化后的高温煤矸石渣输送至马弗炉，进行高温煅烧，然后随炉降温，得到熟料。
最后，将上述熟料进行磨粉，得到的粉料置于电弧炉中，熔融喷丝得到陶瓷短纤，以上述陶瓷短纤作为增强剂。
下面，通过5个实施例对本申请进行详细说明。
实施例1
首先，按照2：100的质量份数比将硅酸钙溶解于水中形成硅酸钙水溶液。
其次，按重量份取30份煤矸石、6份水泥、0.2份陶瓷纤维和6份硅酸钙水溶液，混合均匀后得到砂浆状混合物。
然后，将上述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板。
最后，对上述预制板自然养护25d后，得到无机环保板材。
其中，煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，经粉碎筛分后取粒径小于10mm的颗粒。陶瓷纤维为市售的陶瓷短纤。
实施例2
首先，按照3：100的质量份数比将氟硅酸钙溶解于水中形成氟硅酸钙水溶液。
其次，按重量份取50份煤矸石、2份水泥、0.4份陶瓷纤维和10份氟硅酸钙水溶液，混合均匀后得到砂浆状混合物。
然后，将上述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板。
最后，对上述预制板自然养护28d后，得到无机环保板材。
其中，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。陶瓷纤维为以热解气化后的高温煤矸石渣作为原料，制备的陶瓷短纤。
实施例3
首先，按照3：100的质量份数比将硅酸钙溶解于水中形成硅酸钙水溶液。
其次，按重量份取40份煤矸石、4份水泥、0.3份陶瓷纤维和8份固化剂水溶液，混合均匀后得到砂浆状混合物。
然后，将上述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板。
最后，对预制板自然养护28d后，得到无机环保板材。
其中，煤矸石为热解气化后的常温煤矸石渣，且煤矸石渣包括45％及以上的铝元素。陶瓷纤维为以热解气化后的高温煤矸石渣作为原料，制备的陶瓷短纤。
实施例4
首先，按照4：100的质量份数比将硅酸钙溶解于水中形成硅酸钙水溶液。
然后，按重量份取35份煤矸石、5份水泥、0.35份陶瓷纤维和9份硅酸钙水溶液，混合均匀后得到砂浆状混合物。
然后，将上述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板。
最后，对预制板自然养护30d后，得到无机环保板材。
其中，煤矸石为热解气化后的常温煤矸石渣，且煤矸石渣包括45％及以上的铝元素。陶瓷纤维为市售的陶瓷短纤。
实施例5
首先，按照3.5：100的质量份数比将氟硅酸钙溶解于水中形成氟硅酸钙水溶液。
其次，按重量份取45份煤矸石、3份水泥、0.2份陶瓷纤维和7份氟硅酸钙水溶液，混合均匀后得到砂浆状混合物。
然后，将上述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板。
最后，对预制板自然养护28d后，得到无机环保板材。
其中，煤矸石为热解气化后的常温煤矸石渣，陶瓷纤维为以热解气化后的高温煤矸石渣作为原料，制备的陶瓷短纤。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照组
抗压强度(MPa) 24 21 26 25 20 15
抗折强度(MPa) 3.8 4.0 4.1 3.5 3.5 2
上述实施例1-5所制备的无机环保板材的性能如上表1所示，另以市售硅钙板作为对照组进行对比，本申请实施例的板材不仅煤矸石利用率高，且板材抗折抗压强度高，整体质量较市售硅钙板均有所提高。
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 (4)

1.一种无机环保板材，其特征在于，所述板材按重量份由以下组分组成：煤矸石30-50份，水泥2-6份，增强剂0.2-0.4份，固化剂水溶液6-10份；
所述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，制备煤矸石渣具体包括：将原矿煤矸石通过滚筒式煤矸石破碎机进行破碎，取粒径小于或等于5mm的颗粒，置于气化炉中热解气化，得到的炉渣为所述煤矸石渣；
所述增强剂为以所述煤矸石渣作为原料制备的陶瓷短纤，陶瓷短纤的制备方法包括：将热解气化后的高温煤矸石渣输送至马弗炉，进行高温煅烧，随后降温，得到熟料；将所述熟料进行磨粉，得到的粉料置于电弧炉中，熔融喷丝得到陶瓷短纤；
所述固化剂水溶液中固化剂的质量浓度为2-4%；所述固化剂为硅酸钙或氟硅酸钙；
所述无机环保板材的制备方法包括步骤：按照2-4：100的质量份数比将固化剂溶解于水中形成固化剂水溶液；按重量份取煤矸石30-50份、水泥2-6份、增强剂0.2-0.4份、以及固化剂水溶液6-10份，混合均匀后得到砂浆状混合物；将所述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板；对所述预制板自然养护后，得到所述无机环保板材。
2.如权利要求1所述的无机环保板材，其特征在于，所述板材按重量份包括：煤矸石35-45份，水泥3-5份，增强剂0.3-0.4份，固化剂水溶液7-9份。
3.如权利要求2所述的无机环保板材，其特征在于，所述板材按重量份包括：煤矸石40份，水泥4份，增强剂0.3份，固化剂水溶液8份。
4.一种无机环保板材的制备方法，其特征在于，其包括步骤：
按照2-4：100的质量份数比将固化剂溶解于水中形成固化剂水溶液；
按重量份取煤矸石30-50份、水泥2-6份、增强剂0.2-0.4份、以及固化剂水溶液6-10份，混合均匀后得到砂浆状混合物；所述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，经粉碎筛分后取粒径小于10mm的颗粒；
将所述砂浆状混合物注入网格模具内抹平后，加压成型得到预制板；
对所述预制板自然养护后，得到所述无机环保板材；
其中，所述煤矸石为热解气化后的煤矸石渣，制备煤矸石渣具体包括：将原矿煤矸石通过滚筒式煤矸石破碎机进行破碎，取粒径小于或等于5mm的颗粒，置于气化炉中热解气化，得到的炉渣为所述煤矸石渣；
所述煤矸石为陶瓷短纤，其制备方法包括：将热解气化后的高温煤矸石渣输送至马弗炉，进行高温煅烧，随后降温，得到熟料；将所述熟料进行磨粉，得到的粉料置于电弧炉中，熔融喷丝得到陶瓷短纤，以所述陶瓷短纤作为增强剂；
所述固化剂水溶液中固化剂的质量浓度为2-4%；所述固化剂为硅酸钙或氟硅酸钙。
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