CN113582661B - 一种利用固废低温制备陶板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用高炉水渣、电石渣、粉煤灰、硅灰石尾矿四种工业固体废物低温制备陶板的碳减排方法，属于新型建筑材料节能减排及工业固废综合利用技术领域；开发绿色建材生产应用技术，符合树立可持续发展理念要求。其以CaSiO3‑TiO2结构复合颗粒为成核增强剂，通过多元复合助熔剂的协同效应作用，制备出物相可控，性能优良，尤其是力学性能显著改善的陶板制品，为绿色建材发展贡献技术支撑。本发明立足节能环保技术改造升级，以工业固废替代天然矿物作为原料，不断提高资源使用效率，促进消纳固体废弃物，实现资源综合利用和清洁生产的技术创新，有助于促进生态文明建设，为国家总体实现碳达峰预定目标和碳中和愿景作出积极贡献。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用工业固体废物低温制备陶板的碳减排方法，属于新型建筑材料节能减排技术及工业固体废物综合利用技术领域。
背景技术
为了保护和改善生态环境，促进经济社会可持续发展，防治固体废物污染环境，国家倡导固体废物的综合利用，一般工业固体废物包括：尾矿、粉煤灰、炉渣等。我国每年消耗各种非金属矿产品约20亿吨，同时资源浪费严重，多数企业选矿回收率仅为40-50％，资源利用率仅为20-25％。大量尾矿严重束缚了矿产行业的绿色可持续发展，既破坏环境又危害安全，国外先进国家对于尾矿的综合利用效率可达60％，而国内仅有7％，尾矿综合利用已经迫在眉睫。
粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，大量的粉煤灰不加以处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
高炉水渣是高炉排出的工业废料，我国生铁的生产95％以上仍以高炉炼铁流程为主，吨铁渣量在0.3-0.7t之间，2020年我国生铁产量约8亿吨，因此，我国高炉水渣的年产量相当可观，如果不进行有效地利用，则会占用大量的土地资源，并且对环境造成污染。高炉水渣的主要成分是CaO、SiO2、Al2O3、MgO，另含少量Fe2O3、MnO2、CaS等，物相组成以玻璃相为主，其玻璃体达90％以上，这种特殊的物相组成可降低其熔化的温度，为其综合利用提供便利条件。电石渣是电石法PVC工艺中电石水解制乙炔的副产物，每生产1tPVC，可同时副产1.5-1.9t电石渣。由于其产量大，且碱性强、湿度高，在占用大量土地资源的同时，还能造成土壤和水体污染。
陶板是目前建筑行业的新型材料，具有环保、节能、防潮、隔音、透气等性能，并且色泽丰富，持久如新，应用范围广泛。采用干挂安装，方便更换，提供了更灵活的外立面设计解决方案，有利于城市的美化和建筑的生活化。陶板目前的制备工艺是以天然的硅酸盐矿物作为原料，可添加色料或助剂，通过破碎、混料、加水、练泥、成型工艺，低温干燥后，以1200℃高温烧制而成。陶板制备工艺的烧成温度高，能耗大，与我国碳达峰、碳中和的目标实现相违背，因此，需要对其工艺进行改进，以降低能耗。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明通过工艺配方设计优化，以低温制备陶板，解决了陶板高温烧制时能耗大，碳排放多的问题；同时以工业固体废物(高炉水渣、电石渣、粉煤灰、硅灰石尾矿)替代天然矿物作为原料，符合节约资源，可持续发展理念的要求；另外，以CaSiO3-TiO2结构复合颗粒为成核增强剂，制备出物相可控，性能优良，尤其是力学性能显著改善的陶板制品，为绿色建材发展贡献技术支撑。
利用高炉水渣、电石渣、粉煤灰、硅灰石尾矿四种工业固体废物制备陶板的方法，包括如下步骤:
S1、分别取粒度小于3mm、水分小于1％的高炉水渣和电石渣按CaO/SiO2摩尔比为1、Al2O3质量含量为10-18％配料，混合均匀，并研磨成粒度为60-75um的粉体，得到主原料。
高炉水渣以SiO2为主要成分，电石渣以CaO为主要成分，为了两种原料发生化学反应析晶，生成硅灰石晶体，配料过程应准确控制CaO/SiO2摩尔比为1。同时，控制Al2O3的质量含量为10-18％，氧化铝组分既可以避免石英相析出，Al3+又可以替代Si4+并与K+或Na+形成连接作用，利于改善制品的热膨胀性能。将原料混合后，研磨成粒度为60-75um的粉体，随着粒度的减小，比表面积增大，表面活性增加，颗粒之间较易发生烧结并促进析晶，利于后续反应的进行。热处理升温时，原料粉末颗粒易于粘结，颗粒之间熔融并接枝析晶，进而使制品产生强度。
S2、将硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体以机械力化学法合成具有CaSiO3-TiO2结构的复合颗粒成核增强剂，所述硅灰石矿物纤维的粒度为40-50um，长径比为12-15:1；所述二氧化钛粉体的粒度为2-5um；所述硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体的配合质量比为7:3，复合研磨的转数为1400r/min，反应时间为40min，球料比为5:1，固液比为3:4；浆料通过压滤，得到水分含量为4-5％的成核增强剂。
硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体粒度的差异，能够实现其在配合质量比为7:3时，就可以紧密包覆；通过研磨提高物料活性，促进化学键合，以便形成结合牢固的复合颗粒。
以上工序制得的复合颗粒成核增强剂配位数高且阳离子的场强大，在热处理过程中，成核增强剂质点能够在硅酸盐网络中轻易扩散，有效地降低了系统的析晶活化能；以硅灰石矿物纤维为晶核，晶体呈长纤维状快速接枝生长。复合颗粒成核增强剂的存在能够促使陶板内部结构分相，诱导接枝析晶，减弱析晶能量壁垒，降低析晶温度，减小熔体粘度，促进离子迁移。复合颗粒成核增强剂的纤维束接枝结晶对于改善陶板制品的机械性能非常重要，并可以防止烧结时表面张力引起的翘曲，硅灰石矿物纤维的长径比越大，对于陶板力学性能的改善越显著。
CaSiO3-TiO2结构的复合颗粒成核增强剂在陶板结构中具有中间作用，Ti4+离子在高温时与[O]配位以[TiO4]的形式存在，与硅氧四面体有很好的相容性；而在低温时Ti4+离子倾向于与[O]形成稳定的六配位状[TiO6]，导致从硅氧网络中分离形成富钛的第二相。这些富钛的第二相将与烧结体中的氧化物结合形成晶相，所以成核增强剂含量的增加能够促进系统的析晶，进而有利于晶体的致密化。
S3、将粉煤灰和硅灰石尾矿按质量比3:1混合研磨形成粒度为10um的复合助熔剂，所述复合助熔剂化学组分质量含量为CaO 50-52％，SiO210-15％，Al2O312-18％，Fe2O34-10％，MgO 5-10％，K2O 2-6％，Na2O 3-8％，TiO20.5-1.5％，MnO20.3-0.9％。
复合助熔剂的多元复合效应使助熔效果更明显，并可降低原始单一组分对接枝析晶的不利影响。硅灰石尾矿的化学组分CaSiO3提供了较低的膨胀率(膨胀系数为6.5×10-6/℃)和良好的抗热震性，烧缩小，能迅速促进物料烧结，起到强矿化剂的作用；并通过与粉煤灰反应形成复合助熔剂，粉煤灰可以提高粘结性、可塑性，可显著降低配合料的熔点和软化温度，节省能源，降低生产成本。复合助熔剂中的各组分体现出不同的作用：SiO2作为形成体氧化物，以硅氧四面体[SiO4]结构单元形成不规则的连续网络；CaO可以起稳定剂的作用，高温时降低物料网络连接强度及粘度，粘度的降低有利于体系中离子的迁移并导致更多晶核的出现及生长，促进物料的分相和析晶；Al2O3作为中间体氧化物，既可形成铝氧四面体并与硅氧四面体组成连续网络，也能形成八面体处于硅氧结构网络中；选用与长石矿伴生的硅灰石尾矿，其富含K2O和Na2O组分，当添加碱金属K2O和Na2O时，体系中熔融相出现的温度迅速降低，K-O和Na-O键离子性强，O2-易于摆脱阳离子的束缚，所提供的游离氧促使烧结体结构中的Si-O键断裂，降低了物料粘度。但过多的K2O和Na2O含量会增加陶板的热膨胀系数，降低机械强度和化学稳定性，如上述复合助熔剂化学组分中适量的K2O和Na2O含量可以满足陶板的性能要求；Fe2O3能与MnO2、SiO2等组分形成较低的共熔相，并能使制品呈现多彩的颜色。通过复合助熔剂的多元组分联合作用，不仅能促进物料烧结，降低烧成温度并扩大烧成范围，同时还可以增加晶体数量，使陶板强度得以提高。
S4、将步骤S1中得到的主原料、步骤S2中得到的成核增强剂、步骤S3中得到的复合助熔剂按质量比55:30:15混合，得到第一混合物；取步骤S1中得到的主原料、步骤S2中得到的成核增强剂、步骤S3中得到的复合助熔剂按质量比40:35:25混合，得到第二混合物。
S5、将步骤S4中得到的混合物在模具内布料三层，所述布料顺序及每层所占的质量比为:第二混合物15％(下层)、第一混合物60％(中间层)、第二混合物25％(上层)。
S6、对步骤S5布料得到的混合物料模压成型，模压成型压力为80-90MPa。
S7、对步骤S6得到的成型物料坯体烧结，以3-8℃/min的升温速率升温至480-600℃，保温2-5h后随炉冷却。
通过配方设计优化各组分含量，使物料的软化温度显著降低，480℃开始就有液相产生，液相一方面促使重结晶，促进晶粒长大；另一方面通过液相的表面张力将固体颗粒包裹起来，颗粒发生紧缩，加快了固液相反应。烧结过程中，以复合颗粒成核增强剂为中心，硅灰石晶体逐步生长，以烧结热量作为推动力，吸引推动周围基础组织中游离存在的O2-、Ca2 +、Si4+等成分聚集，沿晶轴特定方向成长，在相环境和热力学条件不平衡下，硅灰石以表面结晶的方式沿着二维平面析出。通过复合颗粒成核增强剂的作用，陶板晶相以尺寸较大的硅灰石晶体析出为主，制品强度主要受硅灰石晶相影响，尺寸较大的纤维状硅灰石晶相交杂，晶隙之间由其他晶相填充，细小的其他晶相与硅灰石晶相交错析出生长，形成大小互补、相对致密的结构，能够有效地阻止制品内部裂纹的产生和扩展，使得陶板制品增强增韧。
上述技术方案中，进一步地，所述高炉水渣和电石渣按CaO/SiO2摩尔比为1、Al2O3质量含量为13-14％配料，混合均匀，并研磨成粒度为60um的粉体。
上述技术方案中，进一步地，所述将硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体以机械力化学法合成具有CaSiO3-TiO2结构的复合颗粒成核增强剂，所述硅灰石矿物纤维的粒度为40um，长径比为15:1，所述二氧化钛粉体的粒度为2um。
上述技术方案中，进一步地，所述对成型物料坯体烧结以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温3h后随炉冷却。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过工艺配方设计，以低温制备陶板，解决了陶板高温烧制时能耗大，碳排放多的问题。辅以粉煤灰和硅灰石尾矿制备的复合助熔剂，可以将陶板烧制温度从1200℃降低至500℃，能耗得到有效降低。
本发明以工业固体废物(高炉水渣、电石渣、粉煤灰、硅灰石尾矿)替代天然矿物作为原料，减少了石灰石、方解石等碳酸盐矿产资源的用量，削减了碳酸盐加热分解及燃料燃烧产生的二氧化碳的排放量；同时，工业固体废物的资源化利用，符合节约资源，可持续发展理念的要求。
以CaSiO3-TiO2结构复合颗粒为成核增强剂，制备出物相可控，性能优良，尤其是力学性能显著改善的陶板制品，为绿色建材发展贡献技术支撑。以高长径比硅灰石矿物纤维为原料，通过机械力化学反应获得的成核增强剂，使物料颗粒沿纤维晶粒方向继续延长生长，进一步提高了陶板的力学性能，使得制品强度增加，吸水率下降。
附图说明
图1本发明实施例1制品的XRD图谱
图2实施例1制品的复合颗粒成核增强剂SEM图片
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
原料化学成分的检测方法参照《GB/T 14506-2010硅酸盐岩石化学分析方法》进行测定；陶板的性能依据JG/T324-2011《建筑幕墙用陶板》以吸水率、弯曲强度、弹性模量、线性热膨胀系数、抗冻性、抗热震性为主要检测内容；利用日本理学DMAX-RB型X射线衍射仪分析(XRD)陶板制品的物相，Cu靶
工作电压40kV，工作电流150mA，扫描范围10-80°，扫描速度10°/min。采用日立公司SN-3400型扫描电子显微镜(SEM)观察CaSiO3-TiO2结构复合颗粒成核增强剂的形貌，加速电压为20kV。
下述实施例所用的原材料、助剂均为市购。采购的高炉水渣的化学组分质量含量为SiO2 44.6％，Al2O3 16.4％，Fe2O3 0.5％，CaO 26.2％，MgO 10.5％，MnO21.2％，CaS0.5％；所购电石渣的化学组分质量含量为SiO2 6.9％，Al2O3 3.7％，Fe2O3 1.2％，CaO65.2％，MgO 1.1％，LOI 19.3％，Na2O 1.1％，SO3 1.4％；所购粉煤灰的化学组分质量含量为SiO2 55.5％，Al2O3 18.6％，Fe2O3 6.7％，CaO 3.9％，MgO 3.6％，TiO2 1.2％，K2O2.1％，Na2O 3.7％，SO3 2.7％，P2O5 1.9％；所购硅灰石尾矿的化学组分质量含量为CaSiO358.2％，Fe2O3 5.2％，MgO 13.6％，K2O 3.4％，Na2O 4.8％，Al2O3 9.5％，LOI 3.6％，MnO21.6％。
下述实施例所得的制品，以JG/T324-2011《建筑幕墙用陶板》中的AⅠ类的性能技术指标为参照进行比较。陶板AⅠ类的性能技术指标为：吸水率(E)平均值≦3％，弯曲强度≧23MPa，弹性模量≧20GPa，线性膨胀系数≦7×10-6/℃，抗冻性无破坏，抗热震性无破坏。
实施例1
分别取粒度小于3mm、水分小于1％的高炉水渣790kg和电石渣210kg，混合均匀后，研磨成粒度为65um的粉体，得到主原料。研磨后的主原料经检测CaO质量含量为34.39％，SiO2质量含量为36.68％，Al2O3质量含量为13.73％，CaO/SiO2摩尔比为1.0。
将硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体以机械力化学法合成具有CaSiO3-TiO2结构的复合颗粒成核增强剂，所述硅灰石矿物纤维的粒度为40um，长径比为15:1，所述二氧化钛粉体的粒度为2um；工艺过程包括：将所述硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体按质量比7:3配合，通过研磨控制硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体的颗粒匹配尺度，同时使颗粒表面活化，复合研磨的转数为1400r/min，反应时间为40min，球料比为5:1，固液比为3:4；硅灰石矿物纤维表面官能团因Si-O断键形成羟基组分，与二氧化钛颗粒水化产生的表面羟基，通过脱羟基作用实现牢固结合；浆料通过压滤，得到水分含量为4％的成核增强剂。取粉煤灰和硅灰石尾矿按质量比3:1混合研磨形成粒度为10um(通过率95％)的复合助熔剂，所述制备的复合助熔剂经检测化学成分质量含量为：CaO 50.67％，SiO2 10.88％，Al2O3 16.33％，Fe2O36.32％，MgO 6.35％，K2O 2.53％，Na2O 4.14％，TiO2 0.93％，MnO2 0.4％。
将上述步骤中得到的主原料、成核增强剂、复合助熔剂按质量比55:30:15混合，得到第一混合物；将主原料、成核增强剂、复合助熔剂按质量比40:35:25混合，得到第二混合物。
将以上步骤得到的混合物在模具内布料三层，所述布料顺序及每层的质量比为：第二混合物15％(下层)、第一混合物60％(中间层)、第二混合物25％(上层)；然后以90MPa压力模压成型，成型后的物料坯体进行烧结，以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温3h后随炉冷却。
以上实施例1的制品经检测，吸水率(E)平均值为1.7％，较AⅠ类陶板性能技术指标要求的3％明显降低；弯曲强度提高到198MPa，较AⅠ类陶板性能技术指标要求的23MPa提高了8.6倍；弹性模量经检测达到119GPa，线性膨胀系数为5.8×10-6℃-1，符合陶板AⅠ类的性能技术指标的弹性模量≧20GPa和线性膨胀系数≦7×10-6/℃的要求；抗冻性和抗热震性均无破坏，制品性能良好。实施例1制品的XRD图谱见图1，证明是以硅灰石晶相为主，硅灰石晶相的纤维状结构改善并增强了陶板的力学性能。从实施例1制品的CaSiO3-TiO2结构复合颗粒成核增强剂SEM图片(见图2)可以清晰看出，成核增强剂通过上述工序形成了稳定的CaSiO3-TiO2复合颗粒结构，进而能够提供晶核接枝生长及性能增强作用。
CaSiO3-TiO2结构的复合颗粒成核增强剂可以使物料颗粒沿纤维晶型继续接枝生长，制品力学性能显著改善，弯曲强度提高到198MPa，较AⅠ类提高了8.6倍；弹性模量从20GPa提高到119GPa，较AⅠ类提高了5.9倍。以粉煤灰和硅灰石尾矿制备的复合助熔剂，富含熔融玻璃相，多元组分协同作用，低温条件下即可产生液相，产生的液相有利于物料粉末颗粒的流动传质，从而促进制品烧结致密化，可以将陶板烧制温度从1200℃降低至500℃，能耗得到有效降低，进一步提高了陶板的力学性能，使得制品强度增加，吸水率下降。
实施例2
分别取粒度小于3mm、水分小于1％的高炉水渣1000kg和电石渣266kg，混合均匀后，研磨成粒度为75um的粉体，得到主原料。研磨后的主原料经检测CaO质量含量为34.54％，SiO2质量含量为36.71％，Al2O3质量含量为13.28％，CaO/SiO2摩尔比为1.0。
将硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体以机械力化学法合成具有CaSiO3-TiO2结构的复合颗粒成核增强剂，所述硅灰石矿物纤维的粒度为50um，长径比为12:1，所述二氧化钛粉体的粒度为5um；所述硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体的配合质量比为7:3，复合研磨的转数为1400r/min，反应时间为40min，球料比为5:1，固液比为3:4；浆料通过压滤，得到水分含量为5％的成核增强剂。取粉煤灰和硅灰石尾矿按质量比3:1混合研磨形成粒度为10um(通过率96％)的复合助熔剂，所述制备的复合助熔剂经检测化学成分质量含量为：CaO50.72％，SiO2 10.39％，Al2O3 16.17％，Fe2O3 6.26％，MgO 6.41％，K2O 2.61％，Na2O4.37％，TiO2 0.91％，MnO2 0.37％。
将上述步骤中得到的主原料、成核增强剂、复合助熔剂按质量比55:30:15混合，得到第一混合物；将主原料、成核增强剂、复合助熔剂按质量比40:35:25混合，得到第二混合物。
将以上步骤得到的混合物在模具内布料三层，所述布料顺序及每层的质量比为：第二混合物15％(下层)、第一混合物60％(中间层)、第二混合物25％(上层)；然后以80MPa压力模压成型，成型后的物料进行烧结，以8℃/min的升温速率升至600℃，保温5h后随炉冷却。
以上实施例2的制品经检测，吸水率(E)平均值为1.68％，弯曲强度提高到167MPa，弹性模量达到107GPa，线性膨胀系数5.5×10-6℃-1，抗冻性和抗热震性均无破坏，制品性能良好。
对比例1
在不添加成核增强剂、复合助熔剂的前提下，进行试验对比。
分别取粒度小于3mm、水分小于1％的高炉水渣790kg和电石渣210kg，混合均匀后，研磨成粒度为65um的粉体，得到主原料。研磨后的主原料经检测CaO质量含量为34.36％，SiO2质量含量为36.67％，Al2O3质量含量为13.71％，CaO/SiO2摩尔比为1.0。
将以上步骤得到的物料在模具内布料，然后以90MPa压力模压成型，成型后的物料坯体进行烧结，以5℃/min的升温速率升温至1200℃，保温3h后随炉冷却。
以上对比例1的制品经检测，吸水率(E)平均值为2.1％，弯曲强度仅为24MPa，弹性模量为22GPa，线性膨胀系数6.7×10-6℃-1。说明在不添加成核增强剂、复合助熔剂的前提下，陶板性能若要达到AⅠ类标准要求，就必须提高烧成温度；否则，陶板制品的理化性能将得不到实现。
对比例2
在不添加成核增强剂的前提下，进行试验对比。
分别取粒度小于3mm、水分小于1％的高炉水渣1200kg和电石渣319kg，混合均匀后，研磨成粒度为65um的粉体，得到主原料。研磨后的主原料经检测CaO质量含量为34.28％，SiO2质量含量为36.59％，Al2O3质量含量为13.68％，CaO/SiO2摩尔比为1.0。
取粉煤灰和硅灰石尾矿按质量比3:1混合研磨形成粒度为10um(通过率95％)的复合助熔剂，所述制备的复合助熔剂经检测化学成分质量含量为：CaO 50.67％，SiO210.88％，Al2O3 16.33％，Fe2O3 6.32％，MgO 6.35％，K2O 2.53％，Na2O 4.14％，TiO20.93％，MnO2 0.4％。
将上述步骤中得到的主原料、复合助熔剂按质量比55:15混合，得到第一混合物；将主原料、复合助熔剂按质量比40:25混合，得到第二混合物。
将以上步骤得到的混合物在模具内布料三层，所述布料顺序及每层的质量比为：第二混合物15％(下层)、第一混合物60％(中间层)、第二混合物25％(上层)；然后以90MPa压力模压成型，成型后的物料坯体进行烧结，以5℃/min的升温速率升温至800℃，保温3h后随炉冷却。
以上对比例2的制品经检测，吸水率(E)平均值为2.2％，弯曲强度仅为23.5MPa，弹性模量为21.5GPa，线性膨胀系数6.8×10-6℃-1。说明在不添加成核增强剂的前提下，陶板性能若要达到标准要求，也必须提高烧成温度。
对比例3
在不添加复合助熔剂的前提下，进行试验对比。
分别取粒度小于3mm、水分小于1％的高炉水渣790kg和电石渣210kg，混合均匀后，研磨成粒度为65um的粉体，得到主原料。研磨后的主原料经检测CaO质量含量为34.36％，SiO2质量含量为36.67％，Al2O3质量含量为13.71％，CaO/SiO2摩尔比为1.0。
将硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体以机械力化学法合成具有CaSiO3-TiO2结构的复合颗粒成核增强剂，所述硅灰石矿物纤维的粒度为40um，长径比为15:1，所述二氧化钛粉体的粒度为2um；所述硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体的配合质量比为7:3，复合研磨的转数为1400r/min，反应时间为40min，球料比为5:1，固液比为3:4；浆料通过压滤，得到水分含量为4％的成核增强剂。
将上述步骤中得到的主原料、成核增强剂按质量比55:30混合，得到第一混合物；将主原料、成核增强剂按质量比40:35混合，得到第二混合物。
将以上步骤得到的混合物在模具内布料三层，所述布料顺序及每层的质量比为：第二混合物15％(下层)、第一混合物60％(中间层)、第二混合物25％(上层)；然后以90MPa压力模压成型，成型后的物料坯体进行烧结，以5℃/min的升温速率升温至900℃，保温3h后随炉冷却。
以上对比例3的制品经检测，吸水率(E)平均值为1.9％，弯曲强度达到46MPa，弹性模量为39GPa，线性膨胀系数6.3×10-6℃-1。说明在不添加复合助熔剂的前提下，陶板性能若要达到标准要求，也必须提高烧成温度。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (3)
1.一种利用固废低温制备陶板的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1、分别取粒度小于3mm、水分小于1%的高炉水渣和电石渣按CaO/SiO2摩尔比为1、Al2O3质量含量为10-18%配料，混合均匀，并研磨成粒度为60-75um的粉体，得到主原料；
S2、将硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体以机械力化学法合成具有CaSiO3-TiO2结构的复合颗粒成核增强剂，所述硅灰石矿物纤维的粒度为40-50um，长径比为12-15:1，所述二氧化钛粉体的粒度为2-5um；所述硅灰石矿物纤维与二氧化钛粉体的配合质量比为7:3，复合研磨的转数为1400r/min，反应时间为40min，球料比为5:1，固液比为3:4；浆料通过压滤，得到水分含量为4-5%的成核增强剂；
S3、将粉煤灰和硅灰石尾矿按质量比3:1混合研磨形成粒度为10um的复合助熔剂，所述复合助熔剂化学组分质量含量为CaO 50-52%，SiO2 10-15%，Al2O3 12-18%，Fe2O3 4-10%，MgO5-10%，K2O 2-6%，Na2O 3-8%，TiO2 0.5-1.5%，MnO2 0.3-0.9%；
S4、将步骤S1中得到的主原料、步骤S2中得到的成核增强剂、步骤S3中得到的复合助熔剂按质量比55:30:15混合，得到第一混合物；取步骤 S1中得到的主原料、步骤S2中得到的成核增强剂、步骤S3中得到的复合助熔剂按质量比40:35:25混合，得到第二混合物；
S5、将步骤S4中得到的混合物在模具内布料三层，所述布料顺序及每层所占的质量比为:模具内下层布料第二混合物，所占的质量比为15%；模具内中间层布料第一混合物，所占的质量比为60%；模具内上层布料第二混合物，所占的质量比为25%；
S6、将步骤S5布料得到的混合物料模压成型，模压成型压力为80-90MPa；
S7、将步骤S6得到的成型物料坯体烧结，以3-8℃/min的升温速率升温至480-600℃，保温2-5h后随炉冷却。
2.根据权利要求1所述的一种利用固废低温制备陶板的方法，其特征在于：所述高炉水渣的化学组分质量含量为SiO2 35-45%，Al2O3 5-18%，Fe2O3 0.3-3%，CaO 20-35%，MgO 5-15%，MnO2 0.2-1.3%，CaS 0.3-1.5%；所述电石渣的化学组分质量含量为SiO2 3-8%，Al2O3 2-4%，Fe2O3 0.2-1.5%，CaO 60-70%，其余组分20-30%；所述粉煤灰的化学组分质量含量为SiO248-62%，Al2O3 15-20%，Fe2O3 4-8%，CaO 2-5%，其余组分 14-35%；所述硅灰石尾矿的化学组分质量含量为CaSiO3 55-60%，Fe2O3 4-6%，MgO 9-15%，K2O 2-6%，Na2O 2-6%，其余组分12-30%，上述硅灰石尾矿的化学组分质量含量总和为100%。
3.根据权利要求1所述的一种利用固废低温制备陶板的方法，其特征在于：所述电石渣的其余组分包含MgO、LOI、Na2O、SO3；所述粉煤灰的其余组分包含MgO、TiO2、K2O、Na2O、SO3、P2O5；所述硅灰石尾矿的其余组分包含Al2O3、LOI、MnO2。
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