CN113651561A - 一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法 - Google Patents

一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于固废资源化利用技术领域，公开了一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法。将镍冶炼炉渣与细粒径颗粒填充料、液体填充剂及辅料经搅拌混合，制成混合料，然后置于模框中布料，形成板状结构，将模框内抽真空，在真空力和重锤拍击力的合力作用下相互运动填充压制形成板材，最后将压制后的板材进行固化、脱膜、冷却、定厚抛磨，得到所述人造合成板材。本发明采用大粒径镍冶炼炉渣与细粒径颗粒填充料及液体填充剂进行结合的方式，通过真空+振动的形式形成完全的材料实心体，所得人造合成板材具有良好的力学强度。本发明实现了镍冶炼炉渣的资源化回收利用，具有良好的环保效益和经济效益。

Description

一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法
技术领域
本发明属于固废资源化利用技术领域，具体涉及一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法。
背景技术
有色金属冶炼生产中，会产生大量的的冶炼炉渣、选矿尾渣。其冶炼炉渣通常采用堆存的方法处理，堆存的冶炼炉渣中含有铁、镍、铜和钴等金属，具有很高的回收价值。目前，镍冶炼炉渣一般采取堆存的方法进行处理，都未再充分利用，不仅占地多，严重的污染周边的环境，而且浪费了大量的资源。如果能够对镍冶炼炉渣进行处理再利用起来，不仅能够改善环境，而且能够节约大量资源，提高经济效益。
天然石材作为建筑材料的重要部分，因为其色彩多样化，开发容易，自古以来一直被人广泛使用。但是随着其开采量的过度增加，开采利用率低等原因，天然石材的开采逐步受到限制，特别是欧洲国家，已经禁止了天然石材的开采。而且每个矿产区的产品，其花色，品种都是独一的，更增加了其使用上的难度。人们一直在寻找其替代品。随着经济的发展，建筑装饰材料日新月异，合成板材作为一种新型的装饰材料得到很大的发展机遇。
专利CN 110156399 A公开了一种性能优良成本低的环氧树脂复合人造石板材制造工艺，具体做法是：将环氧树脂砂浆布入由水泥基底板构成的模具，然后将模具送入安置于真空箱的振动台。布有环氧树脂砂浆的模具在真空中振动，当砂浆中包裹的空气被抽出的同时，振动促使环氧树脂砂浆密致，由此可以直接将环氧树脂砂浆与水泥基底板直接复合，经固化后获得表面层为性能优异的环氧树脂-骨料的混凝体、底层为低成本的水泥基的复合人造石板材。但该专利采用的是环氧树脂与水泥基底板分层设置的方式，并未实现环氧树脂与水泥基骨料的良好混合，且未实现镍冶炼炉渣的资源化利用。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的人造合成板材。
本发明人造合成板材包括不同粒径的颗粒骨料和基准体积的填充单元体，所述填充单元体由细粒径固体颗粒填充料和液体填充剂经固化制成，所述固体颗粒填充料的表面具有由所述液体填充剂填充形成的柔性液体填充膜，各粒径的所述颗粒骨料互相填充贴合，所述颗粒骨料之间的缝隙填充有所述填充单元体，形成镍冶炼矿渣免烧结人造合成板材。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，包括如下制备步骤：
(1)将镍冶炼炉渣与细粒径颗粒填充料、液体填充剂及辅料经搅拌混合，制成混合料；
(2)将步骤(1)所得混合料置于模框中布料，形成板状结构；
(3)将模框内抽真空，在真空力和重锤拍击力的合力作用下相互运动填充压制形成板材；
(4)将压制后的板材进行固化、脱膜、冷却、定厚抛磨，得到所述人造合成板材。
进一步地，步骤(1)中所述镍冶炼炉渣的粒径为0.1～10mm，细粒径颗粒填充料的粒径为0.01～0.1mm。
进一步地，步骤(1)中所述细粒径颗粒填充料为黏土、粉煤灰、水泥、陶瓷粉、玻璃粉中的至少一种。
进一步地，步骤(1)中所述液体填充剂选自不饱和树脂、亚克力树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、大豆油基树脂中的至少一种。
进一步地，步骤(1)中所述辅料为颜料、消泡剂中的至少一种。所述颜料优选为无机颜料，所述消泡剂优选为有机硅消泡剂。
进一步地，步骤(1)中所述混合料中还加入质量百分含量为2％～6％的改性聚羧酸盐作为分散剂。
进一步地，步骤(1)中所述镍冶炼炉渣、细粒径颗粒填充料与液体填充剂的加入重量比例为(1～3):(1～3):1。
进一步地，步骤(3)中所述抽真空至真空度达到-96kPa以上，抽真空时间为0.5～2min。
进一步地，步骤(3)中所述重锤拍击是指在采用振动频率为30～60Hz的重锤振动拍击2～4min。
进一步地，步骤(4)中所述固化是指在60～120℃温度下固化20～80min。
一种人造合成板材，通过上述方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用一种全新的制备工艺，将细粒径颗粒填充料填充到大粒径镍冶炼炉渣的缝隙中，细粒径颗粒填充料的缝隙则由液体填充剂填充，利用大小颗粒之间的相互填充，尽量将所有缝隙填实，通过真空+振动的形式将颗粒骨料之间的缝隙中的空气排出，形成完全的材料实心体，最后将液体填充剂固化，得到高强度的人造合成板材。
(2)本发明进一步采用改性聚羧酸盐作为体系的分散剂，能够促进细粒径颗粒填充料的分散填充，以及促进液体填充剂对细粒径颗粒填充料的包裹填充，可进一步提高所得人造合成板材的力学强度。
(3)本发明实现了镍冶炼炉渣的资源化回收利用，具有良好的环保效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例中人造合成板材的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材，其结构示意图如图1所示，包括大粒径的镍冶炼炉渣颗粒骨料1和细粒径颗粒填充料2，所述细粒径颗粒填充料2填充到大粒径镍冶炼炉渣颗粒骨料1的缝隙中，细粒径颗粒填充料2的缝隙则由液体填充剂3填充。通过大粒径的镍冶炼炉渣颗粒骨料1、细粒径颗粒填充料2及液体填充剂3的互相填充贴合，形成材料实心体。
本实施例的人造合成板材通过如下方法制备得到：
(1)将20质量份镍冶炼炉渣经粉碎至平均粒径为4mm左右，然后与20质量份细粒径颗粒填充料(10质量份黏土和10质量份陶瓷粉，平均粒径为0.05mm左右)、10质量份液体环氧树脂及适量无机颜料经高速搅拌混合，制成混合料；
(2)将步骤(1)所得混合料置于模框中布料，形成板状结构；
(3)将模框盖好，模框内工艺腔内抽真空1min，至真空度达到-96kPa以上，在真空力和高频重锤拍击力的合力作用下相互运动填充，振动频率为50Hz，振动时间为3min，压制形成板材；
(4)将压制后的板材在95～100℃中温下固化60min、脱膜、冷却、定厚抛磨，得到所述人造合成板材。
实施例2
本实施例的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材，其结构示意图如图1所示，本实施例的人造合成板材通过如下方法制备得到：
(1)将10质量份镍冶炼炉渣经粉碎至平均粒径为4mm左右，然后与30质量份细粒径颗粒填充料(10质量份粉煤灰、10质量份水泥和10质量份玻璃粉，平均粒径为0.05mm左右)、10质量份液体不饱和树脂及适量无机颜料经高速搅拌混合，制成混合料；
(2)将步骤(1)所得混合料置于模框中布料，形成板状结构；
(3)将模框盖好，模框内工艺腔内抽真空1min，至真空度达到-96kPa以上，在真空力和高频重锤拍击力的合力作用下相互运动填充，振动频率为40Hz，振动时间为4min，压制形成板材；
(4)将压制后的板材在100～105℃中温下固化30min、脱膜、冷却、定厚抛磨，得到所述人造合成板材。
实施例3
本实施例的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材，其结构示意图如图1所示，本实施例的人造合成板材通过如下方法制备得到：
(1)将30质量份镍冶炼炉渣经粉碎至平均粒径为4mm左右，然后与10质量份细粒径颗粒填充料(5质量份粉煤灰和5质量份玻璃粉，平均粒径为0.05mm左右)、10质量份液体亚克力树脂及适量无机颜料经高速搅拌混合，制成混合料；
(2)将步骤(1)所得混合料置于模框中布料，形成板状结构；
(3)将模框盖好，模框内工艺腔内抽真空2min，至真空度达到-96kPa以上，在真空力和高频重锤拍击力的合力作用下相互运动填充，振动频率为30Hz，振动时间为4min，压制形成板材；
(4)将压制后的板材在95～100℃中温下固化80min、脱膜、冷却、定厚抛磨，得到所述人造合成板材。
实施例4
本实施例的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材，与实施例1相比，在步骤(1)中还加入混合料质量3％的改性聚羧酸盐(商业购买)作为分散剂，其余完全相同。
对以上实施例1～4所得人造合成板材按照JC/T 908-2013标准进行强度(弯曲强度和压缩强度)性能检测，并以人造石英石板材(商业产品，由天然石英、色料和树脂经压制、固化制备)作为比较，其结果如下表1所示。
表1
弯曲强度/MPa 压缩强度/MPa
实施例1 22.7 139
实施例2 20.1 145
实施例3 18.4 127
实施例4 28.4 140
人造石英石 28.1 139
由表1结果可见，本发明采用镍冶炼炉渣的大粒径颗粒骨料与细粒径颗粒填充料进行结合，细粒径颗粒填充料的缝隙则由液体填充剂填充，利用大小颗粒之间的相互填充，通过真空+振动的形式将颗粒骨料之间的缝隙中的空气排出，形成完全的材料实心体，所得人造合成板材具有良好的力学强度，满足一般使用场景对于人造板材的应用要求。且通过进一步采用改性聚羧酸盐作为体系的分散剂，所得人造合成板材的力学强度达到了现有商业化人造石英石板材的性能，具有良好的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于包括如下制备步骤：
(1)将镍冶炼炉渣与细粒径颗粒填充料、液体填充剂及辅料经搅拌混合，制成混合料；
(2)将步骤(1)所得混合料置于模框中布料，形成板状结构；
(3)将模框内抽真空，在真空力和重锤拍击力的合力作用下相互运动填充压制形成板材；
(4)将压制后的板材进行固化、脱膜、冷却、定厚抛磨，得到所述人造合成板材。
2.根据权利要求1所述的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于：步骤(1)中所述镍冶炼炉渣的粒径为0.1～10mm，细粒径颗粒填充料的粒径为0.01～0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于：步骤(1)中所述细粒径颗粒填充料为黏土、粉煤灰、水泥、陶瓷粉、玻璃粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于：步骤(1)中所述液体填充剂选自不饱和树脂、亚克力树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、大豆油基树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于：步骤(1)中所述辅料为颜料、消泡剂中的至少一种，颜料优选为无机颜料，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于：步骤(1)中所述混合料中还加入质量百分含量为2％～6％的改性聚羧酸盐作为分散剂。
7.根据权利要求1所述的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于：步骤(1)中所述镍冶炼炉渣、细粒径颗粒填充料与液体填充剂的加入重量比例为(1～3):(1～3):1。
8.根据权利要求1所述的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于：步骤(3)中所述抽真空至真空度达到-96kPa以上，抽真空时间为0.5～2min；所述重锤拍击是指在采用振动频率为30～60Hz的重锤振动拍击2～4min。
9.根据权利要求1所述的一种采用镍冶炼炉渣制备免烧结人造合成板材的方法，其特征在于：步骤(4)中所述固化是指在60～120℃温度下固化20～80min。
10.一种人造合成板材，其特征在于：通过权利要求1～9任一项所述的方法制备得到。
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