CN113754355B - 一种建筑装饰硅酸镁钙板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种建筑装饰硅酸镁钙板及其制备方法。所述制备方法可包括以下步骤：分别将硅酸镁活性粉体和增强纤维充分分散制浆，然后混合均匀，获得硅酸镁钙板浆体A；将硅酸镁钙板浆体A、水泥、生石灰粉和添加剂混合均匀，获得硅酸镁钙板浆体B；利用硅酸镁钙板浆体B进行制板，获得坯体；将坯体进行养护，获得建筑装饰硅酸镁钙板。所述建筑装饰硅酸镁钙板包括按照上述方法制备出的产品。本发明可实现多种含石棉废物的资源化利用；所制备出的产品具有保温、隔热、隔音、强度高、重量轻、耐火等级高，韧性好等优点，可以拓宽建筑装饰板原材料范围，拓展产品的使用性能，具有重要的实际应用价值。

Description

一种建筑装饰硅酸镁钙板及其制备方法
技术领域
本发明涉及能源处理利用领域，具体地，涉及一种建筑装饰硅酸镁钙板及其制备方法。
背景技术
当前市场主要产品是硅酸钙板和硅酸镁板。
其中，硅酸钙板是以无机矿物纤维或纤维素纤维等松散短纤维为增强材料，以硅质-钙质材料为主体胶结材料，经制浆、成型、在高温高压饱和蒸汽中加速固化反应，形成硅酸钙胶凝体而制成的板材。虽然硅酸钙板具有强度高防潮隔热等优点，但是密度相对较大，韧性低。
而硅酸镁板采用氧化镁作为主要原料，生产出来的装饰材料，优点是：轻质，韧性好；缺点是：强度较低，防潮性较低，泡水后渗出卤汁，破坏墙体表面。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种具有优异性能的硅酸镁钙板及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明一方面也提供了一种建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法。
所述制备方法可包括以下步骤：将硅酸镁活性粉体充分分散制浆，获得硅酸镁钙板浆体A；将硅酸镁钙板浆体A与配料混合均匀，获得硅酸镁钙板浆体B，其中，配料包括：水泥和/或生石灰粉，或者包括水泥和生石灰粉中的至少一种与添加剂；利用硅酸镁钙板浆体B进行制板，获得坯体；将坯体进行养护，获得建筑装饰硅酸镁钙板。
本发明另一方面也提供了一种建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法。
所述制备方法可包括以下步骤：分别将硅酸镁活性粉体和增强纤维充分分散制浆，然后混合均匀，获得硅酸镁钙板浆体A；将硅酸镁钙板浆体A与配料混合均匀，获得硅酸镁钙板浆体B，其中，配料包括：水泥和/或生石灰粉，或者包括水泥和生石灰粉中的至少一种与添加剂；利用硅酸镁钙板浆体B进行制板，获得坯体；将坯体进行养护，获得建筑装饰硅酸镁钙板。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述硅酸镁粉体可包括按照质量百分比计的以下成分：25～40％MgO，38～45％SiO2，2～6％CaO，2～15％Fe2O3，5～15％Al2O3。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述硅酸镁粉体可包括按照质量比为25～40：38～45：2～6：2～15：5～15的MgO、SiO2、CaO、Fe2O3和Al2O3。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述硅酸镁粉体的主体为非晶相硅酸镁组分，晶相占比在30％以下，晶相包括橄榄石相。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，硅酸镁活性粉体的粒度在75μm以下；再进一步地，可以为10μm～75μm，例如11、15、20、30、45、60、70、74μm等。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述硅酸镁粉体可以由以下方法制备得到：将含蛇纹石的固体废弃物进行预处理，获得第一粉粒体；煅烧第一粉粒体，获得硅酸镁活性粉体。进一步地，预处理包括破碎和粉磨；再进一步地，预处理还可包括干燥。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，煅烧的温度为600～900℃，煅烧时间为1.5h以下。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述含蛇纹石的固体废弃物可包括蛇纹岩型剥离废石、蛇纹岩尾矿、蛇纹岩尾渣、石棉尾矿和石棉尾渣中的至少一种。
进一步地，在上述另一方面的制备方法中，所述增强纤维可包括植物纸浆纤维、回收废纸纤维、短切人造无机纤维和矿物晶须中的至少一种。
进一步地，在上述另一方面的制备方法中，所述增强纤维与硅酸镁活性粉体的质量比为为X：Y，其中0＜X≤20，80≤Y＜100。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述硅酸镁钙板浆体A中的固液重量比为13～15：100。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述分散制浆的方法可包括湿法高速搅拌打散方法。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，以所述硅酸镁钙板浆体B为100质量份数计，所述水泥、生石灰粉和添加剂分别为0～12份、0～25份和0～2份。再进一步地，生石灰粉可以为10～25份。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述添加剂可包括缓凝剂、消泡剂和着色剂中的至少一种。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述制板方法可包括流浆法或抄取法。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述坯体含水率可以为35～55％，例如35％、40％、45％、50％、54％等。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述养护包括：将建筑装饰硅酸镁钙板坯体送入养护装置中养护，包括：在养护室内对建筑装饰硅酸镁钙板坯体采用蒸气加热；或者，采用窑炉中产生的热尾气加热并采用喷雾装置增加养护室内的湿度；养护条件是养护室温度为20～95℃，升温方式为缓慢升温(3～5℃/min)后再加快升温(10～15℃/min)，养护时间为3～8h，养护室内湿度大于90％。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述养护包括：在蒸压釜中采用高温蒸气加压养护，养护压力为1.2～1.5Mpa，养护温度为180～205℃，养护时间12～72h。
进一步地，在上述一方面和另一方面的制备方法中，所述方法还包括在养护后进行烘干、整形、砂光、磨边和检验包装等。
本发明再一方面提供了一种建筑装饰硅酸镁钙板。
所述建筑装饰硅酸镁钙板可包括采用上述建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法所制备出的产品。
所获得的建筑装饰硅酸镁钙板所述建筑装饰硅酸镁钙板的面密度为70～110kg/m2，例如76、79、80、90、100kg/cm3等；抗压强度≥3.5Mpa；耐火极限≥1h，含水率7～12％。
所获得的建筑装饰硅酸镁钙板的主要矿物组成为水化硅酸钙、羟斜硅镁石、水榴石与无定形物硅酸镁盐。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下中的至少一项：
(1)本发明对采用硅酸镁活性粉体为主体组成制备建筑装饰硅酸镁钙板，可实现多种含石棉废物的资源化利用，对资源保护、节约与高值化利用，具有重要的生态与可持续发展意义。
(2)本发明采用硅酸镁活性粉体为主体组成制备建筑装饰硅酸镁钙板，拓展了装饰板材的材料来源，为产品制造提供了更多原材料选择，从而有效拓宽了产品的生产和辐射范围。
(3)本发明采用硅酸镁活性粉体为主体组成制备建筑装饰硅酸镁钙板，可以消耗大量的含蛇纹石固废，从而实现变废为宝。
(4)本发明采用硅酸镁活性粉体为主题组成制备建筑装饰硅酸镁钙板，高强、质轻、高韧性、耐火、隔热、阻燃等优点，有力地拓展了产品的使用性能。
(5)本发明首次采用硅酸镁活性粉体为主体组成制备建筑装饰硅酸镁钙板，可有效降低水泥用量，有助于减少碳排量和环境污染，实现含蛇纹石矿物固废的资源化利用，有利用保护环境、节约土地资源，变废为宝，同时也为危险废物的无毒无害化处理提供了新思路，具有重要的生态、环境、经济和社会效益！
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例详细地描述本发明的一种新型建筑装饰硅酸镁钙板及其制备方法。
本发明针对硅酸钙和硅酸镁板的特点，提出了一种以硅酸镁活性粉体为主体组成的建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法。所制备出的装饰用硅酸镁钙综合了硅酸钙板防火防潮耐久性好以及硅酸镁质轻韧性好等优点；还具有保温、隔热、隔音、强度高、重量轻、耐火等级高，韧性好等优点，还可以拓宽建筑装饰板原材料范围，拓展产品的使用性能，具有重要的实际应用价值。
示例性实施例1
一种建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法包括如下步骤：
步骤1：分别将硅酸镁活性粉体和增强纤维充分分散制浆后通过计量泵注入混合搅拌器中充分搅拌均匀，获得硅酸镁钙板浆体A。
在本实施例中，硅酸镁活性粉体是以蛇纹岩尾矿和石棉尾矿中的一种或多种为原料经破碎、粉磨、煅烧处理后获得的粉末。
其中，煅烧温度为600～900℃，例如650、700、750、800、850℃、870℃；煅烧时间可以为2min～1.5h，例如5min、6min、10min、30min、50min、60min、80min等。
煅烧的主要目的，是将主要含蛇纹石矿物原料的粉体转变为以活性硅酸镁粉体主要为氧化镁和氧化硅的非晶相产物，提高粉体的反应活性，同时含少量橄榄石晶相。当煅烧温度过低，非晶产物的转化率低，达不到煅烧目的，煅烧温度过高，则主要转化为晶体相，从而会显著降低胶凝材料的活性，煅烧时间亦如此，时间过短或过长，都会降低粉体的胶凝性，所以有最佳温度和最优时间范围。
煅烧后得到粉体的主要化学组成的重量百分比为：MgO 25～40％，SiO238～45％，CaO 2～6％，Fe2O3 2～15％，Al2O3 5～15％。
硅酸镁活性粉体的主体为非晶相硅酸镁组分，其仅含少量0～30％(质量分数)的晶相，晶相组分主要为橄榄石，例如含有1％、5％、10％、20％、25％、29％的微晶相。
在本实施例中，硅酸镁活性粉体的粒度为10μm～75μm。若粉体粒度过细，虽然有助于提升后期产品的性能，但加工成本过高，性价比较低，粉体粒度过粗，将导致所制备的复合胶凝材料活性偏低，不利于实际应用，故粉体的粒度有一个最佳范围，在此范围内具有较好的性价比。
在本实施例中，增强纤维可包括植物纸浆纤维、回收废纸(箱)纤维、短切人造无机纤维、矿物晶须中的一种或多种。
在本实施例中，分散制浆方法可以为湿法高速搅拌打散。
在本实施例中，硅酸镁钙板浆体A中增强纤维的质量比可以为0～20(例如0.01、0.1、1、2、5、10、15、19)：80～100(例如81、82、85、90、95、99、99.9、99.99)。其中，0表示指增强纤维可以不加。
硅酸镁钙板浆体A的固液重量比可以为13～15：100，例如13.5：100、14：100、14.5：100等。
步骤2：将步骤1获得的硅酸镁钙板浆体A定量加入配料搅拌均匀后泵入储浆罐中，获得硅酸镁钙板浆体B。其中，配料包括水泥和/或生石灰粉，或者包括水泥和生石灰粉中的至少一种与添加剂。
在本实施例中，作为示例性的说明，水泥可以采用32.5#、32.5R、42.5#、42.5R等标号的商用水泥。
在本实施例中，生石灰粉150目通过率100％，200目通过率不低于85％，325目通过率不低于55％。
在本实施例中，添加剂可包括缓凝剂、消泡剂、着色剂中的一种或两种以上。
在本实施例中，在混合搅拌器中搅拌均匀后获得的硅酸镁钙板浆体B呈色泽均匀的流体。
在本实施例中，以所述硅酸镁钙板浆体B为100质量份数计，所述水泥可以为：0～12份，例如0.1、1、2、5、6、8、10、11份；生石灰粉可以为0～25份，例如0.1、1、5、9、10、11、15、20、23、24份，进一步地，水泥可以为10～25份；添加剂可以为：0～2份，例如0.1、0.2、0.5、0.8、1、1.2、1.5、1.8、1.9份。
步骤3：将步骤2获得的硅酸镁钙板浆体材料B通过注浆泵输送至制板流程进行制板，获得建筑装饰硅酸镁钙板坯体。
在本实施例中，制板方法可以包括流浆法、抄取法。
在本实施例中，所获得建筑装饰硅酸镁钙板坯体含水率可以为35～55％，例如36％、40％、50％、54％等。
步骤4：将步骤3获得的建筑装饰硅酸镁钙板坯体送入养护装置中养护后，获得所述建筑装饰硅酸镁钙板。
将步骤3获得的建筑装饰硅酸镁钙板坯体送入养护装置中养护，在养护过程中，板坯中硅酸镁活性粉体的主体组分二氧化硅和氧化镁，添加的生石灰形成的氢氧化钙和/或水泥水化反应形成的氢氧化钙等，发生水化反应生成水化硅酸钙、羟斜硅镁石、水榴石与无定形物硅酸盐等，蒸压养护后的硅酸镁钙板经后处理，获得所述建筑装饰硅酸镁钙板。
将建筑装饰硅酸镁钙板坯体送入养护装置中养护包括：在养护室内对建筑装饰硅酸镁钙板坯体采用蒸气加热，或采用窑炉中产生的热尾气加热并采用喷雾装置增加养护室内的湿度，养护条件是养护室温度为20～95℃，升温方式为缓慢升温(3～5℃/min)后再加快升温(10～15℃/min)，养护时间为3～8h，养护室内湿度大于90％。
本发明还可在蒸压釜中采用高温蒸气加压养护，氧护压力为1.2～1.5Mpa，养护温度为180～205℃，养护时间12～72h。
在本实施例中，所述方法还包括对所述养护后的硅酸镁钙板进行后处理，后处理可包括烘干、整形、砂光、磨边和检验包装等。
本发明制备所得建筑装饰硅酸镁钙板的主要矿物组成为水化硅酸钙、羟斜硅镁石、水榴石与无定形物硅酸镁盐。
建筑装饰硅酸镁钙板的面密度可以在70～110kg/m2，例如80、90、100、105kg/m2；抗压强度≥3.5Mpa，耐火极限≥1h，含水率7～12％。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1
一种建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将蛇纹岩尾渣为原料，经破碎、粉磨、750℃煅烧30min，获得硅酸镁活性粉体。粉体的主要化学组成的质量百分含量为：34％MgO，43％SiO2，3％CaO，14％Fe2O3，6％Al2O3。其中，主要晶相橄榄石含量占10％，非晶相含量占89％，其余晶相含量占1％。
(2)将矿物晶须与步骤(1)所获得活性硅酸镁粉体分别充分分散制浆后，通过计量泵注入混合搅拌器中充分搅拌均匀，获得硅酸镁钙板浆体A。其中，硅酸镁钙板浆体A中矿物晶须与活性硅酸镁粉体的质量比5：95，硅酸镁钙板浆体A的固液比为14％。
(3)向步骤(2)获得的硅酸镁钙浆体A定量加入生石灰粉和着色剂，搅拌均匀后泵入储浆罐中，获得硅酸镁钙浆体B。以硅酸镁钙浆体B为100质量份计，生石灰粉的加入量为20份，着色剂的加入量为1.5份。
通过注浆泵将硅酸镁钙浆体B输送至制板流程，采用流浆法进行制板，获得含水率为40％的建筑装饰硅酸镁钙板坯体。
(4)将步骤(3)获得的含水率为建筑装饰硅酸镁钙板坯体送入养护室温度60℃的养护装置中7h，得到养护后的建筑装饰硅酸镁钙板。
(5)将步骤(4)所获得养护后的建筑装饰硅酸镁钙板，进行烘干、整形、砂光、磨边和检验包装，获得建筑装饰硅酸镁钙板成品。所得成品建筑装饰硅酸镁钙板的面密度为90kg/m2，抗压强度≥5Mpa，耐火极限≥5h，含水率10％，抗压强度4.5MPa。
示例2
一种建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法，包括以下步骤：
(1)以石棉尾矿为原料，经破碎、粉磨、700℃煅烧30min，获得硅酸镁活性粉体。所述粉体的主要化学组成的质量百分含量为：MgO 30％，SiO245％，CaO 6％，Fe2O3 10％，Al2O39％。其中，粉体的主要晶相橄榄石含量占8％，非晶相含量占90％，其余晶相含量占2％。
(2)将矿物晶须与步骤(1)所获得活性硅酸镁粉体分别充分分散制浆后，通过计量泵注入混合搅拌器中充分搅拌均匀，获得硅酸镁钙板浆体A。其中，硅酸镁钙板浆体A中矿物晶须与活性硅酸镁粉体的质量比为10：90，硅酸镁钙板浆体A中的固液质量比为10％。
(3)向步骤(2)获得的硅酸镁钙浆体A定量加入标号为32.5的水泥及缓凝剂(可以水泥缓释剂)，搅拌均匀后泵入储浆罐中，获得硅酸镁钙浆体B。以硅酸镁钙浆体B为100质量份计，水泥的加入量为10份，缓凝剂的加入量为0.3份。
通过注浆泵将硅酸镁钙浆体B输送至制板流程，采用抄取法进行制板，获得含水率为45％的建筑装饰硅酸镁钙板坯体。
(4)将步骤(3)获得的建筑装饰硅酸镁钙板坯体送入190℃蒸压釜中加压养护，养护压力1.3MPa，养护时间36h，得到养护后的建筑装饰硅酸镁钙板。
(5)将步骤(4)所获得建筑装饰硅酸镁钙板，进行烘干、整形、砂光、磨边和检验包装，获得建筑装饰硅酸镁钙板成品。所得成品建筑装饰硅酸镁钙板的面密度为80kg/m2，抗压强度≥5.5Mpa，耐火极限≥4h，含水率8％。
示例3
一种建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将蛇纹岩尾渣为原料，经破碎、粉磨、800℃煅烧10min，获得硅酸镁活性粉体。粉体的主要化学组成的质量百分含量为：MgO 38％，SiO242％，CaO 5％，Fe2O3 10％，Al2O35％。其中，粉体的主要晶相橄榄石含量占10％，非晶相含量占89％，其余晶相含量占1％。
(2)将矿物晶须与步骤(1)所获得活性硅酸镁粉体分别充分分散制浆后，通过计量泵注入混合搅拌器中充分搅拌均匀，获得硅酸镁钙板浆体A。其中，硅酸镁钙板浆体A中矿物晶须与活性硅酸镁粉体的质量比15：85，硅酸镁钙板浆体A的固液比为12％。
(3)向步骤(2)获得的硅酸镁钙浆体A定量加入生石灰粉和消泡剂，搅拌均匀后泵入储浆罐中，获得硅酸镁钙浆体B。以硅酸镁钙浆体B为100质量份计，生石灰粉的加入量为18份，消泡剂的加入量为1份。
获得硅酸镁钙浆体B通过注浆泵输送至制板流程，采用流浆法进行制板，获得含水率为50％的建筑装饰硅酸镁钙板坯体。
(4)将步骤(3)获得的含水率为建筑装饰硅酸镁钙板坯体送入养护室温度90℃的养护装置中5h，得到养护后的建筑装饰硅酸镁钙板。
(5)将步骤(4)所获得养护后的建筑装饰硅酸镁钙板，进行烘干、整形、砂光、磨边和检验包装，获得建筑装饰硅酸镁钙板成品。所得成品建筑装饰硅酸镁钙板的面密度为80kg/m2，抗压强度≥3.5Mpa，耐火极限≥6h，含水率8％。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (7)

1.一种建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将硅酸镁活性粉体充分分散制浆，获得硅酸镁钙板浆体A；其中，硅酸镁活性粉体的粒度在75μm以下，硅酸镁活性粉体包括按照质量百分比计的以下成分：25～40％MgO，38～45％SiO2，2～6％CaO，2～15％Fe2O3，5～15％Al2O3；硅酸镁活性粉体的主体为非晶相硅酸镁组分，晶相占比在30%以下，晶相包括橄榄石相；硅酸镁钙板浆体A中的固液质量比为13～15：100；
将硅酸镁钙板浆体A与配料混合均匀，获得硅酸镁钙板浆体B，其中，配料包括：水泥和/或生石灰粉，或者包括水泥和生石灰粉中的至少一种与添加剂；其中，以硅酸镁钙板浆体B为100质量份数计，所述水泥、生石灰粉和添加剂分别为0～12份、0～25份和0～2份；
利用硅酸镁钙板浆体B进行制板，获得坯体；
将坯体进行养护，获得建筑装饰硅酸镁钙板。
2.一种建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
分别将硅酸镁活性粉体和增强纤维充分分散制浆，然后混合均匀，获得硅酸镁钙板浆体A；其中，硅酸镁活性粉体的粒度在75μm以下，硅酸镁活性粉体包括按照质量百分比计的以下成分：25～40％MgO，38～45％SiO2，2～6％CaO，2～15％Fe2O3，5～15％Al2O3；硅酸镁活性粉体的主体为非晶相硅酸镁组分，晶相占比在30%以下，晶相包括橄榄石相；硅酸镁钙板浆体A中的固液质量比为13～15：100；
将硅酸镁钙板浆体A与配料混合均匀，获得硅酸镁钙板浆体B，其中，配料包括水泥和/或生石灰粉，或者包括水泥和生石灰粉中的至少一种与添加剂；其中，以硅酸镁钙板浆体B为100质量份数计，所述水泥、生石灰粉和添加剂分别为0～12份、0～25份和0～2份；
利用硅酸镁钙板浆体B进行制板，获得坯体；
将坯体进行养护，获得建筑装饰硅酸镁钙板。
3.根据权利要求2所述的建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法，其特征在于，所述增强纤维与硅酸镁活性粉体的质量比为X：Y，其中0＜X≤20，80≤Y＜100。
4.根据权利要求1或2所述的建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法，其特征在于，所述硅酸镁活性粉体由以下方法制备得到：
将含蛇纹石的固体废弃物进行预处理，获得第一粉粒体；含蛇纹石的固体废弃物包括蛇纹岩型剥离废石、蛇纹岩尾矿、蛇纹岩尾渣、石棉尾矿和石棉尾渣中的至少一种；
煅烧第一粉粒体，获得硅酸镁活性粉体，煅烧的温度为600～900℃，煅烧时间为1.5h以下。
5.根据权利要求2所述的建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法，其特征在于，所述增强纤维包括植物纸浆纤维、回收废纸纤维、短切人造无机纤维和矿物晶须中的至少一种。
6.一种建筑装饰硅酸镁钙板，其特征在于，所述建筑装饰硅酸镁钙板由采用权利要求1或2所述的建筑装饰硅酸镁钙板的制备方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的建筑装饰硅酸镁钙板，其特征在于，所述建筑装饰硅酸镁钙板的面密度为70～110kg/m2，抗压强度≥3.5Mpa，耐火极限≥1h，含水率为7～12％。
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