CN113912330A - 一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固废资源化利用技术领域，公开了一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法。将干燥处理后的镍冶炼炉渣与天然骨料、填充物和粘合剂按照配比混合，形成混合料，将混合料按照所需厚度平整的布置在模具中，然后送入压制设备中进行压制，在压制过程中对混合料进行抽真空和振动压制，直至成块成型，最后进行固化得到所述人造合成石板材。本发明方法对镍冶炼炉渣进行处理和充分再利用，克服了现有技术镍冶炼炉渣堆存处理的缺陷，充分利用了固体废物，不仅改善了环境，而且节约了大量资源，提高经济效益。制备得到的人造合成石板材具有耐腐蚀性、强度高，平整不易变形、环保的优点。

Description

一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法
技术领域
本发明属于固废资源化利用技术领域，具体涉及一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法。
背景技术
有色金属冶炼生产中，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。
镍冶炼的原料一般含氧化镁较高，由于酸性炉渣对镍的熔解度低，渣中的氧化铁含量越高对硫化镍的熔解度越大，因此，一般镍冶炼炉渣都含大量的二氧化硅、氧化镁等有用原料。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。
人造石板材一般采用非天然的混合物制成，如将碎石、水泥、玻璃珠、铝石粉等无机材料在有机树脂的黏合作用下制成。如专利CN106810110A公开了一种人造石英石板材原料使用该原料制备人造石英石的方法，包括步骤：1)将10～60重量份的石英砂、10～30重量份的贝壳、10～30重量份的碎玻璃、6～10重量份的不饱和树脂、0.2～0.7重量份的色浆，混合后搅拌均匀；2)将上述混合好的原料均匀平铺在模板上；3)将模板在-0.12～-0.06MPa下压制成型；4)将成型后的板材在80～120℃下固化0.8～2.5小时；5)将上述固化后的板材进行脱模，堆放冷却后，即可得到人造石英石板材。专利CN 109400004 A公开了一种人造石板材，由原料经混合、压制及固化而成。所述原料包括主料和辅料，所述主料按重量比例包括混合玻璃料83％～92％、树脂8％～17％；所述辅料包括偶联剂和固化剂。上述人造石板材虽然具有良好的成型特性和强度，但需采用天然的石英砂或是成本较高的玻璃料作为主要制备原料，目前采用镍冶炼炉渣为原料制备人造合成石板材的方法鲜有报道。
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利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法。本发明通过镍冶炼矿渣与其它颗粒骨料和粘结剂混合压制成人造合成板材。制备得到的人造合成石板材具有耐腐蚀性、强度高，平整不易变形、环保的优点。
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石板材。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，包括如下制备步骤：
(1)配料：将干燥处理后的镍冶炼炉渣与天然骨料、填充物和粘合剂按照配比混合，形成混合料；
(2)布料：将混合料按照所需厚度平整的布置在模具中；
(3)压制：将布置好的混合料送入压制设备中进行压制，在压制过程中对混合料进行抽真空和振动压制，直至成块成型；
(4)对成块成型的混合料进行固化得到所述人造合成石板材。
进一步地，步骤(1)中各原料的重量百分含量配比为：
镍冶炼炉渣5％～58％；
天然骨料 10％～60％；
填充物 24％～50％；
粘合剂 8％～15％。
进一步地，步骤(1)中所述镍冶炼炉渣包含的主要化学成分及其重量百分含量为FeO 3％～9％、SiO242％～55％、MgO 3％～16％、CaO 5％～25％、Al2O32％～8％。
进一步地，步骤(1)中所述天然骨料包括碎石、卵石、天然砂中的至少一种；天然骨料的粒径为0.1～10mm。
进一步地，步骤(1)中所述填充物包括硅岩、黏土、贝壳粉、粉煤灰、水泥、碎陶瓷、云母粉、碎玻璃、金属碎屑、炭化物、橡胶粉、木屑和颜料中的至少一种；填充物的粒径为0.01～0.1mm。
进一步地，步骤(1)中所述粘合剂包括不饱和树脂、亚克力树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂、大豆基树脂、橡胶树脂和水泥中的至少一种。
进一步地，步骤(2)中所述布料过程中，混合料的顶面和/或底面分别设置有脱模层或隔离层。
进一步地，步骤(2)中所述布料采用布料车进行布料，所述模具与布料车相配合连接，布料完成后，模具将布好的混合料带走与布料车脱离。
进一步地，步骤(3)中所述压制的真空压力为-0.05～-0.1MPa。
进一步地，步骤(4)中所述固化的温度为60～120℃，固化时间为20～80min。
一种人造合成石板材，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)本发明可以对镍冶炼炉渣进行处理和充分再利用，克服了现有技术镍冶炼炉渣堆存处理的缺陷，充分利用了固体废物，不仅改善了环境，而且节约了大量资源，提高经济效益。
(2)本发明通过镍冶炼矿渣与其它颗粒骨料和粘结剂混合压制成人造合成板材。制备得到的人造合成石板材具有耐腐蚀性、强度高，平整不易变形、无脱层、环保的优点。
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
本实施例的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，包括如下制备步骤：
(1)配料：将干燥处理后的镍冶炼炉渣(国内某镍冶炼厂的冶炼炉渣，其中含有FeO7.92％、SiO254.31％、MgO 9.78％、CaO 13.20％、Al2O33.08％)与天然骨料(5mm左右碎石和3mm左右河沙的混合)、填充物(0.01～0.05mm硅岩粉和水泥)和粘合剂(环氧树脂)按照镍冶炼炉渣30％，天然骨料30％，填充物30％，粘合剂10％的配比混合，形成混合料。
(2)布料：将混合料按照所需厚度平整的布置在模具中，混合料的顶面和底面分别设置有隔离层；所述布料采用布料车进行布料，所述模具与布料车相配合连接，布料完成后，模具将布好的混合料带走与布料车脱离。
(3)压制：将布置好的混合料送入压制设备中进行压制，在压制过程中对混合料进行抽真空和振动压制，所述压制的真空压力控制为-0.090～-0.095MPa，直至成块成型。
(4)对成块成型的混合料加热至80～100℃固化45min，得到所述人造合成石板材。
实施例2
本实施例的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，包括如下制备步骤：
(1)配料：将干燥处理后的镍冶炼炉渣(国内某镍冶炼厂的冶炼炉渣，其中含有FeO7.92％、SiO254.31％、MgO 9.78％、CaO 13.20％、Al2O33.08％)与天然骨料(5mm左右卵石和3mm左右河沙的混合)、填充物(0.01～0.1mm碎玻璃粉、碎陶瓷粉和水泥)和粘合剂(不饱和树脂)按照镍冶炼炉渣10％，天然骨料50％，填充物25％，粘合剂15％的配比混合，形成混合料。
(2)布料：将混合料按照所需厚度平整的布置在模具中，混合料的顶面和底面分别设置有隔离层和脱模层；所述布料采用布料车进行布料，所述模具与布料车相配合连接，布料完成后，模具将布好的混合料带走与布料车脱离。
(3)压制：将布置好的混合料送入压制设备中进行压制，在压制过程中对混合料进行抽真空和振动压制，所述压制的真空压力控制为-0.090～-0.095MPa，直至成块成型。
(4)对成块成型的混合料加热至100～110℃固化60min，得到所述人造合成石板材。
实施例3
本实施例的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，包括如下制备步骤：
(1)配料：将干燥处理后的镍冶炼炉渣(国内某镍冶炼厂的冶炼炉渣，其中含有FeO7.92％、SiO254.31％、MgO 9.78％、CaO 13.20％、Al2O33.08％)与天然骨料(5mm左右碎石和卵石的混合)、填充物(0.01～0.1mm贝壳粉、黏土和无机颜料)和粘合剂(亚克力树脂) 按照镍冶炼炉渣50％，天然骨料20％，填充物20％，粘合剂10％的配比混合，形成混合料。
(2)布料：将混合料按照所需厚度平整的布置在模具中，混合料的顶面和底面分别设置有隔离层和脱模层；所述布料采用布料车进行布料，所述模具与布料车相配合连接，布料完成后，模具将布好的混合料带走与布料车脱离。
(3)压制：将布置好的混合料送入压制设备中进行压制，在压制过程中对混合料进行抽真空和振动压制，所述压制的真空压力控制为-0.090～-0.095MPa，直至成块成型。
(4)对成块成型的混合料加热至90～100℃固化60min，得到所述人造合成石板材。
将以上实施例1～3所得人造合成石板材按照JC/T 908-2013标准进行强度(弯曲强度和压缩强度)、耐热变形性能(线性热膨胀系数)检测，按照DB44/T 768-2010标准进行耐腐蚀性能检测。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 线性热膨胀系数/(×10<sup>-5</sup>/℃) 耐腐蚀性能/级
实施例1 27.3 132 2.75 C<sub>4</sub>
实施例2 30.8 144 2.80 C<sub>4</sub>
实施例3 26.4 152 2.49 C<sub>4</sub>
人造石英石 28.1 139 2.93 C<sub>4</sub>
通过表1结果可以明显看出，本发明通过镍冶炼矿渣与天然颗粒骨料、填充物和粘结剂混合压制成人造合成板材。制备得到的人造合成石板材具有相比人造石英石板材相当或更优的耐腐蚀性、强度及耐热不易变形特性。为镍冶炼矿渣的资源回收利用提供了一种可行的方法。
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)

1.一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)配料：将干燥处理后的镍冶炼炉渣与天然骨料、填充物和粘合剂按照配比混合，形成混合料；
(2)布料：将混合料按照所需厚度平整的布置在模具中；
(3)压制：将布置好的混合料送入压制设备中进行压制，在压制过程中对混合料进行抽真空和振动压制，直至成块成型；
(4)对成块成型的混合料进行固化得到所述人造合成石板材。
2.根据权利要求1所述的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，步骤(1)中各原料的重量百分含量配比为：
镍冶炼炉渣5％～58％；
天然骨料 10％～60％；
填充物 24％～50％；
粘合剂 8％～15％。
3.根据权利要求1所述的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，步骤(1)中所述镍冶炼炉渣包含的主要化学成分及其重量百分含量为FeO 3％～9％、SiO242％～55％、MgO 3％～16％、CaO 5％～25％、Al2O32％～8％。
4.根据权利要求1所述的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，步骤(1)中所述天然骨料包括碎石、卵石、天然砂中的至少一种；天然骨料的粒径为0.1～10mm。
5.根据权利要求1所述的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，步骤(1)中所述填充物包括硅岩、黏土、贝壳粉、粉煤灰、水泥、碎陶瓷、云母粉、碎玻璃、金属碎屑、炭化物、橡胶粉、木屑和颜料中的至少一种；填充物的粒径为0.01～0.1mm。
6.根据权利要求1所述的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，步骤(1)中所述粘合剂包括不饱和树脂、亚克力树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂、大豆基树脂、橡胶树脂和水泥中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，步骤(2)中所述布料过程中，混合料的顶面和/或底面分别设置有脱模层或隔离层；所述布料采用布料车进行布料，所述模具与布料车相配合连接，布料完成后，模具将布好的混合料带走与布料车脱离。
8.根据权利要求1所述的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，步骤(3)中所述压制的真空压力为-0.05～-0.1MPa。
9.根据权利要求1所述的一种利用镍冶炼炉渣制备人造合成石板材的方法，其特征在于，步骤(4)中所述固化的温度为60～120℃，固化时间为20～80min。
10.一种人造合成石板材，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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