CN113998933A - 一种硅酸钙板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种硅酸钙板及其制备方法，属于无机板材技术领域。该硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：将氧化铁绿、分散剂和水混合得到混合液；将白料、尾矿和石粉混合得到混合物；将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；将所述湿料压制为坯体，将坯体在30‑60℃下干燥至失水率达到50‑70％后取出，得到硅酸钙基板；将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化得到所述硅酸钙板。该硅酸钙板抗折强度强、吸水率低、碳化程度高。

Description

一种硅酸钙板及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机板材技术领域，具体涉及一种硅酸钙板及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展，经济不断进步，燃料的燃烧引发了一系列严重的环境问题，气态污染一直被视为威胁人类生存的最严重的环境问题之一，到目前为止，人们已经采取了不同的方法来解决这个问题。硅酸钙板碳化技术是可持续发展且环境友好的技术，是利用气态污染物，具有无二次污染、可循环再生等特点。
硅酸钙板具有防水性能、强度高、尺寸稳定、隔热隔音、使用寿命长等优点，可在墙体、吊顶、地板、家具等领域应用。
但如何利用二氧化碳制得抗折强度和碳化程度优异的硅酸钙板是现有技术的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种硅酸钙板及其制备方法，解决现有技术中难以通过二氧化碳制得抗折强度和碳化程度优异的硅酸钙板的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
将氧化铁绿、分散剂和水混合得到混合液；
将白料、尾矿和石粉混合得到混合物；
将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；
将所述湿料压制为坯体，将坯体在30-60℃下干燥至失水率达到50-70％后取出，得到硅酸钙基板；
将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化得到所述硅酸钙板。
进一步地，所述分散剂为聚乙二醇溶液和甲基戊醇溶液中的一种或者两种。
进一步地，所述湿料中水的含量为混合物质量的10％-20％。
进一步地，所述分散剂的用量为所述水的质量的0.05％-5％。
进一步地，所述白料为C2S占比80％以上的烧成料，所述白料的其它组分还包括C3S、C3A和C4AF。
进一步地，所述氧化铁绿的添加量为所述混合物质量的0.2％-6％。
进一步地，混合物中所述白料、所述尾矿和所述石粉的质量比为(25-30):(5-9):1。
进一步地，所述碳化的时间为12-36h。
进一步地，所述干燥的时间为2-48h。
此外，本发明还提出一种硅酸钙板，由上述制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：混合物中的各组分和混合液中的氧化铁绿的配合下，结合其他工艺，特别是将坯体在30-60℃下干燥至失水率达到50-70％，之后将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化得到所述硅酸钙板，氧化铁绿的加入起到过滤和孔隙的作用，为CO2气体进入板材留下大量通道，同时减缓CO2气体进入板材的速度，加强了碳化程度，该硅酸钙板抗折强度强、吸水率低、碳化程度高，抗折强度可高达27.2MPa，碳化程度可高达20.32％。
附图说明
图1是本发明实施例1、实施例2、实施例3和对比例1制备的硅酸钙板的吸水24h的吸水率对比图。
图2是本发明实施例1、实施例2、实施例3和对比例1制备的硅酸钙板的持续吸水48h的吸水率对比图。
图3是本发明实施例1、实施例2、实施例3和对比例1制备的硅酸钙板的抗折强度的对比图。
图4是本发明实施例1、实施例2、实施例3和对比例1制备的硅酸钙板的碳化程度的对比图。
具体实施方式
本具体实施方式提供了一种硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
将氧化铁绿、分散剂和水混合得到混合液；所述分散剂为聚乙二醇溶液和甲基戊醇溶液中的一种或者两种；所述分散剂的用量为所述水的质量的0.05％-5％；
将白料、尾矿和石粉混合得到混合物；所述白料为C2S占比80％以上的烧成料，所述白料的其它组分还包括C3S、C3A、C4AF；混合物中所述白料、所述尾矿和所述石粉的质量比为(25-30):(5-9):1；所述氧化铁绿的添加量为所述混合物质量的0.2％-6％；
将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；所述湿料中水的含量为混合物质量的10％-20％；
将所述湿料放入压片机通过12-30MPa的压力压制为坯体，将坯体在30-60℃下干燥2-48h至失水率达到50-70％后取出，得到硅酸钙基板；
将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化12-36h得到所述硅酸钙板；所述真空CO2环境中CO2的体积浓度为10％-90％。
本具体实施方式还包括一种硅酸钙板，由上述制备方法制备得到。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，下述实施例中白料为C2S占比85％的烧成料，所述白料的其它组分还包括C3S、C3A和C4AF；下述实施例中聚乙二醇溶液或者基戊醇溶液的体积浓度为0.3％。
实施例1
本实施例提出一种硅酸钙板，由以下步骤制得：
将一定量氧化铁绿溶于微量的无水乙醇溶液中，研磨至干燥；
将1.6g干燥后的氧化铁绿、0.363g聚乙二醇溶液和24.24g去离子水混合，充分搅拌得到混合液；
将128g白料、32g黄金砂尾矿和5g石粉混合得到混合物；
将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；
将所述湿料放入压片机通过15MPa的压力和10cm*10cm的磨具压制为坯体，将坯体在40℃下干燥5h至失水率达到55％后取出，得到硅酸钙基板，命名为1％-C2S；
将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化24h得到所述硅酸钙板；所述真空CO2环境中CO2的体积浓度为80％。
实施例2
本实施例提出一种硅酸钙板，由以下步骤制得：
将一定量氧化铁绿溶于微量的无水乙醇溶液中，研磨至干燥；
将1.6g干燥后的氧化铁绿、0.367g聚乙二醇溶液和24.48g去离子水混合，充分搅拌得到混合液；
将128g白料、32g黄金砂尾矿和5g石粉混合得到混合物；
将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；
将所述湿料放入压片机通过12MPa的压力和10cm*10cm的磨具压制为坯体，将坯体在60℃下干燥2h至失水率达到50％后取出，得到硅酸钙基板，命名为2％-C2S；
将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化36h得到所述硅酸钙板；所述真空CO2环境中CO2的体积浓度为10％。
实施例3
本实施例提出一种硅酸钙板，由以下步骤制得：
将一定量氧化铁绿溶于微量的无水乙醇溶液中，研磨至干燥；
将6.4g干燥后的氧化铁绿、0.374g聚乙二醇溶液和24.24g去离子水混合，充分搅拌得到混合液；
将128g白料、32g黄金砂尾矿和5g石粉混合得到混合物；
将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；
将所述湿料放入压片机通过40MPa的压力和10cm*10cm的磨具压制为坯体，将坯体在60℃下干燥48h至失水率达到55％后取出，得到硅酸钙基板，命名为4％-C2S；
将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化12h得到所述硅酸钙板；所述真空CO2环境中CO2的体积浓度为70％。
实施例4
本实施例提出一种硅酸钙板，由以下步骤制得：
将一定量氧化铁绿溶于微量的无水乙醇溶液中，研磨至干燥；
将0.35g干燥后的氧化铁绿、0.0875g聚乙二醇溶液和17.5g去离子水混合，充分搅拌得到混合液；
将125g白料、45g黄金砂尾矿和5g石粉混合得到混合物；
将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；
将所述湿料放入压片机通过35MPa的压力和10cm*10cm的磨具压制为坯体，将坯体在35℃下干燥40h至失水率达到70％后取出，得到硅酸钙基板；
将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化12h得到所述硅酸钙板；所述真空CO2环境中CO2的体积浓度为80％。
实施例5
本实施例提出一种硅酸钙板，由以下步骤制得：
将一定量氧化铁绿溶于微量的无水乙醇溶液中，研磨至干燥；
将10.8g干燥后的氧化铁绿、1.8g甲基戊醇溶液和36g去离子水混合，充分搅拌得到混合液；
将150g白料、25g黄金砂尾矿和5g石粉混合得到混合物；
将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；
将所述湿料放入压片机通过35MPa的压力和10cm*10cm的磨具压制为坯体，将坯体在35℃下干燥40h至失水率达到70％后取出，得到硅酸钙基板；
将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化12h得到所述硅酸钙板；所述真空CO2环境中CO2的体积浓度为80％。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于没有加入氧化铁绿，其他步骤和工艺条件均相同，具体地，将128g白料、32g黄金砂尾矿和5g石粉混合均匀，溶于24g的去离子水中，充分搅拌放入压片机，使用15MPa的压力和10cm*10cm的磨具压制，得到硅酸钙板基板。将硅酸钙基板放在干燥箱中40℃干燥5h，计算失水率达到55％后取出，放入碳化箱中高压碳化，得到硅酸钙板，命名为0％-C2S。
相关检测
检测实施例1-3及对比例1得到的硅酸钙板的吸水率，结果如图1和2所示，从图1可以看出，板材吸水24h吸水达到饱和，对比例1、实施例1、实施例2和实施例3的吸水率分别为5.69％、5.21％、4.32％和5.38％，实施例2的吸水率最低，低于对比例1的15.7％；从图2可以看出，各硅酸钙板持续吸水48h，吸水率基本保持稳定不会增加；
检测实施例1-3及对比例1得到的硅酸钙板的抗折强度，结果图3所示，对比例1、实施例1、实施例2和实施例3的抗折强度分别为15.4MPa、25.4MPa、27.2MPa和17.6MPa。可见氧化铁绿的加入能够提高硅酸钙板抗折强度，其中实施例2的硅酸钙板的抗折强度最佳。氧化铁绿的加入起到过滤和孔隙的作用，为CO2气体进入板材留下大量通道，同时减缓CO2气体进入板材的速度，加强了碳化程度。
将对比例1、实施例1、实施例2和实施例3制得的不同硅酸钙板进行碳化性能测试；
测试过程为：以浓度90％的CO2为气体环境，将载有硅酸钙板的支架放于口径为29cm，高度为40cm的圆柱体压力罐中，并密封锁紧，最后通气排气5分钟并检查是否漏气，最后加气到0.1MPa，关好排气孔，反应24小时后取出进行测试。
结果如图4所示，对比例1、实施例1、实施例2和实施例3制得的硅酸钙板的碳化程度分别为13.62％、17.23％、20.32％和15.66％，实施例2的硅酸钙板的碳化程度最好，说明氧化铁绿的加入能够提高碳化程度，但是如果氧化铁绿加入过多(实施例3)，通过压力压制孔隙减小，将减缓碳化程度。
另外氧化铁绿作为颜料的一种具有提高硅酸盖板的抗折强度和碳化程度，是不是所有的颜料都能够改善硅酸钙板的抗折强度和碳化程度呢，为了求证这点，发明人用酞青蓝替代实施例1的氧化铁绿制得硅酸钙板，最后测得其抗折强度14.6MPa，碳化程度15.3％，远低于本申请提出的硅酸钙板。
其他有益效果：
1)本发明提供的硅酸钙板从碳中和的发展角度，解决废气的大量排放。
2)本发明提供的硅酸钙板，其原料廉价易得，操作简单方便，有很好的发展前景。
3)本发明提供的硅酸钙板抗折强度强、吸水率低、碳化程度高，性能均优于纯的硅酸钙板。
4)该硅酸钙板可在建筑行业应用，该硅酸钙板其可以用作室内室外墙板，该硅酸钙板实现了碳中和，高效地实现废气利用，有很高的应用价值和发展前景。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种硅酸钙板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氧化铁绿、分散剂和水混合得到混合液；
将白料、尾矿和石粉混合得到混合物；
将所述混合液和所述混合物混合得到湿料；
将所述湿料压制为坯体，将坯体在30-60℃下干燥至失水率达到50-70％后取出，得到硅酸钙基板；
将所述硅酸钙基板在真空CO2环境下碳化得到所述硅酸钙板。
2.根据权利要求1所述的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇溶液和甲基戊醇溶液中的一种或者两种。
3.根据权利要求1所述的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述湿料中水的含量为混合物质量的10％-20％。
4.根据权利要求1所述的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述分散剂的用量为所述水的质量的0.05％-5％。
5.根据权利要求1所述的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述白料为C2S占比80％以上的烧成料，所述白料的其它组分还包括C3S、C3A和C4AF。
6.根据权利要求1所述的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述氧化铁绿的添加量为所述混合物质量的0.2％-6％。
7.根据权利要求1所述的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，混合物中所述白料、所述尾矿和所述石粉的质量比为(25-30):(5-9):1。
8.根据权利要求1所述的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述碳化的时间为12-36h。
9.根据权利要求1所述的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为2-48h。
10.一种硅酸钙板，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
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