CN114409375A - 一种快速烧结轻质硅晶石墙板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及绿色建筑材料技术领域，具体涉及一种快速烧结轻质硅晶石墙板及制备方法。墙板由固体物料与水按照1：0.1～0.2的重量比例混合而成；按重量百分含量计，所述固体物料由15％～40％骨料、55％～75％塑性料、15％～20％助熔剂、3％～15％粘结剂组成。与现有技术相比，本发明以页岩、煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、江河湖淤泥、污泥等为主要原料，生产更加环保，通过调整颗粒骨料级配，形成致密均匀堆积，减少坯体内部结构间隙，降低产品在快速烧结及降温过程中出现各类裂纹的情况，烧结周期减少40％以上，降低单位产品的能源消耗，提升单线生产效率，制备的产品各项理化指标均满足实际需求，产品表观质量优异。
Description
技术领域
本发明涉及绿色建筑材料技术领域，具体涉及一种快速烧结轻质硅晶石墙板及制备方法。
背景技术
快速烧结轻质硅晶石墙板是以页岩、煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、江河湖淤泥、污泥等为主要原料，经挤出成型、干燥和焙烧制成的、含有孔洞的预制空心条板。产品具有轻质高强、保温隔热、防水防潮、隔音降噪、防火耐久、抗冻融、易切割加工等优质性能，在装配式建筑背景下，产品可广泛应用在装配式墙体工程施工中，是一种新型环保绿色高端建材。
传统硅晶石烧结采用最快的辊道窑烧结周期为20h，由于产品的烧结周期长，导致单线产能低，投入产出比低，导致产品综合成本较高，影响产品在装配式领域大范围推广应用。
快速烧结轻质硅晶石墙板烧结需要经过预热、中温、高温、保温、急冷、缓冷、尾冷几个阶段完成烧结全部过程，其中预热、保温、和各段冷却需要严格控制，否则产品容易出现隐裂、开裂、通裂、碎裂等问题，因此亟需开发一种可以快速升温、降温的快速烧结轻质硅晶石墙板产品。
发明内容
为解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种快速烧结轻质硅晶石墙板及制备方法，实现了降低单位产品的能源消耗，提升单线生产效率，降低产品在快速烧结及降温过程中出现各类裂纹的情况，各项理化指标均满足实际需求。
一方面，本发明提供一种快速烧结轻质硅晶石墙板，关键在于：由固体物料与水按照1：0.1～0.2的重量比例混合而成；按重量百分含量计，所述固体物料组成如下：
骨料15％～40％；
塑性料55％～75％；
助熔剂15％～20％；
粘结剂3％～15％；
所述助熔剂包括锂辉石、氧化镁、硅灰石、滑石粉等中的一种或多种。
优选的，所述骨料为建筑渣土、陶瓷废渣、石英砂尾渣等固体废物中的一种或多种。
优选的，所述塑性料包括煤矸石、膨润土、球粘土或页岩中的一种或多种；
优选的，所述粘结剂包括羟甲基纤维素、糊精、淀粉等中的一种或多种。
另一方面，本发明提供一种快速烧结轻质硅晶石墙板的制备方法，关键在于包括以下步骤：
S1.将各固体物料通过破碎机破碎、过筛、粉磨，得到不同粒度级配的各类物料；
S2.将各类物料按照配方准确称量并依次添加进入混料机，再向混料机里面加水，然后搅拌混匀；
S3.将混合均匀的原料进行陈腐，陈腐时间≥12h，经过陈腐合格的泥料经炼泥后获得料性均匀的泥料，泥料水分控制在10～20％；
S4.将陈腐练泥之后的塑性泥料经挤压、切割成坯体产品，挤出压力控制在1.5～3MPa；
S5.将坯体产品水分控制为10～18％时，进入干燥器内进行干燥，干燥后坯体水分控制在≤1％；
S6.将干燥的坯体放入窑炉中按照烧成工艺曲线进行烧成，在4h内从室温升至750℃，在2h内从750℃升至1020℃，在1020℃保温0-1h后，在3h内退火，得到成品。
优选的，S1中所述骨料的粒度为8～275目，所述塑性料的粒度为20～40目，所述助熔剂的粒度为40～300目，所述粘结剂的粒度为40～300目。
优选的，S5中干燥条件为：干燥最高温度为150℃，干燥速率为1～5℃/min，干燥保温时间3h～24h。
优选的，S6中从室温～750℃为：先以5～8℃/min的升温速率升温至300℃；再以4～6℃/min的升温速率升温至600℃；然后以3～5℃/min的升温速率升温至750℃。
优选的，S6中750℃～1020℃的升温速率为2.5～4.5℃/min。
优选的，S6中退火工艺采用8～15℃/min的降温速率从烧成温度降至200℃，然后采用5～8℃/min的降温速率降至室温。
与现有技术相比，本发明提供的一种快速烧结轻质硅晶石墙板及制备方法，具有以下有益效果：
(1)本申请中的快速烧结轻质硅晶石墙板以页岩、煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、江河湖淤泥、污泥等为主要原料，生产更加环保；
(2)通过调整产品配方中的助熔剂原料的种类，降低硅晶石坯体的烧结温度，调整颗粒骨料级配，形成致密均匀堆积，减少坯体内部结构间隙，加快产品高温热传递同时配合提升配方中耐热振性能良好的原料，降低产品在快速烧结及降温过程中出现各类裂纹的情况，减少产品的烧成整体周期，从而实现产品在不增加设备的情况下快速烧结工艺得以实现；
(2)本发明的工艺方法使烧结周期减少40％以上，降低单位产品的能源消耗，提升单线生产效率，制备的产品各项理化指标均满足实际需求，产品表观质量优异，产品容重≤1000kg/m3，抗压强度超过4MPa，符合装配式轻质墙体材料的使用需求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在具体实施例中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
实施例1
首先选取均化处理调整后的建筑渣土、陶瓷废渣、石英砂尾矿分别装入破碎机进行破碎，然后再用雷蒙磨进行粉磨、筛分；将得到的不同碎石级配的物料按照配方称量：其中8～275目的混合渣土共计150kg，20～40目的煤矸石150kg、20～40目的膨润土400kg，40～300目的滑石粉150kg、40～300目的甲基纤维素100kg、40～300目的糊精50kg配方称取倒入混料机，然后加入150kg水进行高速搅拌；将混合均匀的物料陈腐14h，经过陈腐炼泥，得到具有均匀成分的泥料，然后将泥料送至真空挤出机中挤出成型，成型压力1.6MPa，成型后坯体在150℃下干燥5h；
将干燥合格的坯体放入辊道窑炉中按照烧成工艺曲线进行烧成，在3.5h内从室温升温至750℃，其中，先以5℃/min的升温速率升温至300℃；再以4℃/min的升温速率升温至600℃，然后以3℃/min的升温速率升温至750℃；然后在1.8h内以2.5℃/min的升温速率从750℃升温至1020℃，在1020℃保温1h后，在2.6h内退火冷却出窑，其中，退火工艺采用8～15℃/min的降温速率从烧成温度降至200℃，然后采用5℃/min的降温速率降至室温，产品整体烧结周期8.9h完成，得到快速烧结轻质硅晶石墙板成品。
检测结果：快速烧结轻质硅晶石墙板容重为890kg/m3，抗压强度为8MPa。
实施例2
首先选取均化处理调整后的建筑渣土、陶瓷废渣、石英砂尾矿分别装入破碎机进行破碎，然后再用雷蒙磨进行粉磨、筛分；将得到的不同碎石级配的物料按照配方称量：其中8～275目的混合渣土共计210kg，20～40目的煤矸石250kg、20～40目的球粘土300kg，40～300目的氧化镁180kg、40～300目的甲基纤维素60kg配方称取倒入混料机，然后加入170kg水进行高速搅拌；将混合均匀的物料陈腐16h，经过陈腐炼泥，得到具有均匀成分的泥料，然后将泥料送至真空挤出机中挤出成型，成型压力2.3MPa，成型后坯体在150℃下干燥8h；
将干燥合格的坯体放入辊道窑炉中按照烧成工艺曲线进行烧成，在3.8h从室温升温至750℃，其中，先以8℃/min的升温速率升温至300℃；再以6℃/min的升温速率升温至600℃，然后以5℃/min的升温速率升温至750℃；然后在1.6h内以4.5℃/min的升温速率从750℃～1020℃，1030℃保温0.8h，在2.8h内冷却退火出窑，其中，退火工艺采用15℃/min的降温速率从烧成温度降至200℃，然后采用8℃/min的降温速率降至室温，产品整体烧结周期9h完成，得到快速烧结轻质硅晶石墙板成品。
检测结果：快速烧结轻质硅晶石墙板容重为795kg/m3，抗压强度为6.8MPa。
实施例3
首先选取均化处理调整后的建筑渣土、陶瓷废渣、石英砂尾矿分别装入破碎机进行破碎，然后再用雷蒙磨进行粉磨、筛分；将得到的不同碎石级配的物料按照配方称量：其中8～275目的混合渣土共计220kg，20～40目的石英砂尾矿160kg、20～40目的球粘土390kg，40～300目的氧化镁80kg、40～300目的锂辉石80kg，40～300目的淀粉70kg配方称取倒入混料机，然后加入175kg水进行高速搅拌；将混合均匀的物料陈腐18h，经过陈腐炼泥，得到具有均匀成分的泥料，然后将泥料送至真空挤出机中挤出成型，成型压力2.6MPa，成型后坯体在150℃下干燥12h；
将干燥合格的坯体放入辊道窑炉中按照烧成工艺曲线进行烧成，在3.2h内从室温升温至750℃，其中，先以6℃/min的升温速率升温至300℃；再以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后以4℃/min的升温速率升温至750℃；在1.8h内以3.5℃/min的升温速率从750℃升温至1050℃，1050℃保温0.9h，在3h内冷却退火出窑，其中，退火工艺采用10℃/min的降温速率从烧成温度降至200℃，然后采用6℃/min的降温速率降至室温，产品整体烧结周期8.9h完成，得到快速烧结轻质硅晶石墙板成品。
检测结果：快速烧结轻质硅晶石墙板容重为959kg/m3，抗压强度为13.6MPa。
实施例4
首先选取均化处理调整后的建筑渣土、陶瓷废渣、石英砂尾矿分别装入破碎机进行破碎，然后再用雷蒙磨进行粉磨、筛分；将得到的不同碎石级配的物料按照配方称量：其中8～275目的混合渣土共计220kg，20～40目的石英砂尾矿160kg、20～40目的球粘土390kg，40～300目的氧化镁80kg、40～300目的锂辉石80kg，40～300目的淀粉70kg配方称取倒入混料机，然后加入200kg水进行高速搅拌；将混合均匀的物料陈腐15h，经过陈腐炼泥，得到具有均匀成分的泥料，然后将泥料送至真空挤出机中挤出成型，成型压力3.0MPa，成型后坯体在150℃下干燥24h；
将干燥合格的坯体放入辊道窑炉中按照烧成工艺曲线进行烧成，在4h内从室温升温至750℃，其中，先以6℃/min的升温速率升温至300℃；再以5℃/min的升温速率升温至600℃，然后以4℃/min的升温速率升温至750℃；在2h内以3.5℃/min的升温速率从750℃升温至1050℃，1050℃保温1h，在3h内冷却退火出窑，其中，退火工艺采用10℃/min的降温速率从烧成温度降至200℃，然后采用6℃/min的降温速率降至室温，产品整体烧结周期10h完成，得到快速烧结轻质硅晶石墙板成品。
检测结果：快速烧结轻质硅晶石墙板容重为970kg/m3，抗压强度为14.7MPa。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种快速烧结轻质硅晶石墙板，其特征在于由固体物料与水按照1：0.1～0.2(0.15、0.17)的重量比例混合而成；按重量百分含量计，所述固体物料组成如下：
骨料15％～40％；
塑性料55％～75％；
助熔剂15％～20％；
粘结剂3％～15％；
所述助熔剂包括锂辉石、氧化镁、硅灰石、滑石粉等中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种快速烧结轻质硅晶石墙板，其特征在于：所述骨料为建筑渣土、陶瓷废渣、石英砂尾渣等固体废物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种快速烧结轻质硅晶石墙板，其特征在于：所述塑性料包括煤矸石、膨润土、球粘土或页岩中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种快速烧结轻质硅晶石墙板，其特征在于：所述粘结剂包括羟甲基纤维素、糊精、淀粉等中的一种或多种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的一种快速烧结轻质硅晶石墙板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.将各固体物料通过破碎机破碎、过筛、粉磨，得到不同粒度级配的各类物料；
S2.将各类物料按照配方准确称量并依次添加进入混料机，再向混料机里面加水，然后搅拌混匀；
S3.将混合均匀的原料进行陈腐，陈腐时间≥12h，经过陈腐合格的泥料经炼泥后获得料性均匀的泥料，泥料水分控制在10～20％；
S4.将陈腐练泥之后的塑性泥料经挤压、切割成坯体产品，挤出压力控制在1.5～3MPa；(1.6、2.3)
S5.将坯体产品水分控制为10～18％时，进入干燥器内进行干燥，干燥后坯体水分控制在≤1％；
S6.将干燥的坯体放入窑炉中按照烧成工艺曲线进行烧成，在4h内从室温升至750℃，在2h内从750℃升至1020℃，在1020℃保温0-1h后，在3h内退火，得到成品。
6.根据权利要求5所述的快速烧结轻质硅晶石墙板的制备方法，其特征在于S1中所述骨料的粒度为8～275目，所述塑性料的粒度为20～40目，所述助熔剂的粒度为40～300目，所述粘结剂的粒度为40～300目。
7.根据权利要求5所述的快速烧结轻质硅晶石墙板的制备方法，其特征在于S5中干燥条件为：干燥温度为150℃，干燥保温时间3h～24h。
8.根据权利要求5所述的快速烧结轻质硅晶石墙板的制备方法，其特征在于S6中从室温～750℃为：先以5～8℃/min的升温速率升温至300℃；再以4～6℃/min的升温速率升温至600℃；然后以3～5℃/min的升温速率升温至750℃。
9.根据权利要求5所述的快速烧结轻质硅晶石墙板的制备方法，其特征在S6中750℃～1020℃的升温速率为2.5～4.5℃/min。
10.根据权利要求5所述的快速烧结轻质硅晶石墙板的制备方法，其特征在S6中退火工艺采用8～15℃/min的降温速率从烧成温度降至200℃，然后采用5～8℃/min的降温速率降至室温。
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