CN116161942A - 一种利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，属于冶金环保技术领域。所述方法包括如下步骤：(1)将硼泥和焙烧后的硼泥混合，得到硼泥基础料；(2)将硼泥基础料与氧化镁、硫酸镁、柠檬酸、磷酸和纤维湿混，搅拌，得到料浆；所述硼泥基础料的添加量为浆料的20‑50wt％，硼泥基础料与氧化镁的质量比为1‑8：2‑10；(3)料浆采用流浆法成型制备样坯；(4)样坯养护，得到硫氧镁板。本发明实现了硼泥的减量化处理和资源化利用，解决了硼泥在天然环境下的堆放问题，并降低了硫氧镁板的原料成本，产生经济效益。

Description

一种利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法
技术领域
本发明涉及冶金环保技术领域，尤其涉及一种利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法。
背景技术
硼泥是硼铁矿或者硼镁矿生产硼砂过程中产生的工业废弃物。因为生产硼砂多采用碳碱法，故硼泥pH值呈碱性，其碱液渗透到地下，会污染土壤环境，抑制植被的生长。同时硼泥粒度极细，随风飞扬，严重影响大气环境。经检测得知，硼泥中含有丰富的镁资源和硅资源，它们均未得到有效的循环利用，造成了极大的资源浪费，目前企业迫切需要一种硼泥高消纳率的利用方法，而硫氧镁板因其材料性能好，可消纳大量固废而受到了资源综合利用领域学者的青睐。
硫氧镁板是一种用途广泛的新型建筑材料，具有质量轻、保温效果好、隔火防水和不吸潮返卤等优良性能。硫氧镁板可作为室内隔断和吊顶材料、装饰材料及吸音保温材料等，该材料被广泛应用于办公室、酒店和居民住宅中。
目前市面上出现的硫氧镁板主要以氧化镁、七水硫酸镁等为主要原料制备，材料成本较高。而用硼泥及焙烧硼泥为原料制备硫氧镁板不仅降低材料生产成本，同时有效解决冶金行业硼泥堆积问题，该技术具有重要的经济价值和环保意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，解决了硼泥的堆存和利用率低的问题，实现了硼泥的多样化利用。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供了一种利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，包括如下步骤：
(1)将硼泥和焙烧后的硼泥混合，得到硼泥基础料；
(2)将硼泥基础料与氧化镁、硫酸镁、柠檬酸、磷酸和纤维湿混，搅拌，得到料浆；
所述硼泥基础料的添加量为20-50wt％，硼泥基础料与氧化镁的质量比为1-8：2-10；
(3)料浆采用流浆法成型制备样坯；
(4)样坯养护，得到硫氧镁板。
本发明在制备硫氧镁板时添加了大量的硼泥和/或焙烧后的硼泥，制备的硫氧镁板具有优异的保温和抗折性能。
本发明中，硼泥焙烧后，可以提升MgO的品位，用于代替一部分氧化镁原料，节约成本。只用焙烧后的硼泥的话，硼泥利用率会低，加上未焙烧后的硼泥，可以提高硼泥利用率，解决硼泥天然堆放危害环境问题。添加未焙烧的硼泥，可以作为填充料，用于减小板材空隙率，提高板材耐水性及保温性能。
可选地，步骤(1)所述焙烧后的硼泥的焙烧温度为500-900℃，焙烧时间为0.5-4h。
可选地，步骤(1)所述硼泥和所述焙烧后的硼泥混合的质量比为0-100:100-0。
优选的，硼泥基础料中，焙烧后的硼泥的质量百分比≤40％。
可选地，步骤(1)所述硼泥中MgO的品位为35-45％，SiO2的品位为20-30％，Al2O3的品位为2-5％，CaO的品位为1-5％，Fe2O3的品位为5-15％，B2O3的品位为2-5％；
所述焙烧后的硼泥中MgO的品位为40-50％，SiO2的品位为15-25％，Al2O3的品位为1-5％，CaO的品位为1-5％，Fe2O3的品位为5-10％，B2O3的品位为1-5％。
可选地，步骤(2)所述硼泥基础料与氧化镁、硫酸镁、柠檬酸、磷酸和纤维的质量百分比为：20-50％：30-50％：10-30％：0.25-1.5％：0.25-1.5％：1-5％。
本发明添加了20-50％的硼泥基础料与30-50％的氧化镁，在该比例下，制备得到的硫氧镁板性能达标，甚至具有更优异的性能。
相对于传统硫氧镁板用纯物质MgO，本发明用硼泥基础料进行替代。如果硼泥基础料的添加量过多，会导致获得的硫氧镁板的抗折性能下降，无法得到符合国家标准的硫氧镁板。如果硼泥基础料的添加量过少，则无法达到硼泥的高利用率的要求。因此，本发明经过实验验证，当硼泥基础料的添加量为20-50％时(其中焙烧后的硼泥的最大添加量为40％)，能同时满足上述两方面的要求。添加的硼泥基础料越少，所得硫氧镁板的抗折性能越好，本发明通过对硼泥基础料添加量的调整，还可以获得具有不同抗折性能的硫氧镁板，适用范围广。
可选地，所述氧化镁的纯度为80-90wt％。
本发明无需添加高纯度氧化镁，使用纯度为80-90wt％的氧化镁即可获得性能优异的硫氧镁板，进一步降低了成本。
可选地，所述纤维包括玄武岩纤维、玻璃纤维、玻璃纤维中的至少一种。
可选地，步骤(2)所述湿混的水灰比为0.45-0.7，搅拌的时间为5-15min。
可选地，步骤(3)所述流浆法成型制备样坯包括：
①将浆料均匀铺在模具中，利用真空泵去除浆料中多余水分，得到硫氧镁板湿坯，所述硫氧镁板湿坯的含水量为15-25wt％；
②将硫氧镁板湿坯在常温，湿度60-65％rh条件下养护18-36h，获得样坯。
可选地，步骤(4)所述样坯养护的条件为：养护温度20-30℃，养护湿度为60-65％rh，养护时间为18-36h。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明利用硼泥基础料制备硫氧镁板，与传统硫氧镁板相比，本发明硼泥基础料消耗量可达50％，完美解决了硼泥天然环境下的堆放问题；在企业应用方面，该工艺显著降低原料成本，提高企业的利润，促进了企业的经济发展；在能耗方面，该工艺更加环保，且总体造价低廉；在用途方面，通过调整硼泥基础料的添加量，可以获得具有不同抗折性能的硫氧镁板。根据产品不同的力学性能(主要为抗折性能)和比重可以用作不同的建筑材料，实现硫氧镁板的多用途应用。硼泥基础料制备的硫氧镁板是一种绿色建材并可被广泛应用于室内外装修领域，该材料性能优异，应用范围广泛，可作为隔断，吊顶及楼板等。
附图说明
图1为本发明实施例中利用硼泥基础料制备硫氧镁板的工艺流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明记载的硼泥MgO的品位为硼泥中含Mg的成分换算成MgO之后的。其余关于品位的记载均同理。
本发明实施例中硼泥中MgO的品位为35-45％，SiO2的品位为20-30％，Al2O3的品位为2-5％，CaO的品位为1-5％，Fe2O3的品位为5-15％，B2O3的品位为2-5％。
焙烧硼泥中MgO的品位为40-50％，SiO2的品位为15-25％，Al2O3的品位为1-5％，CaO的品位为1-5％，Fe2O3的品位为5-10％，B2O3的品位为1-5％。
本发明所用氧化镁优选工业级或建材级氧化镁，氧化镁纯度为80-90wt％。
本发明实施例所用氧化镁中MgO的品位为80-90％，SiO2的品位为5-10％，CaO的品位2-10％，Al2O3的品位为0.5-5％，Fe2O3的品位为0.5-5％。
本发明实施例所用原料均可通过市售获得。
实施例1
步骤1，原料制备：
将硼泥放入厢式炉焙烧得到焙烧硼泥，焙烧温度为800℃，焙烧时间为2h；将100wt％硼泥和0wt％焙烧硼泥混合制得硼泥基础料。
步骤2，混料：
称量如下质量百分比的原料：硼泥基础料25％、氧化镁60％、七水硫酸镁10％、柠檬酸0.25％、磷酸0.25％以及玻璃纤维4.5％；将上述原料放入搅拌机中湿混，水灰比设为0.5，搅拌时间为10min，获得料浆。
步骤3，流浆法成型：
将步骤2所得料浆均匀铺在模具中，利用真空泵去除料浆中多余的水分，得到硫氧镁板湿坯；所得硫氧镁板湿坯的含水量为15-25wt％。
将硫氧镁板湿坯在常温，湿度60％RH下养护18h，获得样坯。
步骤4，养护箱养护：
将样坯放入养护箱中养护，养护温度为20℃，湿度为60％RH，养护36h后取出硫氧镁板样品；
使用切割机将硫氧镁板样品进行切割，获得厚度为12mm的硫氧镁板。
本实施例制备的硫氧镁板样品的体积密度为1.53g/cm3，含水率为5％，干缩率为0.4％，湿胀率为0.4％，抗折强度可达到14.0MPa。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
步骤1中，将硼泥放入厢式炉焙烧得到焙烧硼泥，焙烧温度为700℃，焙烧时间为1.5h；将0wt％硼泥和100wt％焙烧硼泥混合制得硼泥基础料。
步骤2中，原料按如下质量百分比添加：硼泥基础料25％，氧化镁50％，七水硫酸镁17％，磷酸1.5％，柠檬酸1.5％，玻璃纤维2％，玄武岩纤维3％；
水灰比0.45；
混料时间15min。
步骤3中，常温养护24h。
步骤4中，养护箱养护温度为25℃，养护时间为18h。
本实施例制备的硫氧镁板样品的体积密度为1.58g/cm3，含水率为9％，干缩率为0.3％，湿胀率为0.3％，抗折强度可达到14.5MPa。
未进行焙烧的硼泥主要作为填充料，用于减小板材孔隙率，提高板材耐水性和保温性能。对硼泥进行焙烧，可以提升MgO的品位，用于代替一部分氧化镁。通过实施例1和实施例2的比对，当硼泥基础料全部为硼泥时，为了所得硫氧镁板达到国标要求，需要适当提高氧化镁的添加量。当硼泥基础料全部为焙烧后的硼泥时，由于焙烧后的硼泥可以替代一部分氧化镁，因此原料中氧化镁的添加量可以适当减少。此时，在未降低硫氧镁板性能(尤其是抗折强度)的基础上，进一步降低了氧化镁的使用量，降低了成本。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
步骤1中，将硼泥放入厢式炉焙烧得到焙烧产物，焙烧温度为500℃，焙烧时间为4h；将50wt％硼泥和50wt％焙烧硼泥混合制得硼泥基础料。
步骤2中，原料按如下质量百分比添加：硼泥基础料35％，氧化镁50％，七水硫酸镁10％，磷酸0.5％，柠檬酸0.5％，玻璃纤维布4％。
水灰比0.55；
混料时间15min。
步骤3中，常温养护22h。
步骤4中，养护箱养护温度为30℃，养护时间为30h。
本实施例制备的硫氧镁板样品的体积密度为1.51g/cm3，含水率为7％，干缩率为0.35％，湿胀率为0.4％，抗折强度可达到14.6MPa。
实施例4
方法同实施例3，不同点在于：
步骤2中，原料按如下质量百分比添加：硼泥13％、焙烧后的硼泥20％、氧化镁30％、七水硫酸镁30％、柠檬酸1.5％、磷酸1.5％以及玻璃纤维4％。
本实施例中，焙烧后的硼泥与氧化镁的质量比为2：3，硼泥与氧化镁的质量比约为3：7。在该比例下，本实施例制备的硫氧镁板样品的体积密度为1.58g/cm3，含水率为6％，干缩率为0.3％，湿胀率为0.3％，抗折强度可达到16.5MPa。
实施例5
方法同实施例3，不同点在于：
步骤2中，原料按如下质量百分比添加：硼泥基础料50％、氧化镁30％、七水硫酸镁15％、柠檬酸0.25％、磷酸0.25％以及玻璃纤维4.5％。
本实施例制备的硫氧镁板样品的体积密度为1.56g/cm3，含水率为6％，干缩率为0.33％，湿胀率为0.4％，抗折强度可达到14.3MPa。
对比例1
方法同实施例3，不同点在于：未加入硼泥基础料(传统硫氧镁板)。原料按如下质量百分比添加：氧化镁85％，七水硫酸镁10％，磷酸0.5％，柠檬酸0.5％，玻璃纤维布4％。
本对比例制备的硫氧镁板样品的体积密度为1.53g/cm3，含水率为8％，干缩率为0.37％，湿胀率为0.4％，抗折强度可达到14.9MPa。
本对比例采用传统方案，使用氧化镁为原料制备硫氧镁板，所得硫氧镁板的性能均符合国家标准。但使用氧化镁为原料成本高，且无法解决硼泥堆积的问题。
对比例2
方法同实施例3，不同点在于：
步骤2中，原料按如下质量百分比添加：硼泥10％、焙烧后的硼泥45％、氧化镁30％、七水硫酸镁10％、柠檬酸0.25％、磷酸0.25％以及玻璃纤维4.5％。
本对比例制备的硫氧镁板样品的体积密度为1.53g/cm3，含水率为6％，干缩率为0.25％，湿胀率为0.3％，抗折强度可达到11.3MPa。
相较于实施例3，本对比例添加了更多的硼泥基础料，制备得到的硫氧镁板的含水率下降，抗折强度下降。本对比例由于添加了更多的硼泥基础料，相对于实施例3，添加的未焙烧的硼泥量增加，得到的硫氧镁板的耐水性升高，含水率降低。但硫氧镁板的抗折强度低于国家标准(国家标准：硫氧镁版密度大于1.5g/cm3，板材厚度>10mm时，抗折强度≥13MPa)。说明并非硼泥基础料添加量越多越好，也不是焙烧后的硼泥添加量越多越好。本发明通过大量实验验证，获取了硼泥基础料的最佳添加比例，在添加硼泥添加料20-50％时，获得的硫氧镁板的性能最优。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将硼泥和焙烧后的硼泥混合，得到硼泥基础料；
(2)将硼泥基础料与氧化镁、硫酸镁、柠檬酸、磷酸和纤维湿混，搅拌，得到料浆；
所述硼泥基础料的添加量为料浆的20-50wt％，硼泥基础料与氧化镁的质量比为1-8：2-10；
(3)料浆采用流浆法成型制备样坯；
(4)样坯养护，得到硫氧镁板。
2.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述焙烧后的硼泥的制备方法为：将硼泥在焙烧温度500-900℃的条件下焙烧0.5-4h。
3.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硼泥和所述焙烧后的硼泥按质量比0-100:100-0混合。
4.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硼泥中MgO的品位为35-45％，SiO2的品位为20-30％，Al2O3的品位为2-5％，CaO的品位为1-5％，Fe2O3的品位为5-15％，B2O3的品位为2-5％；
所述焙烧后的硼泥中MgO的品位为40-50％，SiO2的品位为15-25％，Al2O3的品位为1-5％，CaO的品位为1-5％，Fe2O3的品位为5-10％，B2O3的品位为1-5％。
5.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硼泥基础料、氧化镁、硫酸镁、柠檬酸、磷酸和纤维的质量百分比为：20-50％：30-50％：10-30％：0.25-1.5％：0.25-1.5％：1-5％。
6.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氧化镁的纯度为80-90wt％。
7.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纤维包括玄武岩纤维、玻璃纤维、玻璃纤维中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(2)中，在湿混过程中，水灰比为0.45-0.7，搅拌的时间为5-15min。
9.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述流浆法成型制备样坯的方法包括：
步骤1：将浆料均匀铺在模具中，利用真空泵去除浆料中多余水分，得到硫氧镁板湿坯，所述硫氧镁板湿坯的含水量为15-25wt％；
步骤2：将硫氧镁板湿坯在常温，湿度60-65％rh条件下养护18-36h，获得样坯。
10.根据权利要求1所述的利用硼泥基础料制备硫氧镁板的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述样坯养护的条件为：养护温度20-30℃，养护湿度为60-65％rh，养护时间为18-36h。
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