CN116477914A - 一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法 - Google Patents
一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116477914A CN116477914A CN202310300870.XA CN202310300870A CN116477914A CN 116477914 A CN116477914 A CN 116477914A CN 202310300870 A CN202310300870 A CN 202310300870A CN 116477914 A CN116477914 A CN 116477914A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calcium silicate
- spherical
- calcium
- crystals
- source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 title claims abstract description 182
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 182
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 182
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 49
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 47
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 34
- MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P pentacalcium;dioxido(oxo)silane;hydron;tetrahydrate Chemical compound [H+].[H+].O.O.O.O.[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims abstract description 23
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 23
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 23
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 15
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims description 15
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 15
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 12
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 12
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 10
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical group [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 10
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 10
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 8
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 6
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 6
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 claims description 3
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 21
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 11
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N calcium;silicon Chemical compound [Ca]=[Si] OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N calcium;dihydroxy(oxo)silane;hydrate Chemical compound O.[Ca].O[Si](O)=O UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/043—Alkaline-earth metal silicates, e.g. wollastonite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B16/02—Cellulosic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/0481—Other specific industrial waste materials not provided for elsewhere in C04B18/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/40—Porous or lightweight materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明公开了一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法，属于无机板材技术领域。所述应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板，以硅酸钙球状晶体为晶种，与硅源、钙源、辅料制成浆料，经预养护、蒸压养护及表面处理后制得硅酸钙板。将钙源和硅源通过水热反应制备一种硅酸钙球状晶体，该晶体具有片状多层且中空的球状结构，为托贝莫来石晶体相，具有比表面积大、反应活性位点多等优点；将硅酸钙球状晶体作为原料之一，加入硅酸钙板的制备过程中，制备出轻质高强的硅酸钙板。本发明在传统硅酸钙板相同的蒸养能耗下，制备出的硅酸钙板产品性能更高，而从推动硅酸钙板厂家的降本增效和硅酸钙板产品的提升。
Description
技术领域
本发明属于无机板材技术领域，具体涉及一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法。
背景技术
随着GB50222-2017《建筑内部装修设计防火规范》的实施，建筑材料的防火要求日益严格，市场竞争愈发激烈，对板材性能也提出了更高的要求。
硅酸钙板是一种由钙源、硅源、增强纤维及功能助剂按照一定比例混合，采用抄取法或流浆法、经预养护、蒸压养护等工艺制成的新型节能板材，可应用于墙体、吊顶、地板等多个领域。在蒸压养护过程中，钙源和硅源反应形成水化硅酸钙，随着蒸养时间的延长和蒸养温度的提高，水化硅酸钙会从无定型结构转变为托贝莫来石晶体或硬硅钙石晶体。实际生产中，考虑到生产能耗，采用蒸压养护温度条件为180℃～200℃，反应10～30h。在此条件下，钙源和硅源反应形成的无定型水化硅酸钙晶体和托贝莫来石晶体是硅酸钙板力学强度的主要来源，其中结晶度高的托贝莫来石晶体对硅酸钙板力学强度的影响更显著，所以提高硅酸钙板中托贝莫来石晶体的含量对硅酸钙板的强度提升具有显著作用。但如何在合适的能耗条件下提高硅酸钙板中的托贝莫来石晶体含量是硅酸钙板厂家共同面临的问题。
专利CN 108069694 A公开了一种硅酸钙板的方法：由水化硅酸钙纤维经压制成型而得。水化硅酸钙纤维由硅质原料、钙质原料、碱和水配置的浆料在120～260℃的水热条件下制备得到。该水化硅酸钙纤维主要矿物成分为托贝莫来石，其形貌为纤维状团聚体，具有孔隙发达、导热系数和容重低等特点。但该方法制备硅酸钙板的工艺有别于常规的硅酸钙板生产工艺，对水热设备的要求更高，需要硅酸钙板厂家大规模更改生产设备以适配其生产工艺，难以满足实际生产需求，且会产生较多含碱废水，造成环境污染。
发明内容
为了提高硅酸钙板中强度相晶体托贝莫来石的含量，实现轻质高强的硅酸钙板生产，本发明提供一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法。将钙源和硅源通过水热反应制备一种硅酸钙球状晶体，该晶体具有片状多层且中空的球状结构，为托贝莫来石晶体相(5CaO·6SiO2·5H2O)，具有比表面积大、反应活性位点多等优点；将硅酸钙球状晶体作为原料之一，加入硅酸钙板的制备过程中，制备出轻质高强的硅酸钙板。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，以硅酸钙球状晶体为晶种，与硅源、钙源、辅料制成浆料，经预养护、蒸压养护及表面处理后制得硅酸钙板；
所述硅酸钙球状晶体为片状托贝莫来石组成的中空球状晶体，其晶体粒径不大于50微米。
所述硅酸钙球状晶体片状多层且中空的结构为硅源提供附着位点，后续蒸压养护时，硅源和钙源在该晶体表面反应。该硅酸钙球状晶体发挥晶种诱导作用，促使普通硅源和普通钙源，以及二者反应形成的无定型水化硅酸钙加速转变成结晶度更高的托贝莫来石晶相。同时，后续形成的托贝莫来石晶体以该球状晶体为核心，形成交错搭接的片层结构，产生较多孔隙，从而有效降低硅酸钙板的密度，实现轻质高强的硅酸钙板制备。
所述硅酸钙球状晶体的制备方法，具体包括如下步骤：
选取硅源和钙源，与水混合搅拌，进行水热反应；待水热反应结束后将产物经后处理制得硅酸钙球状晶体；所述水热反应的温度为170～190℃，压力为0.8～1.3MPa，反应时间为1～4h。所述水热反应过程中，搅拌速率控制在400～1000rpm，该搅拌速率下有利于硅酸钙球状晶体的形成。
所述硅酸钙球状晶体的制备方法中硅源为硅灰、石英粉、纳米二氧化硅。作为优选，硅源的二氧化硅质量含量不小于90％，所述钙源为氢氧化钙或氧化钙。作为优选，氢氧化钙或氧化钙的纯度不小于90％。所述硅源和钙源的硅钙摩尔比为1～1.2，硅源、钙源的总质量与水的质量比为1:15～30。
所述应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将硅源、钙源、辅料配好后，加入硅酸钙球状晶体，一同搅拌均匀，得到浆料；
(2)将浆料注入模具中，经预养护成型为样板；样板经蒸压养护、表面处理后得到硅酸钙板。
所述步骤(1)中辅料为石膏、水泥、纤维、无机填料和水。
所述步骤(1)中钙源为硅钙渣、电石渣、生石灰、熟石灰的一种或几种组合。
所述步骤(1)中硅源为硅灰、石英粉、纳米二氧化硅、硅钙渣、粉煤灰、微硅粉、硅藻土的一种或几种组合。
所述步骤(2)中纤维为以木质纤维为主要成分的有机质磨解后的产物，所述有机质选自于木材、秸秆、竹材等。
所述步骤(2)中无机填料为膨胀蛭石、膨润土、硅灰石中的一种及其组合。
所述步骤(1)中各原料组分质量份数如下：硅源中SiO2 25～35份，钙源中含钙化合物24～30份，石膏8～15份，水泥8～15份，硅酸钙球状晶体5～20份，纤维5～20份，无机填料3～8份，水250～500份。
所述步骤(2)中预养护温度为50～60℃，时间为3～6h。
所述步骤(2)中蒸压养护条件为180～200℃，压力1～1.5MPa，蒸压养护时间为8～16h。
与现有技术比较，本发明的有益效果如下：
1、硅源和钙源的分级利用，可以有效降低硅酸钙板的生产成本。通过水热反应，将优质硅源和优质钙源制备成具有中空球状形状的硅酸钙晶体(托贝莫来石)，作为晶种加入硅酸钙板的制备过程中。选择普通钙源和硅源，包括硅钙渣、粉煤灰等工业固废，作为硅酸钙板的主要原料，为该类固废提供一条变废为宝的途径，同时也降低硅酸钙板的生产成本。
2、具有中空球状结构的硅酸钙晶体(托贝莫来石，5CaO·6SiO2·5H2O)具有比表面积大、反应位点多等优点，能够在原料搅拌过程中为普通硅源提供更多附着点。后续蒸压养护时，普通硅源在该球状晶体表面与钙源反应。同时，该球状晶体发挥晶种诱导作用，促使原料中普通硅源和普通钙源，及二者反应形成的无定型水化硅酸钙加速变成结晶度更高的托贝莫来石。同时，后续生成的托贝莫来石以该硅酸钙球状晶体为核心，形成交错搭接的片状结构，产生丰富孔隙，从而有效地降低了硅酸钙板的密度，实现轻质高强硅酸钙板的制备。
3、硅酸钙球状晶体加入硅酸钙板后，发挥晶种作用，能够激发硅钙渣等工业固废中硅源、钙源的活性，加快硅酸钙板中强度相(托贝莫来石)的生成速率。在相同的蒸养能耗下，制备出的硅酸钙板产品性能更高，而从推动硅酸钙板厂家的降本增效和硅酸钙板产品的提升。
4、由于硅酸钙球状晶体的晶种诱导作用，使硅酸钙板中形成的托贝莫来石相含量更高，使板材强度更好，从而硅酸钙板常用的增韧纤维可以从纸浆纤维改为秸秆、木屑等磨解纤维，进一步降低板材的成本，也为秸秆等废料再利用提供途径。
附图说明
图1为本发明实施例1中钙源与硅源在水热条件下合成的硅酸钙球状晶体形貌。
图2为本发明实施例1中钙源与硅源在水热条件下合成的硅酸钙球状晶体XRD图片。
图3为本发明实施例1中硅酸钙球状晶体硅酸钙板中的形貌。
图4为本发明对比例1中钙源和硅源在水热条件下合成的硅酸钙晶体形貌。
图5是本发明对比例2中钙源和硅源在水热条件下合成的硅酸钙晶体形貌。
图6是本发明对比例3中钙源和硅源在水热条件下合成的硅酸钙晶体形貌。
图7是本发明对比例4中钙源和硅源在水热条件下合成的硅酸钙晶体形貌。
图8是本发明对比例5中不添加硅酸钙球状晶体的硅酸钙板微观形貌。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：
①、称取硅灰120g(SiO2质量含量为95％)，氢氧化钙123g(纯度95％)，水4200g，置于水热反应釜中搅拌反应，搅拌速率为400rpm，温度180℃，压力为1.0MPa，反应3h；
②、水热反应的产物清洗、过滤后，置于80℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，待用；
③、称量硅钙渣544g(氧化钙质量含量为46％，二氧化硅质量含量为25％)、硅藻土105g，石膏80g、水泥80g，秸秆磨解的纤维100g，膨润土30g、膨胀蛭石30g，水2500g，水热反应产物80g搅拌均匀后，得到硅酸钙板浆料。
④、将浆料注入50cm×50cm模具中，置于50℃的鼓风烘箱中预养护4h，至浆料初步固化成型；
⑤、预养护成型的样板置于蒸养釜中，在180℃，1MPa条件下蒸压养护16h，得到样板；
⑥、蒸养好的样板经干燥、砂光、裁切后得到硅酸钙板。
实施例2：
本发明所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：
①、称取石英粉127g(SiO2质量含量为85％)，氧化钙93g(纯度90％)，水4200g，置于水热反应釜中搅拌反应，搅拌速率为400rpm，温度190℃，压力为1.2MPa，反应2h；
②、水热反应的产物清洗、过滤后，置于80℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，待用；
③、称量硅灰342g、电石渣447g(其中氧化钙质量含量为67％，二氧化硅质量含量为2％)，石膏150g、水泥150g，秸秆磨解的纤维200g，膨润土30g、硅灰石30g，水5000g，水热反应产物200g搅拌均匀后，得到硅酸钙板浆料。
④、将浆料注入50cm×50cm模具中，置于60℃的鼓风烘箱中预养护5h，至浆料初步固化成型；
⑤、预养护成型的样板置于蒸养釜中，在200℃，1.5MPa条件下蒸压养护8h，得到样板；
⑥、蒸养好的样板经干燥、砂光、裁切后得到硅酸钙板。
实施例3：
本发明所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：
①、称取硅灰120g(SiO2质量含量为90％)，氧化钙93g(纯度为90％)，水4200g，置于水热反应釜中搅拌反应，搅拌速率为400rpm，温度170℃，压力为0.8MPa，反应4h；
②、水热反应的产物清洗、过滤后，置于80℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，待用；
③、称量硅灰350g、氧化钙300g，石膏150g、水泥150g，秸秆磨解的纤维200g，膨润土30g、硅藻土30g，水5000g，水热反应产物200g搅拌均匀后，得到硅酸钙板浆料。
④、将浆料注入50cm×50cm模具中，置于50℃的鼓风烘箱中预养护6h，至浆料初步固化成型；
⑤、预养护成型的样板置于蒸养釜中，在190℃，1.3MPa条件下蒸压养护12h，得到样板；
⑥、蒸养好的样板经干燥、砂光、裁切后得到硅酸钙板。
对比例1
本发明所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：
①、称取硅灰120g(SiO2质量含量为95％)，氢氧化钙123g(纯度为95％)，水4200g，置于水热反应釜中搅拌反应，搅拌速率为400rpm，温度160℃，压力为0.6MPa，反应3h；
②、水热反应的产物清洗、过滤后，置于80℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，待用；
③、称量硅钙渣544g(氧化钙质量含量为46％，二氧化硅质量含量为25％)、硅藻土105g、石膏80g、水泥80g，秸秆磨解的纤维100g，膨润土30g、膨胀蛭石30g，水2500g，水热反应产物80g搅拌均匀后，得到硅酸钙板浆料。
④、将浆料注入50cm×50cm模具中，置于50℃的鼓风烘箱中预养护4h，至浆料初步固化成型；
⑤、预养护成型的8板置于蒸养釜中，在180℃，1MPa条件下蒸压养护16h，得到样板；
⑥、蒸养好的样板经干燥、砂光、裁切后得到硅酸钙板。
对比例2
本发明所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：
①、称取硅灰120g(SiO2质量含量为95％)，氢氧化钙123g(纯度为95％)，水4200g，置于水热反应釜中搅拌反应，搅拌速率为400rpm，温度200℃，压力为1.5MPa，反应3h；
②、水热反应的产物清洗、过滤后，置于80℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，待用；
③、称量硅钙渣544g(氧化钙质量含量为46％，二氧化硅质量含量为25％)、硅藻土105g、石膏80g、水泥80g，秸秆磨解的纤维100g，膨润土30g、膨胀蛭石30g，水2500g，水热反应产物80g搅拌均匀后，得到硅酸钙板浆料。
④、将浆料注入50cm×50cm模具中，置于50℃的鼓风烘箱中预养护4h，至浆料初步固化成型；
⑤、预养护成型的样板置于蒸养釜中，在180℃，1MPa条件下蒸压养护16h，得到样板；
⑥、蒸养好的样板经干燥、砂光、裁切后得到硅酸钙板。
对比例3
本发明所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：
①、称取硅灰120g(SiO2质量含量为95％)，氢氧化钙123g(纯度为95％)，水4200g，置于水热反应釜中搅拌反应，搅拌速率为400rpm，温度180℃，压力为1.0MPa，反应5h；
②、水热反应的产物清洗、过滤后，置于80℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，待用；
③、称量硅钙渣544g(氧化钙质量含量为46％，二氧化硅质量含量为25％)、硅藻土105g，石膏80g、水泥80g，秸秆磨解的纤维100g，膨润土30g、膨胀蛭石30g，水2500g，水热反应产物80g搅拌均匀后，得到硅酸钙板浆料。
④、将浆料注入50cm×50cm模具中，置于50℃的鼓风烘箱中预养护4h，至浆料初步固化成型；
⑤、预养护成型的样板置于蒸养釜中，在180℃，1MPa条件下蒸压养护16h，得到样板；
⑥、蒸养好的样板经干燥、砂光、裁切后得到硅酸钙板。
对比例4
本发明所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：
①、称取粉煤灰120g(SiO2质量含量为95％)，氢氧化钙123g(纯度为95％)，水4200g，置于水热反应釜中搅拌反应，搅拌速率为400rpm，温度180℃，压力为1.0MPa，反应3h；
②、水热反应的产物清洗、过滤后，置于80℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，待用；
③、称量硅钙渣544g(氧化钙质量含量为46％，二氧化硅质量含量为25％)、硅藻土105g，石膏80g、水泥80g，秸秆磨解的纤维100g，膨润土30g、膨胀蛭石30g，水2500g，水热反应产物80g搅拌均匀后，得到硅酸钙板浆料。
④、将浆料注入50cm×50cm模具中，置于50℃的鼓风烘箱中预养护4h，至浆料初步固化成型；
⑤、预养护成型的样板置于蒸养釜中，在180℃，1MPa条件下蒸压养护16h，得到样板；
⑥、蒸养好的样板经干燥、砂光、裁切后得到硅酸钙板。
对比例5
本对比例是基于实施例1设定，区别之处在于，硅酸钙板中未加入硅酸钙球状晶体：
①、称量硅钙渣544g(氧化钙质量含量为46％，二氧化硅质量含量为25％)、硅藻土105g，石膏80g、水泥80g，秸秆磨解的纤维100g，膨润土30g、膨胀蛭石30g，水2500g，搅拌均匀后得到硅酸钙板浆料。
②、将浆料注入50cm×50cm模具中，置于50℃的鼓风烘箱中预养护4h，至浆料初步固化成型；
③、预养护成型的样板置于蒸养釜中，在190℃，1MPa条件下蒸压养护16h，得到样板；
④、蒸养好的样板经干燥、砂光、裁切后得到硅酸钙板。
性能测试
XRD表征：采用日本理学Ultima VI型对实施例1制得的硅酸钙晶体进行表征，其结果如图2所示，制得的硅酸钙球状晶体与硅酸钙晶体PDF卡片的Tobermorite的峰位置相同，即为托贝莫来石结构，且杂峰数量少，说明本发明水热反应得到的托贝莫来石纯度高。
形貌测试：分别采用蔡司Sigma 300对实施例1及对比例1-5进行形貌测试。其中图3为实施例1中硅酸钙球状晶体硅酸钙板中的形貌，图1、图4-图7分别为本发明实施例1、对比例1-4中钙源与硅源在水热条件下合成的硅酸钙球状晶体形貌。
理化性能测试：采用海达万能力学试验机对实施例1-3及对比例1-5制备的硅酸钙板进行抗折强度、握螺钉力测试。结果如表1所示：
表1上述实施例与对比例中难燃刨花板的理化性能测试。
由实施例1和对比例1、对比例2、对比例3可以看出，水热反应温度对于硅酸钙板的力学性能有显著影响，结合电镜分析可以看出，合适的反应温度和反应时间，优质钙源和优质硅源形成的球状硅酸钙晶体结构完整(图1)，而反应温度降低，形成的硅酸钙球状晶体不完整(图4)，存在较多无定型结构的水化硅酸钙，对普通钙源和普通硅源的诱导作用有限。反应温度过高，形成的硅酸钙晶体呈短杆状交错搭接的结构(图5)，其结构完整，在蒸养条件下会诱导普通钙源和普通硅源形成类似的短杆状晶体。相较于片状的托贝莫来石晶体，该短棒的结构更加致密，且强度差，因此制得的板材密度更大，而抗折强度却低。此外，延长水热反应时间，形成的硅酸钙晶体呈纤维球状(图6)，该结构完整且致密，形态趋于稳定，对于普通硅源和钙源的诱导作用下降，因此对板材的力学性能提升有限，仅充当填充物存在于板材中，对硅酸钙板有一定的降密作用。
由实施例1和对比例4可以看出，以普通硅源粉煤灰代替优质硅源白硅灰，同样的水热条件下，粉煤灰中二氧化硅的晶格完整，晶格缺陷少，反应活性差，形成的球状晶体结构致密(图7)，对于普通硅源和普通钙源的诱导作用有限，同时其不具有中空轻质的结构，因为板材密度大，且力学性能较差。
由实施例1和对比例5可以看出，不添加硅酸钙球状晶体的硅酸钙板在相同的蒸养条件下，板材中的强度相主要为无定型的水化硅酸钙(图8)，其结构密实，结晶度低，强度差，因此板材的密度高，而抗折强度低。
Claims (10)
1.一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，以硅酸钙球状晶体为晶种，与硅源、钙源、辅料制成浆料，经预养护、蒸压养护及表面处理后制得硅酸钙板；
所述硅酸钙球状晶体为片状托贝莫来石组成的中空球状晶体，其晶体粒径不大于50微米。
2.根据权利要求1所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述硅酸钙球状晶体的制备方法，具体包括如下步骤：
选取硅源和钙源，与水混合搅拌，进行水热反应；待水热反应结束后将产物经后处理制得硅酸钙球状晶体；所述水热反应的温度为170～190℃，压力为0.8～1.3MPa，反应时间为1～4h。
3.根据权利要求2所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述硅酸钙球状晶体的制备方法中，所述硅源为硅灰、石英粉、纳米二氧化硅中的一种或多种组合，所述钙源为氢氧化钙或氧化钙。
4.根据权利要求2所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述硅酸钙球状晶体的制备方法中，硅源和钙源的硅钙摩尔比为1～1.2，硅源、钙源的总质量与水的质量比为1:15～30。
5.根据权利要求1所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)将硅源、钙源、辅料配好后，加入的硅酸钙球状晶体，一同搅拌均匀，得到浆料；
(2)将浆料注入模具中，经预养护成型为样板；样板经蒸压养护、表面处理后得到硅酸钙板。
所述步骤(1)中辅料为石膏、水泥、纤维、无机填料和水。
6.根据权利要求5所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中钙源为硅钙渣、电石渣、生石灰、熟石灰的一种或几种组合，所述步骤(1)中硅源为硅灰、石英粉、纳米二氧化硅、硅钙渣、粉煤灰、微硅粉、硅藻土的一种或几种组合。
7.根据权利要求5所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中纤维为以木质纤维为主要成分的有机质磨解后的产物，所述步骤(2)中无机填料为膨胀蛭石、膨润土、硅灰石中的一种及其组合。
8.根据权利要求5所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中各原料组分质量份数如下：硅源中SiO225～35份，钙源中含钙化合物24～30份，石膏8～15份，水泥8～15份，硅酸钙球状晶体5～20份，纤维5～20份，无机填料3～8份，水250～500份。
9.根据权利要求5所述一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中蒸压养护条件为180～200℃，压力1～1.5MPa，蒸压养护时间为8～16h。
10.一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板，其特征在于，所述应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板由权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310300870.XA CN116477914A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310300870.XA CN116477914A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116477914A true CN116477914A (zh) | 2023-07-25 |
Family
ID=87216872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310300870.XA Pending CN116477914A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116477914A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117585982A (zh) * | 2023-11-23 | 2024-02-23 | 浙江阿斯克建材科技股份有限公司 | 一种介孔结构硅酸钙保温材料的制备方法 |
-
2023
- 2023-03-21 CN CN202310300870.XA patent/CN116477914A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117585982A (zh) * | 2023-11-23 | 2024-02-23 | 浙江阿斯克建材科技股份有限公司 | 一种介孔结构硅酸钙保温材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0263723B1 (en) | A process for manufacture of fibre-reinforced shaped articles | |
| JP2001518867A (ja) | 建築用生成物 | |
| CN115215586A (zh) | 一种由电石渣湿磨固碳制备免蒸压加气混凝土砖的方法 | |
| CN114380518B (zh) | 一种拜耳法赤泥-磷石膏免烧胶凝材料及其制备方法 | |
| CN116477914A (zh) | 一种应用硅酸钙球状晶体制备的硅酸钙板及其制备方法 | |
| CN109180107B (zh) | 纤维水泥制品及其制备方法和应用 | |
| CN110963764A (zh) | 一种防水混凝土及其制备方法 | |
| CN114292043B (zh) | 一种托贝莫来石晶种诱导剂及制法、采用该诱导剂制备的加气混凝土及制法 | |
| US4334931A (en) | Method for producing asbestos free machinable calcium silicate high heat-resistant material | |
| CN116239361A (zh) | 一种应用硅酸钙纤维晶体制备的硅酸钙板及其制备方法 | |
| CN115650606A (zh) | 一种气硬性胶凝材料及其制备无机人造石的方法 | |
| JP5190399B2 (ja) | けい酸カルシウム板の製造方法 | |
| CN115432982B (zh) | 一种加气混凝土的制备方法 | |
| CN114890809A (zh) | 一种钢渣基高固碳量免蒸压型加气混凝土及其制备方法 | |
| CN114988784B (zh) | 一种硅酸钙板及其制备方法 | |
| CN114988835A (zh) | 一种电石渣基高固碳量免蒸压型加气混凝土及其制备方法 | |
| CN115259823B (zh) | 一种轻质高强低导热系数加气混凝土及其制备方法 | |
| CN113929425B (zh) | 一种建筑砌块及其制备方法 | |
| CN113683375B (zh) | 一种石膏基3d打印砂浆及其制备方法 | |
| CN108793871B (zh) | 一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板及其制备方法 | |
| JP3448121B2 (ja) | 軽量無機質板の製造方法 | |
| KR950009996B1 (ko) | 규산칼슘계 인조목재 및 그의 제조방법 | |
| CN115432967B (zh) | 一种基于高韧性水泥基人造石及其制备方法 | |
| CN115724612B (zh) | 一种硅酸钙板激活剂及其在硅酸钙板制备中的应用 | |
| JP4886196B2 (ja) | 軽量無機質板の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |