CN118061330A - 工业固体废料制作耐火板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业固体废料制作耐火板的制备方法，属于建筑材料制备技术领域，包括以下步骤：S1、浆料制备；S2、初定型；S3、板坯制备；S4、静养及脱模；S5、高温养护；在步骤S2中，初定型模具设于输送机上；初定型模具包括边框架和顶架，边框架和顶架上均包覆有网孔式毛布；顶架挤压边框架内的浆料实现浆料的过滤脱水。本发明提供的工业固体废料制作耐火板的制备方法，通过将混合后的浆料进行初定型和脱水，降低了浆料中的含水量，使进入主模具中的浆料在保证其流动性的同时，减少了浆料中的含水率，从而降低了后续静养的时间和提高了静养的效率，进而提高了耐火板的强度。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料制备技术领域，更具体地说，是涉及一种工业固体废料制作耐火板的制备方法。
背景技术
耐火材料是指耐火温度不低于1580℃的材料，一般为由无机非金属材料构成的材料和制品，被广泛的应用在冶金、化工、石油、机械制造等领域。
冶金废渣(高炉渣、有色金属渣、铁矿渣、钢渣)、燃料废渣(煤渣、煤矸石、粉煤灰、页岩灰)、化工废渣(硫酸渣、炼油碱渣、磷渣、盐泥、橡胶碎屑)、工业尾矿等工业固体废弃物中含有大量的SiO2、AI2O3、CaO、Fe2O3、MgO、SO3、K2O、Na2O等成分，还含有重金属元素，如铬、铜、银、砷、镉等有毒物。工业固体废弃物流动性不大，但数量大，种类多，成分复杂，处理起来相当困难。
目前，市场上出现将工业固体废弃物作为生产耐火板/砖的原材料，即将工业固体废弃物作为防火基材在破碎和混合后形成浆液，然后将糊状的防火材料倒入模具内，然后挤压/滚压成型、凝固、进入烘干房内烘干、切边、包装后即可成品。这种防火板强度不高、脆弱、容易碎裂。为提高防火板的强度，有的防火板内增加金属层，但其金属层与防火材料之间采用粘合剂粘合，防火板经多次冲击或震荡后，其粘合部位容易开裂，安全性能不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业固体废料制作耐火板的制备方法，旨在提高防火板的强度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种工业固体废料制作耐火板的制备方法，包括：
S1、浆料制备：将原材料按比例混合并投入搅拌机内搅拌混合形成浆料；
S2、初定型：将浆料定量灌注于初定型模具内，通过挤压使浆料脱水初步定型；
S3、板坯制备：将初定型模具内的浆料移至主模具内定型制作半成品的板坯；
S4、静养及脱模：板坯在进入静养区养护后进行脱模和切割；
S5、高温养护：将切割后的板坯放入高温养护窑进行高温养护得到成品；
在步骤S2中，初定型模具设于输送机上；初定型模具包括边框架和顶架，边框架和顶架上均包覆有网孔式毛布；顶架挤压边框架内的浆料实现浆料的过滤脱水。
作为本申请另一实施例，在步骤S2中，沿输送机的长度方向依次设置有注浆工位、抹平工位、脱水工位和脱模出料工位；输送机上的边框架借助翻转网板转动设置，并于脱模出料工位处翻转排料，将初定型模具内的浆料翻转至送料设备中，并由送料设备输送至主模具的上方，且初定型模具的容量大于主模具的容量。
作为本申请另一实施例，在步骤S2中，初定型模具的边框架内注浆并抹平后移动至脱水工位，被脱水工位上方的顶架向下挤压，浆料中的水分可通过初定型模具的网孔式毛布渗出，完成浆料的初步脱水定型。
作为本申请另一实施例，在步骤S2中，输送机依次经过四个工位后水平移动复位，在复位过程中经高压水枪冲洗；冲洗水经输送机下方的回收槽回收并输送至步骤S1中的搅拌机内。
作为本申请另一实施例，在步骤S2中，在浆料注浆前进行浆料浓缩，将混合完成的浆料自搅拌机的出料口排入至输料机内，并向输料机内通入高速流动的空气，使空气与浆料充分接触以减少浆料中的水分。
作为本申请另一实施例，输料机采用螺旋输料机，螺旋输料机横向输送浆料，并在输送过程中不断搅拌浆料保证其混合均匀度；通入输料机内的空气的流动方向与浆料的移动方向相反。
作为本申请另一实施例，在步骤S3中，浆料填充至主模具内通过滚筒成型机构制作板坯时，同步向主模具内水平扦插至少一个金属网板，金属网板位于浆料的中部。
作为本申请另一实施例，在步骤S3中，浆料填充前在主模具的上下两侧增设置纤维网；金属网板扦插在两侧的纤维网之间。
作为本申请另一实施例，在步骤S4中，板坯在静养区养护时利用高温养护窑所回收的高温蒸汽升温。
本发明提供的工业固体废料制作耐火板的制备方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明工业固体废料制作耐火板的制备方法，通过将混合后的浆料进行初定型和脱水，降低了浆料中的含水量，使进入主模具中的浆料在保证其流动性的同时，减少了浆料中的含水率，从而降低了后续静养的时间和提高了静养的效率，进而提高了耐火板的强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的工业固体废料制作耐火板的制备方法的工艺流程示意图；
图2为本发明实施例提供的填料在灌注过程中渗透效果示意图；
图3为本发明实施例提供的填料与金属网板渗透效果示意图。
图中：1、浆料；2、填料；3、金属网板；4、灌注管。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
请参阅图1，现对本发明提供的工业固体废料制作耐火板的制备方法进行说明。所述工业固体废料制作耐火板的制备方法，包括以下步骤：
S1、浆料制备：将原材料按比例混合并投入搅拌机内搅拌混合形成浆料；
S2、初定型：将浆料定量灌注于初定型模具内，通过挤压使浆料脱水初步定型；
S3、板坯制备：将初定型模具内的浆料移至主模具内定型制作半成品的板坯；
S4、静养及脱模：板坯在进入静养区养护后进行脱模和切割；
S5、高温养护：将切割后的板坯放入高温养护窑进行高温养护得到成品；
在步骤S2中，初定型模具设于输送机上；初定型模具包括边框架和顶架，边框架和顶架上均包覆有网孔式毛布；顶架挤压边框架内的浆料实现浆料的过滤脱水。
本发明提供的工业固体废料制作耐火板的制备方法，与现有技术相比，通过将混合后的浆料进行初定型和脱水，降低了浆料中的含水量，使进入主模具中的浆料在保证其流动性的同时，减少了浆料中的含水率，从而降低了后续静养的时间和提高了静养的效率，进而提高了耐火板的强度。
可选的，在步骤S1中，选取工业固体废料作为原材料，将其球磨筛分后选用粒径在2mm以下的铬渣、煤矸石、粉煤灰、废石膏、石英尾砂、刚玉渣、铝型材厂工业污泥、高磷尾矿、工业铁尾矿等材料按重量份配比后进行混合搅拌制成初混浆料。在初混浆料中增加水泥、沙子等材料制备出浆料，浆料混合时间不少于30Min。在浆料混合完成后进行步骤S2，将浆料进行初定型。
在步骤S2中，首先将混合好的浆料定量灌注于输送机上的初定型模具内，初定型模具的边框架及其内部的网孔式毛布用于承载浆料，且网孔式毛布具有渗水间隙，部分水分可直接由网孔式毛布吸收渗透；且在脱水过程中，包裹有网孔式毛布的顶架在外力作用的驱动向下挤压浆料，使浆料在多个方向上所受压力一致，浆料在挤压的作用下会实现挤压脱水，减少进入主模具内的浆料的含水量。具体地，输送机包括导轨和承载架体，边框架设于承载架体上。边框架包括多个边杆，在边杆的内侧粘附固定网孔式毛布，网孔式毛布覆盖整个边框架，形成渗水用的网兜结构。网兜结构在浆料的重力和挤压作用下会有一部分水分渗透至网孔式毛布内。
在浆料第一次脱水后，将其倒入步骤S3的主模具内，并在主模具内定型和养护形成板坯；最后进行高温高压养护制成成品。
针对步骤S2的初定型，初定型模具的边框架固定在输送机上，沿输送机的长度方向依次设置有注浆工位、抹平工位、脱水工位和脱模出料工位；输送机上的边框架借助翻转网板转动设置，并于脱模出料工位处翻转排料，将初定型模具内的浆料翻转至送料设备中，并由送料设备输送至主模具的上方，且初定型模具的容量大于主模具的容量，以保证初定型所用浆料量在排水后满足主模具的容量，主模具所用余料返回至步骤S1中的搅拌机内。
边框架位于输送机端部的注浆工位时进行浆料的灌注，在注浆后，边框架携带浆料依次经过抹平工位、脱水工位和脱模出料工位。
抹平工位处是将注入的浆料进行振捣和刮板抹平，使浆料的上端面平整。可选的，在抹平工位处的上方设置有可移动的刮板，刮板反复水平移动，将浆料的上端面刮平。
初定型模具的边框架内注浆并抹平后移动至脱水工位，被脱水工位上方的顶架向下挤压，浆料中的水分可通过初定型模具的网孔式毛布渗出，完成浆料的初步脱水定型。具体地，脱水工位上设置有顶架，顶架向下移动至边框架的上部并挤压边框架内的浆料促进浆料中的水分被吸收至网孔式毛布内并自网孔式毛布排出。脱模出料工位处将边框架翻转同时浆料至边框架内翻出至主模具或成型滚筒进料处。网孔式毛布的上下两侧均设刮水板。刮水板用于将网孔式毛布外侧的水刮掉。脱水后的浆料的含水率在90％-95％。
输送机的承料部位可翻转设置有网板，即输送机的承载架体上安装有网板，边框架固定在网板上，网板在随输送机移动至脱模出料工位处翻转，并将边框架内的浆料翻出完成卸料。且网板的设置可以保证网孔式毛布所吸收的水分可以及时排出。
在步骤S2中，输送机依次经过四个工位后水平移动复位，在复位过程中经高压水枪冲洗；冲洗水经输送机下方的回收槽回收并输送至步骤S1中的搅拌机内。具体地，输送机水平移动复位，在输送机水平移动复位过程中需要高压水枪冲洗；输送机的下方留有回收槽，用于收集脱出的水分，并将水分重新输送至步骤S1中的搅拌机内；输送机设有至少两条并排的工作线，两个并排输送机工作线交替前进；当一个工作线前进时，另一个工作线复位并经高压水枪冲洗；每个工作线均设有四个工位。
输送机的两条并排的工作线交替前进。在每个工作线上至少具有一个网板及边框架。
在步骤S2中，在浆料注浆前进行浆料浓缩，将混合完成的浆料自搅拌机的出料口排入至输料机内，并向输料机内通入高速流动的空气，使空气与浆料充分接触以减少浆料中的水分。
混合浆料自搅拌机的出口排出后进入输料机内，混合浆料通过输料机并随着输料机的输送不断搅拌，混合浆料通过输料机的过程中与高度流动的空气混合，使空气和浆料接触并携带一部分浆料中的水分，以达到浆料浓缩的目的。浆料浓缩后，浆料中的水分减少但保持可流动状态。浆料中的水分含量处于95％-98％。
具体地，输料机采用螺旋输料机，螺旋输料机横向输送浆料，并在输送过程中不断搅拌浆料保证其混合均匀度；通入输料机内的空气的流动方向与浆料的移动方向相反。
通入输料机内的空气的温度根据浆料的原材料设定，空气温度在30℃-50℃。
在一些可能的实施例中，在步骤S3中，浆料填充至主模具内制作板坯时，同步向主模具内水平扦插至少一个金属网板，金属网板位于浆料的中部。
为提高防火板的强度，在防火板内部增加金属网板，金属网板可在浆料浇注至主模具后再扦插进浆料的中部，并使其随浆料的凝固而与浆料形成一体结构，避免后期开裂。金属网板具有一定的刚度和韧度，同时其自身的网孔增加了金属网板和浆料的连接强度。可选的，金属网板为钢筋被加工成网状结构，且钢筋与钢筋之间通过碰焊处理。
金属网板还可以在浆料浇注过程中放入。
当在主模具内放置一个金属网板时，在主模具内首先填充一半的浆料，然后水平放置金属网板，最后在金属网板上方填充另一半浆料。当在主模具内放置多个金属网板时，主模具浆料分次填充即可。
在一些可能的实施例中，如图2所示，当填充完成后，在主模具上方自上而下插入灌注管4，灌注管4为金属管。灌注管4为底部封堵且侧壁开设多个灌注孔的直管，灌注管4自上而下插入浆料1中，并自金属网板3的网孔中穿过，灌注管4的底部与浆料1的底部保留至少10mm的距离。
在灌注管4的上端连接高压灌注系统，用于向灌注管4内灌注填料2，填料2采用胶粘剂。胶粘剂为环氧树脂胶粘剂、不饱和聚酯树脂胶粘剂、丙烯酸树脂胶粘剂等其中的一种或多种。
填料2在高压灌注系统的作用下进入灌注管4内，并由灌注管4侧壁上的灌注孔渗出，填料2在高压作用下不断呈放射性渗入浆料1中。在灌注压力达到设定要求时,将灌注管4拔出并向留下的孔内继续灌注填料2，直至填料2距离孔口的上端面为10-20mm；最后向孔内继续填入浆料1直至填平。最后通过成型滚筒压平。
可选的，针对填料2的部分进行高温挤压，在高温作用下，填料2发生一定的膨胀，填料2向外侧膨胀过程中挤压浆料1并向浆料1中继续渗透；此外位于金属网孔内侧的填料2在膨胀的作用下抵在金属网孔的侧壁上甚至包裹金属网孔的侧壁，形成直径自中间粗两端细的柱形结构，如图3所示。而渗透至浆料1中的填料2会形成放射状结构，从而增加了板坯的强度。
当金属网板3为多个时，填料2在金属网板3处膨胀较大，形成葫芦状结构。可选的，金属网板3为六边形板。
灌注管4可间隔设置有多个，多个灌注管4均匀分布。灌注管4灌注完成后，将灌注管4取出，并向灌注区域填充浆料1，封口平整。
在步骤S3中，浆料填充前在主模具的上下两侧增设置纤维网；金属网板扦插在两侧的纤维网之间。纤维网可采用麻绳等材质制成，纤维网设于浆料内并靠近前后两侧，纤维网用于增加板坯的韧度和强度，以及可以减少其开裂。
初定型后的浆料浇注至主模具或者通过成型滚筒成型，在成型过程中加入纤维网，当浆料在主模具中处于稳定状态后扦插金属网板。金属网板的四个边与主模具的边缘均留有间隙，便于后期的板坯边缘切割。
在一些可能的实施例中，在步骤S4中，板坯在静养区养护时当环境温度不能维持静养温度需求时，可利用高温养护窑所回收的高温蒸汽升温。静养区的温度保持在20℃，养护时间不低于2h。
板坯在静养结束后进行拔钎和脱模，由拔钎行车将框架从主模具内拔出。
脱模后的板坯其边缘需要切割处理。切割前对主模具进行脱模，主模具经摩擦轮传送至空翻脱模机下，空翻脱模机将主模具翻转90°，拆除后的主模具沿轨道返回。脱模后的板坯首先经过侧面切割，将坯体两侧刮平、铣槽坯体继续行走至水平切割机及垂直切割机进行切割后。坯体经过纵切、横切等工序实现坯体六面切割达到设定规格。边角料回收后经废料搅拌机制成废料浆。废料浆储存后可以与原料配合二次使用。
切割后的板坯输送至蒸压釜内利用蒸汽进行高温高压养护，养护时间不低于9h。蒸压釜内的蒸汽回收至蒸汽罐内，用于静养或烘干机上。
具体地，装载好坯体的蒸养小车通过编组转运装置运输至编组区等待编组入釜；编组好的小车通过入釜引机，缓慢稳当的将板坯运输至蒸养釜内，进行190℃高温1.3MP高压的蒸压。蒸压釜内的尾气经管道送至静养区使用。
板坯在蒸压养护阶工序中可分为四个阶段进行：排出蒸压釜内空气、升温升压阶段、恒温恒压阶段、降压降温阶段。
排除蒸压釜内空气是为了提高蒸汽的放热系数，减少传热阻力，增加蒸汽量，提高蒸汽压力、增加釜内蒸汽温度，以加速制品的养护。排除釜内空气使用的方法有三种，即排气法、抽真空法、早期快速升压法，一般采取抽真空的方法。抽真空法是在高压釜通蒸汽前利用水环式等类型真空泵将釜内空气抽出，使釜内真空度达到152～304mm汞柱，即表压为-0.08～-0.06Mpa，同时也可以抽出板坯表面孔隙内的空气，形成一种负压状态，使养护介质接近于纯饱和蒸汽，从而使制品的受热速度最快，温度最高。
升温升压阶段主要是指通蒸汽至釜内，蒸汽与制品达到规定的压力、温度的这一过程。在这一阶段中，为避免釜内蒸汽、板坯表面和板坯内部三者温差过大而造成因板坯表面与内部温差不一致而产生裂纹，必须控制升温速度，因此升温速度不能太快，一般控制在1.5～2h为宜。
恒温恒压阶段主要是指蒸压釜内从达到规定的最高压力和温度开始至开始降温降压这段时间，为了保证水化反应的正常进行，使板坯有足够的强度，必须控制板坯养护的蒸汽压力最低要达到0.8Mpa，最高可达1.5Mpa，恒温恒压时间为4～6h。
降压降温阶段是开始排放釜内蒸汽降温降压至制品出釜阶段。这一阶段为避免出现由于压差和温差过大所造成的制品暴裂、酥松及强度下降，降温降压速度也不能太快，一般控制在1.5～2h。
蒸养釜的冷凝水收集可用于废料搅拌、原料搅拌回收利用；蒸养釜的预热可用于原料烘干和静养升温用。
在步骤S5中，板坯在经高温养护后根据不同产品需求，部分产品需进行异形切割。对异形切割和成品入库过程产生的底皮边角料进行收集，由锤式破碎机破碎后，经皮带机送至料斗内，精确计量后，由皮带机输送至湿式球磨机进行研磨，研磨好的料浆通过出料口进入制浆池，由制浆池泵送至储浆罐内储存待用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、浆料制备：将原材料按比例混合并投入搅拌机内搅拌混合形成浆料；
S2、初定型：将浆料定量灌注于初定型模具内，通过挤压使浆料脱水初步定型；
S3、板坯制备：将初定型模具内的浆料移至主模具内定型制作半成品的板坯；
S4、静养及脱模：板坯在进入静养区养护后进行脱模和切割；
S5、高温养护：将切割后的板坯放入高温养护窑进行高温养护得到成品；
在步骤S2中，初定型模具设于输送机上；初定型模具包括边框架和顶架，边框架和顶架上均包覆有网孔式毛布；顶架挤压边框架内的浆料实现浆料的过滤脱水。
2.如权利要求1所述的工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，沿输送机的长度方向依次设置有注浆工位、抹平工位、脱水工位和脱模出料工位；输送机上的边框架借助翻转网板转动设置，并于脱模出料工位处翻转排料，将初定型模具内的浆料翻转至送料设备中，并由送料设备输送至主模具的上方，且初定型模具的容量大于主模具的容量。
3.如权利要求2所述的工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，初定型模具的边框架内注浆并抹平后移动至脱水工位，被脱水工位上方的顶架向下挤压，浆料中的水分可通过初定型模具的网孔式毛布渗出，完成浆料的初步脱水定型。
4.如权利要求2所述的工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，输送机依次经过四个工位后水平移动复位，在复位过程中经高压水枪冲洗；冲洗水经输送机下方的回收槽回收并输送至步骤S1中的搅拌机内。
5.如权利要求2所述的工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，在浆料注浆前进行浆料浓缩，将混合完成的浆料自搅拌机的出料口排入至输料机内，并向输料机内通入高速流动的空气，使空气与浆料充分接触以减少浆料中的水分。
6.如权利要求5所述的工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，输料机采用螺旋输料机，螺旋输料机横向输送浆料，并在输送过程中不断搅拌浆料保证其混合均匀度；通入输料机内的空气的流动方向与浆料的移动方向相反。
7.如权利要求1所述的工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，浆料填充至主模具内通过滚筒成型机构制作板坯时，同步向主模具内水平扦插至少一个金属网板，金属网板位于浆料的中部。
8.如权利要求7所述的工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，浆料填充前在主模具的上下两侧增设置纤维网；金属网板扦插在两侧的纤维网之间。
9.如权利要求1所述的工业固体废料制作耐火板的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，板坯在静养区养护时利用高温养护窑所回收的高温蒸汽升温。
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