CN104987019A - 一种轻质粉煤灰基硅铝酸钠板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质粉煤灰基硅铝酸钠板及其制备方法,本发明的板材由硅铝质固体废弃物、易分散纤维、碱性激发剂、硬脂酸钙、高效减水剂等组成。各原料由以下质量配比组成:硅铝质固体废弃物50~80wt.%,纤维1~10wt.%,碱性激发剂20~40wt.%,硬脂酸钙0.1~1wt.%,高效减水剂0.1~1wt.%,其中固体废弃物中粉煤灰占70~100wt.%。经混料、搅拌、浇注、真空干燥、低温养护、脱模、切割、打磨工艺制备而成,该工艺无需石灰、水泥原料,无需高温高压,常压、低温(60-80℃)养护制成,利用了固体废弃物,降低了成本,提高了安全生产能力和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种轻质粉煤灰基硅铝酸钠板材料及其制备方法。
技术背景
随着世界能源的不断消耗,各国日益重视节约能源,建筑节能也日趋成为各国政府关注的焦点之一。建筑行业消耗大量资源、能源,也会产生固体废弃物、污水、噪音等。建筑节能是减轻环境污染、解决能源危机的重要途径之一,建筑能耗占社会总能耗30%左右。据估计2020年全国建筑面积将达到2000年的2倍。国内现有住宅面积约400亿m2,其中达到建筑节能设计标准的不足2亿m2,约占0.5%,新建住宅也只有15%达到节能标准,城镇符合建筑节能标准的建筑不足总数的3%。到2020年,全社会的建筑节能达到65%。
当前我国硅酸钙板使用的原材料种类繁多,性能层次不齐。原材料中基本都要使用石英粉、硅藻土等硅质材料及石灰、电石泥、水泥等钙质材料,高温(120~200℃)、高压(0.8~1.2MPa)蒸汽养护,成本高、存在安全隐患、天然资源利用多、固体废弃物资源利用少。近几年,由于石灰的乱采乱伐,对环境污染的影响,国家逐渐限制石灰的开采与使用。当前,迫切需要一种低成本、环保、综合利用固体废弃物且能代替硅酸钙板的板材技术的诞生。
发明内容
为了降低硅铝酸钠板生产的能耗和减少石灰、水泥等天然和高耗能资源的使用,本发明提供了一种制备工艺简单,性能稳定,常压、低温养护的轻质粉煤灰基硅铝酸钠板及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明的轻质粉煤灰基硅铝酸钠板的原料,包括硅铝质固体废弃物、纤维、碱性激发剂、硬脂酸钙、高效减水剂。
所述硅铝质固体废弃物50~80wt.%,所述纤维占1~10wt.%,所述碱性激发剂占20~40wt.%,硬脂酸钙0.1~1wt.%,高效减水剂0.1~1wt.%。所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH。
本发明的轻质粉煤灰基硅铝酸钠板包括以下质量配比的原料:
所述硅铝质固体废弃物:粉煤灰占70~100wt.%,其他固体废弃物占0~30%,包括矿渣、钢渣、赤泥、炉渣、镁渣、石棉尾矿酸浸渣、碱渣的一种或几种的混合。
所述纤维:占总质量的1~10wt.%,为聚丙烯纤维、聚酯纤维、木质素纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维等易分散纤维。
所述碱性激发剂:占总质量的20~40wt.%,包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水;模数为1.0~2.0,质量浓度为15~40wt.%;
在反应原料混合时,需外加一定量的水,使H2O/Na2O的摩尔比为10~20;
所述粉煤灰SiO2的质量含量≥50wt.%,Al2O3质量含量≥20wt.%,Fe2O3质量含量≤5wt.%,含碳量≤5wt.%,烧失量≤10wt.%;
其他硅铝质固体废弃物的粒径为10μm≤D50≤100μm,颗粒细度为0.080mm筛筛余≤12~25%,含碳量≤5%,烧失量≤10%;
养护温度为60~80℃,养护时间为1~24h;
本发明的上述轻质粉煤灰基硅铝酸钠板的制备方法,包括步骤:
(1)混合搅拌
将硅铝质固体废弃物、硬脂酸钙、碱性激发剂与水混合,再与纤维混合搅拌得到料浆,搅拌时间为1~10min;
(2)浇注
将所述料浆浇注到模具中,调节浇注扩散度,使其为15%;
(3)真空干燥
浇注完成后,将模具放入真空干燥箱,在30~40℃、0.01~0.1atm真空度下,所述模具中的料浆排气、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体,坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束真空干燥,干燥时间为1~4h;
(4)低温干燥养护
将干燥箱调至60~80℃温度环境下养护,养护时间为1~24h;
(5)脱模切割
脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料,即得到所述轻质粉煤灰基硅铝酸钠板成品。
本发明制备工艺简单,性能优良、稳定,常压、低温养护,成本较低。
具体实施方式
本发明一实施例给出了一种轻质粉煤灰基硅铝酸钠板,主要由以下原料制成:硅铝质固体废弃物、纤维、碱性激发剂、硬脂酸钙、高效减水剂等,其中硅铝质固体废弃物占50~80wt.%,纤维占1~10wt.%,硬脂酸钙0.1~1wt.%,高效减水剂0.1~1wt.%。所述硅铝质固体废弃物:粉煤灰占70~100wt.%,其他固体废弃物占0~30%,包括矿渣、钢渣、赤泥、炉渣、镁渣、石棉尾矿酸浸渣、碱渣的一种或几种的混合。所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH,占20~40wt.%。各种原料的性能要求:
碱性激发剂:水玻璃的模数为2.0~3.5,激发剂的模数在1.0~2.0,,或者其他模数,质量浓度在15~40wt.%;
所述粉煤灰SiO2的质量含量≥50wt.%,Al2O3质量含量≥20wt.%,Fe2O3质量含量≤5wt.%,含碳量≤5wt.%,烧失量≤10wt.%;
其他硅铝质固体废弃物的粒径为10μm≤D50≤100μm,颗粒细度为0.080mm筛筛余≤12~25%,含碳量≤5%,烧失量≤10%;
本发明另一实施例给出了上述轻质粉煤灰基硅铝酸钠板的制备方法,包括:
(1)碱性激发剂制备
选择钠(钾)水玻璃和NaOH/KOH为原料,将NaOH/KOH溶解在水中,控制摩尔浓度在5~15mol/L;选择钠(钾)水玻璃,控制模数为2~3.5;将二者混合,控制混合物的总体模数在1.0~2.0;搅拌1~10min,置于塑料容器,静置12~48h。
(2)混合搅拌
将粉煤灰、硬脂酸钙、碱性激发剂与水混合,再与纤维混合搅拌得到料浆,搅拌时间为1~10min,可以搅拌1、3、5、7、10min等,直至搅拌均匀;
(3)浇注
将料浆浇注到模具中,调节浇注扩散度在15%左右;
(4)预养护
模具放入干燥箱后,在30~40℃,可以是30、35、40℃;0.01~0.1atm下,可以是0.01、0.03、0.05、0.07、0.1atm下;料浆排气、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体,坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束干燥,干燥时间在1~4h,可以是1、2、3、4h等;
(5)常压低温养护
将干燥箱调至温度60~80℃环境下,可以是60、70、80℃等;养护时间为1~24h,可以是1、4、8、12、16、20、24h;
(6)脱模切割
脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料,即得到所述轻质粉煤灰基硅铝酸钠板成品。
本发明得到的轻质粉煤灰基硅铝酸钠板的性能参数是:
序号 | 性能指标 | 预期结果 |
1 | 密度等级 | D0.8-D1.1 |
2 | 干表观密度(kg/m3) | 900-1200 |
3 | 抗折强度(MPa) | 5-8 |
4 | 含水率(%) | 1.4~5.0 |
5 | 热收缩率(mm/m) | ≤0.5 |
6 | 导热系数[W/(m·K)] | ≤0.25 |
7 | 湿胀率(%) | ≤0.25 |
实施例一:
量取钠水玻璃145g,模数为3.21,密度为1.38g/ml;称取124g NaOH和502g水混合均匀,放置24小时,作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰1122g,纤维224g,硬脂酸钙11.2g。
将液体碱性激发剂与固体原料混合,搅拌均匀后加入纤维,搅拌5min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,40℃,0.1atm下,真空干燥4h。
在70℃温度环境的烘干箱内,养护8h,
脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。得到成品。
所得样品在7天后测得的容重为900kg/m3,抗折强度5.6MPa(7d),导热系数为0.156W/(m·K)
实施例二:
量取钠水玻璃116g,模数为3.21,密度为1.38g/ml;称取99g NaOH和502g水混合均匀,放置24小时,作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰898g,矿渣224g,纤维224g,硬脂酸钙11.2g。
将液体碱性激发剂与固体原料混合,搅拌均匀后加入纤维,搅拌5min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,40℃,0.1atm下,真空干燥4h。
在70℃温度环境的烘干箱内,养护8h,
脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。得到成品。
所得样品在7天后测得的容重为920kg/m3,抗折强度6.2MPa(7d),导热系数为0.175W/(m·K)
实施例三:
量取钠水玻璃109g,模数为3.21,密度为1.38g/ml;称取93g NaOH和537g水混合均匀,放置24小时,作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰841g,钢渣361,纤维180g,硬脂酸钙12.0g。
将液体碱性激发剂与固体原料混合,搅拌均匀后加入纤维,搅拌5min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,40℃,0.1atm下,真空干燥4h。
在70℃温度环境的烘干箱内,养护8h,
脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。得到成品。
所得样品在7天后测得的容重为970kg/m3,抗折强度6.3MPa(7d),导热系数为0.201W/(m·K)
实施例四:
量取钠水玻璃109g,模数为3.21,密度为1.38g/ml;称取93g NaOH和537g水混合均匀,放置24小时,作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰841g,炉渣361,纤维180g,硬脂酸钙12.0g。
将液体碱性激发剂与固体原料混合,搅拌均匀后加入纤维,搅拌5min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,40℃,0.1atm下,真空干燥4h。
在70℃温度环境的烘干箱内,养护8h,
脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。得到成品。
所得样品在7天后测得的容重为950kg/m3,抗折强度5.8MPa(7d),导热系数为0.183W/(m·K)
实施例五:
量取钠水玻璃168g,模数为3.21,密度为1.38g/ml;称取143g NaOH和645g水混合均匀,放置24小时,作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰1298g,碱渣144g,纤维144g,硬脂酸钙14.4g。
将液体碱性激发剂与固体原料混合,搅拌均匀后加入纤维,搅拌5min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,40℃,0.1atm下,真空干燥4h。
在70℃温度环境的烘干箱内,养护8h,
脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料,得到成品。
所得样品在7天后测得的容重为1100kg/m3,抗折强度6.8MPa(7d),导热系数为0.223W/(m·K)。
实施例六
量取钠水玻璃159g,模数为3.21,密度为1.38g/ml;称取135g NaOH和783g水混合均匀,放置24小时,作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰1226g,赤泥525g,纤维88g,硬脂酸钙17.5g。
将液体碱性激发剂与固体原料混合,搅拌均匀后加入纤维,搅拌5min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中,40℃,0.1atm下,真空干燥4h。
在70℃温度环境的烘干箱内,养护8h,
脱模,使用切割机进行切割,去除多余底料和顶料。得到成品。
所得样品在7天后测得的容重为1200kg/m3,抗折强度7.3MPa(7d),导热系数为0.235W/(m·K)
本发明的轻质粉煤灰基硅铝酸钠板以粉煤灰、纤维为主要原料,结合其他固体废弃物,制作工艺简单、性能可靠,稳定性好。产品可用作内外墙装饰板、保温板、隔音板、绝热板等。
以上所述,仅为本发明优化的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种轻质粉煤灰基硅铝酸钠板,其特征在于,所述硅铝酸钠板包括固体废弃物、纤维、碱性激发剂、硬脂酸钙、高效减水剂。
2.根据权利要求1所述的轻质粉煤灰基硅铝酸钠板,其特征在于,所述硅铝质固体废弃物占50~80wt.%;所述纤维是易分散纤维,占1~10wt.%;所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH,所述高效减水剂是聚羧酸高效减水剂。
3.根据权利要求2所述的轻质粉煤灰基硅铝酸钠板,其特征在于,包括以下质量配比的原料:
所述硅铝质固体废弃物:粉煤灰占70~100wt.%,其他固体废弃物占0~30%,包括矿渣、钢渣、赤泥、炉渣、镁渣、石棉尾矿酸浸渣、碱渣的一种或几种的混合。
所述碱性激发剂:占总质量的20~40wt.%,包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水;模数为1.0~2.0,质量浓度为15~40wt.%。
所述纤维:占总质量的1~10wt.%,为聚丙烯纤维、聚酯纤维、木质素纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维等易分散纤维。
4.根据权利要求2所述的轻质粉煤灰基硅铝酸钠板,其特征在于,在反应原料混合时,需外加一定量的水,使H2O/Na2O的摩尔比为10~20;
所述粉煤灰SiO2的质量含量≥50wt.%,Al2O3质量含量≥20wt.%,Fe2O3质量含量≤5wt.%,含碳量≤5wt.%,烧失量≤10wt.%;
其他硅铝质固体废弃物的粒径为10μm≤D50≤100μm,颗粒细度为0.080mm筛筛余≤12~25%,含碳量≤5%,烧失量≤10%;
所述碱性激发剂中包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水,模数为1.0~2.0,质量浓度为15~40wt.%;
真空干燥温度为30~40℃,真空度为0.01~0.1atm,干燥时间为1~4h;
低温养护温度为60~80℃,养护时间为1~24h。
5.一种轻质粉煤灰基硅铝酸钠板的制备方法,其特征在于,包括以下制备过程:
将硅铝质固体废弃物、碱性激发剂、硬脂酸钙与水混合,与纤维混合搅拌得到料浆,搅拌时间为1~10min;
将所述料浆浇注到模具中,调节浇注扩散度,使其为15%;
浇注完成后,将模具放入真空干燥箱,在30~40℃、0.01~0.1atm的真空度下,所述模具中的料浆排气、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体,坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束真空干燥,干燥时间为1~4h;
将干燥箱温度调至60-80℃环境下,养护时间为1~24h。
低温养护结束后,经脱模、切割、打磨得到所述轻质粉煤灰基硅铝酸钠板成品。
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