CN105967738A - 利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料及其制备方法，该材料以工业废弃物多晶硅渣为主要原料，各组分质量百分比如下：多晶硅渣30％～60％，水泥10％～30％，生石灰10％～35％，粉煤灰1～20％。利用浆体中的氢氧根与单质铝的化学反应产生H₂制得气孔，经静停发气、预养、切割、蒸压养护后得到产品。本发明制备轻质多孔绿色建筑材料能大量的消耗多晶硅废渣，减少环境污染，节省土地资源，变废为宝，产品具有保温、隔热、吸声等功能特性，满足人们日益增长的房屋建造需求，应用前景十分广阔。

Description

利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用领域，具体涉及利用多晶硅废渣制备轻质多孔绿色建筑材料的方法，属于绿色建材制备技术。

背景技术

多晶硅废渣是多晶硅生产过程中产出的一种工业固体废弃物，主要成分是单质硅，同时含有少量的碳酸钙、铝铁的非定型物和处理污水时使用的有机絮凝剂(聚丙烯酰胺)。多晶硅是极为重要的优良半导体材料，在电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录像机、电子计算机等基础材料，同时多晶硅还是光伏产业的支柱材料。随着国家工业发达程度的提高，我国的多晶硅产量从2003年的400t跃迁到2013年的8.4万t，然而每生产1t多晶硅就会产生7t左右的废弃物。由于多晶硅废渣中包含多种杂质，其回收利用受到了限制，目前主要的处理手段是填埋和堆放。大量多晶硅废渣的堆积不仅侵占了日益紧缺的土地资源，而且严重危害周边的环境，如大气、土壤、地下水等，多晶硅废渣堆放的地方几乎寸草不生。该废渣的处理与处置已威胁到企业的可持续发展，给社会发展和国家环保部门也带来巨大的压力。众所周知，建筑材料的制备与生产在利废方面有着巨大的潜力，能大量的消耗工业废弃物，变废为宝。因此，将多晶硅废渣用于建筑材料的制备将为其综合利用开辟道路。

近年来，随着人们生活水平的提高，对房屋的舒适度要求也越来越高，轻质多孔建筑材料得到了迅猛发展，主要有以下原因：(1)多孔材料导热系数低，保温隔热性能好；(2)容重轻，可以降低建筑物自重和造价，有利于提高建筑物的抗震性；(3)吸声效果好，减少噪音污染。常用的轻质多孔材料分为有机和无机两种，有机材料因具有可燃性易引发火灾，对人们的生命财产造成威胁，逐渐被国家相关部门予以淘汰，而无机多孔材料因具有良好的耐火性而得到广泛的推广应用。

因此，本发明提出利用多晶硅废渣制备轻质多孔绿色建筑材料，不仅能大量的消耗工业废渣，为企业的发展扫除障碍，而且生产出具有保温、隔热、吸声、防火性能的轻质多孔建筑材料，满足人们对建筑房屋的功能化需求。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料及其制备方法，从而为多晶硅废渣的利用开辟新道路，为解决多晶硅废渣的排放与堆积带来的环境污染问题增添动力，同时还能生产出性能优异的轻质多孔建筑材料，满足市场对新型建筑材料的需求。

技术方案：本发明的利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料及其制备方法，是在浆体搅拌过程中加入铝粉，利用氢氧根与单质铝的化学反应产生H₂制得多孔材料，该绿色建筑材料的各组分质量百分比为：

所述多晶硅废渣是多晶硅生产过程中排放的一种工业固体废弃物，主要成分是单质硅，含有少量碳酸钙以及铝、铁杂质。

所述粉煤灰是燃煤电厂烟气中收捕下来的飞灰，是一种工业固体废弃物。

所述生石灰是石灰石经高温煅烧分解后的产物，主要成分是氧化钙。

本发明的利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料的制备方法为：

步骤一：按以下各组分质量百分比称取原料，

步骤二：在原料混合过程中按粉体质量的30％～50％加入40～60℃的温水后搅拌均匀，然后按粉体质量的0.05％～0.1％加入铝粉后再次快速搅拌均匀，

步骤三：将搅拌均匀的料浆倒入模具后放置于40～60℃的恒温箱中静停发气，并持续养护3～5小时，

步骤四：将预养护后的试件切割、拆模后放于蒸压釜内采用高温蒸压养护，养护温度为150～200℃，养护时间为5～10小时。

有益效果：(1)大量地消耗多晶硅废渣、粉煤灰等工业废弃物，为企业的可持续发展提供可靠保障；(2)降低环境污染，释放大量土地，造福于后代子孙，具有良好的环境效益和长远的社会效益；(3)变废为宝，生产出具有保温、隔热、吸声等功能的轻质多孔建筑材料，满足人们日益增长的房屋建造需求；(4)产品生产只需蒸压养护(150～200℃)，与高温烧结制品(900～1100℃)相比，能耗较低，而且属于免税产品，具有较高的经济效益。

具体实施方式

下面给出的实施例是对本发明的进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1：

原材料质量百分比如下：

按以上配比称取各原料，并按粉体质量的42％称取温水，水温40℃，先加入约4/5所需温水后搅拌均匀，然后按粉体质量的0.06％称取铝粉并分散于剩余的水中，将悬浮液倒入料浆后再次搅拌均匀。将搅拌后的料浆倒入模具后放置于50℃的恒温箱中静停发气，并持续养护4小时。预养护后的试件经切割、拆模后放于蒸压釜内于150℃蒸压养护8小时。

测试结果：干密度810kg/m³,抗压强度8.5MPa。

实施例2：

原材料质量百分比如下：

按以上配比称取各原料，并按粉体质量的45％称取温水，水温40℃，先加入约4/5所需温水后搅拌均匀，然后按粉体质量的0.08％称取铝粉并分散于剩余的水中，将悬浮液倒入料浆后再次搅拌均匀。将搅拌后的料浆倒入模具后放置于50℃的恒温箱中静停发气，并持续养护3小时。预养护后的试件经切割、拆模后放于蒸压釜内于160℃蒸压养护8小时。

测试结果：干密度670kg/m³,抗压强度6.2MPa。

实施例3：

原材料质量百分比如下：

按以上配比称取各原料，并按粉体质量的45％称取温水，水温50℃，先加入约4/5所需温水后搅拌均匀，然后按粉体质量的0.1％称取铝粉并分散于剩余的水中，将悬浮液倒入料浆后再次搅拌均匀。将搅拌后的料浆倒入模具后放置于50℃的恒温箱中静停发气，并持续养护3小时。预养护后的试件经切割、拆模后放于蒸压釜内于180℃蒸压养护8小时。

测试结果：干密度580kg/m³,抗压强度5.2MPa。

Claims (5)

1.一种利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料，其特征在于，该绿色建筑材料的各组分质量百分比为：

2.根据权利要求1所述的利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料，其特征在于，所述多晶硅废渣是多晶硅生产过程中排放的一种工业固体废弃物，主要成分是单质硅，含有少量碳酸钙以及铝、铁杂质。

3.根据权利要求1所述的利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料，其特征在于，所述粉煤灰是燃煤电厂烟气中收捕下来的飞灰，是一种工业固体废弃物。

4.根据权利要求1所述的利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料，其特征在于，所述生石灰是石灰石经高温煅烧分解后的产物，主要成分是氧化钙。

5.一种如权利要求1所述的利用多晶硅废渣的轻质多孔绿色建筑材料的制备方法，其特征在于该方法为：

步骤一：按以下各组分质量百分比称取原料，

步骤二：在原料混合过程中按粉体质量的30％～50％加入40～60℃的温水后搅拌均匀，然后按粉体质量的0.05％～0.1％加入铝粉后再次快速搅拌均匀，

步骤三：将搅拌均匀的料浆倒入模具后放置于40～60℃的恒温箱中静停发气，并持续养护3～5小时，

步骤四：将预养护后的试件切割、拆模后放于蒸压釜内采用高温蒸压养护，养护温度为150～200℃，养护时间为5～10小时。