CN109734356A - 一种环保低成本高强度的人造石及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保低成本高强度的人造石及其制备方法，所述人造石按质量份数计包括以下原料：熔块砂60‑80份；石英粉10‑30份；对苯不饱和树脂9‑14份；固化剂0.6‑1份；偶联剂0.8‑1份；色浆0.5‑1份；色粉0.1‑1份。本发明的优点在于：(1)可使用矿山固废材料或废弃物料作为生产的原材料，并且生产过程可使用钢铁厂和焦煤厂生产过程回收净化的高炉煤气和焦炉气作为燃料，生产过程绿色环保，可以实现废物循环利用。(2)本发明的环保低成本高强度的人造石具有强度高，条纹自然，美观大方，绿色环保，受到国内外客户认可，在国内和国际市场上前景广阔。

Description

一种环保低成本高强度的人造石及其制备方法
技术领域
本发明属于人造建筑材料领域，具体涉及一种环保低成本高强度的人造石及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，经济的飞跃，社会的各行各业都在迅速发展时候，我们可以看到对环境的破坏越来越严重，从而越来越多的人意识到现在部分经济的发展是以环境的破坏为代价的。对环境的破坏不仅仅是大量的掠夺式的利用各种资源，还包括将使用过后的废弃物随意丢弃。由于自然环境的逐渐恶劣，环境问题的日益凸显，人们越来越体会到环境保护的重要性。
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，其主要成分是Al2O3、SiO2，中国历年已积存煤矸石约1000万吨，并且每年仍继续排放约100万吨，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾。煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料，此外还可用于回收煤炭，煤与矸石混烧发电，制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金属，也可作肥料，但是还是远远未能够消耗过多的煤矸石库存问题。近年来，国家出台的一系列促进煤矸石综合利用的减免所得税、增值税等优惠政策。这些政策，体现了国家对资源综合利用的重视和支持。结合财税、金融和价格体制的改革，各地政府也应积极研究和制定促进煤矸石综合利用的财政、税收、价格等方面的激励政策。如果使用钢铁厂的高炉煤气和焦化厂等生产企业的低燃烧值工业废气作为能源，并且可以将废弃的尾矿石英砂和煤矸石通过煅烧水淬合成一种环保的高硬度熔块砂材料必然有很大的市场需求，并且是一个绿色的环保产业。
人造石英石板是一种新型的复合材料，是用不饱和聚脂树脂与优质石英砂、填料、颜料混合，加入少量引发剂，经一定的加工程序制成的。在制造过程中配以不同的色料可制成具有色彩艳丽、光泽如玉酷似天然大理石的制品。因其具有无毒性、无放射性、阻燃性、不粘油、不渗污、抗菌防霉、耐磨、耐冲击、易保养、拼接无缝、任意造型等优点，正逐步成为装修建材市场上的新宠。人造石板还可配合多种材料和多种加工手段，营造出独具魅力的特殊设计效果。但是人造石英石所用到的树脂是用石油裂解的成分合成的，而石油资源是有限的；同时，所用到的优质石英砂全部是精选的，余下90％以上有杂质的石英矿遭到大量废弃，对生态环境造成极大的破坏。
对于“绿色”的概念，传统的材料可分为两类：一是因其本质对环境产生污染的材料，应对其持摒弃态度，大力开发绿色可再生的新材料；二是因生产工艺对环境产生污染的材料，应对其生产工艺过程进行改进，探寻绿色可持续的生产方式。因此，需要利用新的材料和方法生产绿色环保的新型人造石，可以替代传统人造石英石。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种环保低成本高强度的人造石及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种环保低成本高强度的人造石，按质量份数计包括以下原料：
其中，所述熔块砂按质量百分比包括如下组分：
优选的，所述石英粉可以为尾矿石英，所述对苯不饱和树脂可以为废塑料瓶化学降解再生合成的对苯不饱和树脂。
优选的，所述环保低成本高强度的人造石抗折强度为80-115MPa。
优选的，所述熔块砂包括8-16目、16-26目、26-40目、40-70目、70-120目和/或120-200目的熔块砂。
优选的，所述熔块砂是由质量比为7-10:4-6:1-2:1-3:1-3的尾矿石英、煤矸石、石灰石、钠长石和钾长石在1200℃-1400℃高温熔融，然后急冷水淬所得。
优选的，所述石英粉的目数范围为300-1000目。
优选的，所述固化剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯。
优选的，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
优选的，所述色浆为钛白粉色浆、铁黄色浆、炭黑色浆、大红色浆和酞青蓝色浆中的至少一种。
优选的，所述色粉为钛白粉、铁红粉、铁黄粉、铁黑粉、酞青蓝粉、金属粉和炭黑粉中的至少一种。
一种环保低成本高强度的人造石的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.6-1质量份固化剂、0.8-1质量份偶联剂、0.5-1质量份色浆与9-14质量份对苯不饱和树脂一起搅拌混合均匀得到预混合物；并将质量比为7-10:4-6:1-2:1-3:1-3的尾矿石英、煤矸石、石灰石、钠长石和钾长石1200℃-1400℃高温熔融，然后急冷水淬得到熔块砂；
(2)将步骤(1)所得预混合物与60-80质量份所述熔块砂、10-30质量份石英粉搅拌混合；
(3)将步骤(2)所得物加入模具垫板上面，按照一定的纹路设计喷0.1-1质量份色粉；
(4)将步骤(3)所得物在真空下震动压制成型，然后在75-90℃温度下加热90-150分钟固化成型；
(5)胚板脱模，养护，定厚，抛光得所述环保低成本高强度的人造石。
优选的，步骤(2)中搅拌混合具体为按10Hz低频正转2分钟，10Hz低频反转2分钟，50Hz高频正转3分钟，50Hz高频反转3分钟的步骤进行搅拌10分钟；步骤(3)所述振动压制成型具体为按先后8个频段：25Hz 30秒，30Hz 30秒，35Hz 30秒，40Hz 30秒，45Hz 30秒，50Hz30秒进行振动压制成型。
优选的，所述1200℃-1400℃高温熔融采用钢铁厂和焦煤厂生产过程回收净化的高炉煤气和/或焦炉气作为燃料。
优选的，所述固化剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯；所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述色浆为钛白粉色浆、铁黄色浆、炭黑色浆、大红色浆和酞青蓝色浆中的至少一种；所述色粉为钛白粉、铁红粉、铁黄粉、铁黑粉、酞青蓝粉、金属粉和炭黑粉中的至少一种。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明的熔块砂具有杂质少、颗粒度均匀、硬度高、透光性好和表面光滑无气孔的特点，所用的材料均为废弃的材料再生利用，绿色环保。
2、本发明采用的对苯不饱和树脂可以为废塑料瓶化学降解再生合成的对苯不饱和树脂，能够充分利用废弃的塑料；采用的石英粉可以为尾矿石英粉，具有绿色环保的经济效益。
3、石英粉填充球形熔块砂之间的间隙，彼此间构成互相啮合，形成高密度结构，在振动过程中容易提高填充密度，减少树脂用量；对苯型不饱和树脂用以交联固化粘结，制得的人造玻璃合成板具备高强度、高密度、耐磨等优点，并具有更好的抛光光泽度和透光性，同时表面光滑不容易吸污，环保、无毒、无辐射。
4、对苯不饱和树脂、石英粉、合成熔块的尾矿石英砂和和煤矸石来源丰富，可以变废为宝，符合我们国家提倡的绿色生态文明建设和废物利用的环保循环的要求，让地球更清洁。
5、本发明的产品可以添加不同的颜色，可规模化生产，并可根据客户的要求去生产制作，方便装饰搭配，创造高档的多彩多姿的生活空间。
6、本发明的产品抗折强度高，抗折强度范围在80-115MPa，比传统石英石的50-70MPa的抗折强度有了大幅度的提升，而且对苯树脂的应用比传统邻苯石英石强度高外，落球冲击强度、防污性能和耐老化性能更加优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种环保低成本高强度的人造石，各原料的消耗量(质量份数)为：
其中，所述熔块砂的化学成分为：
所述尾矿石英粉是350目石英粉；
所述复合色浆是钛白色浆、大红色浆和铁黄色浆按照(质量分数)7：1：2的比例混合而成。
所述复合色粉为钛白粉、铁红粉、酞青蓝粉按照(质量分数)6：1：1的比例混合而成。
在本实施例中，一种环保低成本高强度的人造石的制备方法包括以下步骤：
(1)将过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、复合色浆与对苯不饱和树脂一起搅拌混合均匀得到预混合物；并将尾矿石英砂、煤矸石、石灰石、钠长石、钾长石按质量比8:5:1:2:1利用钢铁厂和焦煤厂生产过程回收净化的高炉煤气和焦炉气作为燃料加热回转式熔块炉至1350℃高温熔融，然后急冷水淬成26-40目和40-70目的熔块砂。
(2)将所述熔块砂、尾矿石英粉和预混合物按10Hz低频正转2分钟，10Hz低频反转2分钟，50Hz高频正转3分钟，50Hz高频反转3分钟，搅拌混合10分钟；
(3)将步骤(2)混好的料加入模具垫板并喷复合色粉；
(4)将步骤(3)所得物送入压机，抽真空，按先后8个频段：20Hz 40秒，30Hz 30秒，35Hz 30秒，40Hz 30秒，45Hz 60秒，50Hz 30秒高频震动成型，然后将压制好的板进入固化炉，在85℃固化120分钟后平放定型24小时；
(5)将上述胚板送入抛光机定厚后，按26-6000目的磨块进行精抛光得到所述环保低成本高强度的人造石。
另制备一种传统人造石英砂合成板，除了使用26-70目石英砂替代所述熔块砂外，其余原料和步骤不变。
对所得环保低成本高强度的人造石和传统人造石英砂合成板进行力学性能测试，其中所述传统人造石英砂砂合成板三次弯曲强度测试结果分别为60.3Mpa、60.5Mpa、60.6Mpa，其平均值为60.5Mpa；所述环保材料合成高性能低成本的新型人造石的三次抗折强度测试结果分别为107、105、106Mpa，其平均值为106Mpa，相比所述传统人造石英砂合成板的抗折强度提高了大约75％；此外对所述一种环保低成本高强度的人造石进行了三次落球冲击强度测试，结果分别为135、137、136cm，其平均值为136cm。
实施例2
一种环保低成本高强度的人造石，各原料的消耗量(质量份数)为：
其中，所述熔块砂的化学成分为
所述尾矿石英粉是450目石英粉；
所述复合色浆是钛白色浆、炭黑色浆和铁黄色浆按照(质量分数)6：3：2的比例混合而成。
所述复合色粉为钛白粉、铁黑粉、铁黄粉按照(质量分数)5：2：1的比例混合而成。
在本实施例中，一种环保低成本高强度的人造石的制备方法包括以下步骤：
(1)将过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、复合色浆与对苯不饱和树脂一起搅拌混合均匀得到预混合物；并将尾矿石英砂、煤矸石、石灰石、钠长石、钾长石按质量比9:4:1:1:1利用钢铁厂和焦煤厂生产过程回收净化的高炉煤气和焦炉气作为燃料加热回转式熔块炉至1400℃高温熔融，然后急冷水淬成40-70目和70-120目的熔块砂。
(2)将所述熔块砂、尾矿石英粉和预混合物按10Hz低频正转2分钟，10Hz低频反转2分钟，50Hz高频正转3分钟，50Hz高频反转3分钟，搅拌混合10分钟；
(3)将步骤(2)混好的料加入模具垫板并喷复合色粉；
(4)将步骤(3)所得物送入压机，抽真空，按先后8个频段：20Hz 40秒，30Hz 30秒，35Hz 30秒，40Hz 30秒，45Hz 60秒，50Hz 30秒高频震动成型，然后将压制好的板进入固化炉，在90℃固化110分钟后平放定型24小时；
(5)将上述胚板送入抛光机定厚后，按26-6000目的磨块进行精抛光得到所述环保低成本高强度的人造石。
另制备一种传统人造石英砂合成板，除了使用26-70目石英砂替代所述熔块砂外，其余原料和步骤不变。
对所得一种环保低成本高强度的人造石和传统人造石英砂合成板进行力学性能测试，其中所述传统人造石英砂砂合成板三次弯曲强度测试结果分别为60.3Mpa、60.5Mpa、60.6Mpa，其平均值为60.5Mpa；所述环保材料合成高性能低成本的新型人造石的三次抗折强度测试结果分别为110、112、113Mpa，其平均值为111Mpa，相比所述传统人造石英砂合成板的抗折强度提高了大约82％；此外对所述环保材料合成高性能低成本的新型人造石进行了三次落球冲击强度测试，结果分别为137、139、138cm，其平均值为138cm。
实施例3
一种环保低成本高强度的人造石，各原料的消耗量(质量份数)为：
其中，所述熔块砂的化学成分为
所述的熔块砂是将尾矿石英砂、煤矸石、石灰石、钠长石、钾长石按质量比9:3:1:1:2利用钢铁厂和焦煤厂生产过程回收净化的高炉煤气和焦炉气作为燃料加热回转式熔块炉至1380℃高温熔融，然后急冷水淬成8-16目、16-26目、26-40目、40-70目的熔块颗粒。
所述尾矿石英粉是500目石英粉；
所述复合色浆是钛白色浆、铁红色浆和铁黑色浆按照(质量分数)9：3：1的比例混合而成。
所述复合色粉为钛白粉、铁黑粉、金属粉按照(质量分数)5：1：2的比例混合而成。
在本实施例中，一种环保低成本高强度的人造石的制备方法包括以下步骤：
(1)将过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、复合色浆与对苯不饱和树脂一起搅拌混合均匀得到预混合物；并将尾矿石英砂、煤矸石、石灰石、钠长石、钾长石按9:3:1:1:2在1380℃高温熔融，然后急冷水淬成8-16目、16-26目、26-40目、40-70目的熔块砂。
(2)将所述熔块砂、尾矿石英粉和预混合物按10Hz低频正转2分钟，10Hz低频反转2分钟，50Hz高频正转3分钟，50Hz高频反转3分钟，搅拌混合10分钟；
(3)将步骤(2)混好的料加入模具垫板并喷复合色粉；
(4)将步骤(3)所得物送入压机，抽真空，按先后8个频段：20Hz 40秒，30Hz 30秒，35Hz 30秒，40Hz 30秒，45Hz 60秒，50Hz 30秒高频震动成型，然后将压制好的板进入固化炉，在90℃固化100分钟后平放定型24小时；
(5)将上述胚板送入抛光机定厚后，按26-6000目的磨块进行精抛光得到所述环保低成本高强度的人造石。
另制备一种传统人造石英砂合成板，除了使用26-70目石英砂替代所述熔块砂外，其余原料和步骤不变。
对所得一种环保低成本高强度的人造石和传统人造石英砂合成板进行力学性能测试，其中所述传统人造石英砂砂合成板三次弯曲强度测试结果分别为60.3Mpa、60.5Mpa、60.6Mpa，其平均值为60.5Mpa；所述环保材料合成高性能低成本的新型人造石的三次抗折强度测试结果分别为104、103、106Mpa，其平均值为104Mpa，相比所述传统人造石英砂合成板的抗折强度提高了大约72％；此外对所述环保低成本高强度的人造石进行了三次落球冲击强度测试，结果分别为133、135、134cm，其平均值为134cm。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保低成本高强度的人造石，其特征在于，按质量份数计包括以下原料：
其中，所述熔块砂按质量百分比包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的一种环保低成本高强度的人造石，其特征在于，所述环保低成本高强度的人造石抗折强度为80-115MPa。
3.根据权利要求1所述的一种环保低成本高强度的人造石，其特征在于，所述熔块砂包括8-16目、16-26目、26-40目、40-70目、70-120目和/或120-200目的熔块砂。
4.根据权利要求1所述的一种环保低成本高强度的人造石，其特征在于，所述熔块砂是由质量比为7-10:4-6:1-2:1-3:1-3的尾矿石英、煤矸石、石灰石、钠长石和钾长石在1200℃-1400℃高温熔融，然后急冷水淬所得。
5.根据权利要求1所述的一种环保低成本高强度的人造石，其特征在于，所述石英粉的目数范围为300-1000目。
6.根据权利要求1所述的一种环保低成本高强度的人造石，其特征在于，所述固化剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯；所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述色浆为钛白粉色浆、铁黄色浆、炭黑色浆、大红色浆和酞青蓝色浆中的至少一种；所述色粉为钛白粉、铁红粉、铁黄粉、铁黑粉、酞青蓝粉、金属粉和炭黑粉中的至少一种。
7.一种环保低成本高强度的人造石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将0.6-1质量份固化剂、0.8-1质量份偶联剂、0.5-1质量份色浆与9-14质量份对苯不饱和树脂一起搅拌混合均匀得到预混合物；并将质量比为7-10:4-6:1-2:1-3:1-3的尾矿石英、煤矸石、石灰石、钠长石和钾长石1200℃-1400℃高温熔融，然后急冷水淬得到熔块砂；
(2)将步骤(1)所得预混合物与60-80质量份所述熔块砂、10-30质量份石英粉搅拌混合；
(3)将步骤(2)所得物加入模具垫板上面，按照一定的纹路设计喷0.1-1质量份色粉；
(4)将步骤(3)所得物在真空下震动压制成型，然后在75-90℃温度下加热90-150分钟固化成型；
(5)胚板脱模，养护，定厚，抛光得所述环保低成本高强度的人造石。
8.根据权利要求7所述的一种环保低成本高强度的人造石的制备方法，步骤(2)中搅拌混合具体为按10Hz低频正转2分钟，10Hz低频反转2分钟，50Hz高频正转3分钟，50Hz高频反转3分钟的步骤进行搅拌10分钟；步骤(3)所述振动压制成型具体为按先后8个频段：25Hz30秒，30Hz30秒，35Hz30秒，40Hz30秒，45Hz30秒，50Hz30秒进行振动压制成型。
9.根据权利要求7所述的一种环保低成本高强度的人造石的制备方法，所述1200℃-1400℃高温熔融采用高炉煤气和/或焦炉气作为燃料。
10.根据权利要求7所述的一种环保低成本高强度的人造石的制备方法，其特征在于，所述固化剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯；所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述色浆为钛白粉色浆、铁黄色浆、炭黑色浆、大红色浆和酞青蓝色浆中的至少一种；所述色粉为钛白粉、铁红粉、铁黄粉、铁黑粉、酞青蓝粉、金属粉和炭黑粉中的至少一种。
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