[發(fā)明專利]一種以煤基固廢為原料制備的建筑板材及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010184837.1
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111233424A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司崇殿;韓紅;靳滿滿;牛慶濤
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)寧學(xué)院
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B111/28;C04B111/52;C04B111/20
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 劉玉涵

本發(fā)明公開了一種以煤基固廢為原料制備的建筑板材及方法，一種以煤基固廢為原料制備建筑板材的方法，包括以下步驟：I、鋼渣堿液處理：II、制備鋼渣膠凝材；III、制備地聚合物前驅(qū)體；IV、將預(yù)處理的鋼渣膠凝材按比例加入到地聚合物前驅(qū)體中，攪拌混合均勻，經(jīng)制模、成型、蒸養(yǎng)、烘干、砂光，得到板材。一種以煤基固廢為原料制備建筑板材的方法制到的建筑板材。本發(fā)明工藝簡單、原料來源廣、制造成本低、生產(chǎn)過程能源消耗少；制備出的板材具有輕質(zhì)、隔音、隔熱、防水、防火、斷裂強(qiáng)度高等特點。同時，使用本發(fā)明能夠大量高效地利用工業(yè)廢料粉煤灰、脫硫石膏、廢舊紡織纖維，對節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境意義重大，符合建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種建筑板材及方法，尤其涉及一種以煤基固廢為原料制備的建筑板材及方法。

背景技術(shù)

地質(zhì)聚合物是一種具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無定形態(tài)膠凝材料，由含有活性成分SiO₂和A1₂O₃的材料通過堿激發(fā)制備而成。它作為一種新型化學(xué)激發(fā)材料，有著比水泥更優(yōu)異的性能，如早期強(qiáng)度高、耐高溫、耐酸堿腐蝕、低膨脹率等。最初常用的原材料為粘土和偏高嶺土，后來研究者們發(fā)現(xiàn)很多固體廢棄物，如粉煤灰、礦渣、尾礦渣、鋼渣均可以用來制備地質(zhì)聚合物。

鋼渣是煉鋼過程中的副產(chǎn)物，其產(chǎn)生量隨著鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展逐年增加。鋼渣含有的氧化物主要是CaO、MgO、FeO和SiO₂，其礦物組成決定了鋼渣具有一定的火山灰活性，但是受鋼渣形成過程中熱處理條件影響，它的活性并不高，因此通常情況下，鋼渣作為填料添加到水泥中。鋼渣在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用鋼渣可以用于生產(chǎn)鋼渣水泥。鋼渣中含有50％以上的C₂S和C₃S，具有一定的反應(yīng)活性，它是生產(chǎn)水泥的良好原料。鋼渣水泥有著更好的耐磨性、耐腐蝕和抗凍等特點。

粉煤灰是煤燃燒過程中產(chǎn)生的工業(yè)副產(chǎn)品，主要來自發(fā)電廠，我國是一個以燃煤為主的國家，煤炭在能源結(jié)構(gòu)中占比高達(dá)70％，這就導(dǎo)致了每年有大量的粉煤灰產(chǎn)生。粉煤灰的堆存不僅占用了大量土地面積，而且污染了環(huán)境。粉煤灰用來替代粘土生產(chǎn)水泥或者作為混凝土材料，其他的主要處理方式為填埋。粉煤灰的主要化學(xué)成分為SiO₂、A1₂O₃、CaO，同時還含有少量的氧化鐵、氧化鎂。除含有無定形的玻璃體外，粉煤灰中還存在石英、莫來石、赤鐵礦等晶體物質(zhì)。在堿激發(fā)條件下，無定型態(tài)的SiO₂、A1₂O₃發(fā)生解聚，生成[SiO^4-]四面體和[AIO^4-]四面體，這些四面體之間進(jìn)而發(fā)生縮聚反應(yīng)，生成新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)膠凝材料。

粉煤灰是以煤炭為燃料的大型火電發(fā)電廠排出的主要固體廢棄物。脫硫石膏(排煙脫硫石膏)，是對含硫燃料產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫凈化而得到的主要副產(chǎn)物。由于我國以煤炭為主要能源，尤其是在內(nèi)蒙古中西部，大型火力發(fā)電廠以煤炭為燃料，伴隨著電力的輸送，每年排放出大約1200萬噸高鋁粉煤灰，且其歷年的存積量已超過1億噸。上述粉煤灰、脫硫石膏等煤基固廢的處理和利用，已然成為制約煤-電-灰-鋁循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。此外，煤基固廢被大量堆存，不僅占用了大量的耕地，而且?guī)砹藝?yán)重的環(huán)境污染問題，導(dǎo)致大量村莊被迫搬遷。因此，如何解決或緩解這些問題，已是刻不容緩。

目前對廢舊紡織纖維的利用大部分停留在紡織領(lǐng)域，少量回收用于建筑材料生產(chǎn)。廢舊紡織品在建材領(lǐng)域的利用，實際上主要還僅僅停留在作為增強(qiáng)材料的簡單添加，甚至還只是廢舊紡織品簡單的固化處理。上述廢舊紡織品用于建材生產(chǎn)制造過程中，往往未經(jīng)任何處理；而且，從天然再生纖維素纖維、人造纖維到各種各類的合成纖維，其纖維制品的理化性能指標(biāo)差別巨大，因而，這種不加選擇的添加或者固化處理方式，很難避免導(dǎo)致相應(yīng)建筑材料質(zhì)量和使用安全性能的降低，甚至可能埋下事故的隱患。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種以煤基固廢為原料制備的建筑板材及方法。