一种利用固废制备环保建筑板材的系统和方法 |
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| 申请号 | CN201710159943.2 | 申请日 | 2017-03-17 | 公开(公告)号 | CN106810294A | 公开(公告)日 | 2017-06-09 |
| 申请人 | 山东卓联环保科技有限公司; 泰安英鲁新材料研究院有限公司; | 发明人 | 刘晓斌; 吴长亮; 任常在; 刘全勋; 王勇; 付华辉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种利用固废制备环保建筑板材的系统和方法，利用采 煤 行业成分不同的煤矸石，化工行业的电石渣， 冶金 行业的 铝 灰，电 力 、 钢 铁 等行业的 脱硫 石膏 、 粉煤灰 等大宗工业固体废弃物，经过原料粉磨、均化、烧成、熟料粉磨，生产基体材料。以该基体材料为核心材料，辅以 活性炭 、短 纤维 、木屑等配成料浆，以特定的成型、养护工艺制备高性能环保建筑板材。该工艺采用了成本几近为零的固废为原材料替代了优质矿产资源，对环境保护和节能降耗有巨大的推动作用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用固废制备环保建筑板材的系统，其特征在于：包括破碎机、烘干器、粉磨机、均化设备、回转窑以及配料装置，煤矸石经所述破碎机破碎后，输送进入烘干器进行烘干，将脱硫石膏、铝灰和电石渣输送至烘干器进行烘干；将烘干得到的物料按设定比例混合后在粉磨机中粉磨，然后输送至均化设备中均化后，输送至回转窑煅烧，回转窑中投入经过粉磨的煤粉，燃烧提供热量，得到基体材料；将基体材料；将基体材料、活性炭、添加剂和水在配料装置中按一定比例混合，将得到的混合料在模具中成型、养护，得到板材成品。 |
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| 说明书全文 | 一种利用固废制备环保建筑板材的系统和方法技术领域[0001] 本发明属于固体废弃物资源化利用和环境保护领域，具体涉及一种利用固废制备环保建筑板材的系统和方法。 背景技术[0002] 随着我国工业化进程的不断快速推进，采矿、冶金、电力、化工等行业大量的固体废弃物已经占用了越来越多的珍贵土地资源，并对环境造成巨大的污染，“十三五”规划将煤矸石、尾矿、冶炼渣、赤泥、副产石膏、粉煤灰列为主要关注的固废处理对象。 [0003] 泡沫混凝土又叫发泡水泥，是将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到有水泥基胶凝材料、集料、掺和料、外加剂和水等制成的料浆中，经混合搅拌、浇注、自然养护而成的轻质多孔混凝土制品，它具备以下优点：具有耐压强度和抗老化性；具有较好的轻量性；隔音性好；耐高温性好；能提高保温层的稳固性和寿命；环保性能好；隔热性好，是普通水泥的20-30倍；施工简单；防潮性好；结合性好；施工速度快；整体性好；具有抗渗的作用；具有一定的防火性。 [0004] 由于发泡混凝土的良好的保温隔热性能和吸声隔声性能，所以，发泡混凝土被广泛应用于屋面保温隔热、地面保温隔热领域以及作为极好的吸声材料使用。但是，发泡混凝土仍然存在导热系数高，保温效果较差，不能与有机板材相媲美的弊端。而且，泡沫混凝土的强度不如普通混凝土，难以应用于某些对强度要求较高的场合。如，采用钢结构和混凝土等装配式建筑，对建筑板材的性能要求很高，不但要求建筑板材具有良好的保温、隔音性能，还应该具有较高的强度，以提高装配式建筑的使用寿命。 [0005] 人们生活品质在逐渐提升，对装修中产品的环保性和品质提出了更高的要求。但是现在装修材料中会有较多的甲醛的释放，对人体产生一定的危害。 发明内容[0006] 针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种利用固废制备环保建筑板材的系统和方法，该方法中，制备建筑板材的原料主要来源于电厂、冶金行业的脱硫产品，采煤行业的煤矸石，化工厂产生的电石渣等，原料成本低。该方法不但对工业固废进行了再利用，避免了对环境的污染，同时生产的高性能建筑板材可以用作建筑内外墙、建筑装饰材料等。 [0007] 为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为： [0008] 一种利用固废制备环保建筑板材的系统，包括破碎机、烘干器、粉磨机、均化设备、回转窑以及配料装置，煤矸石经所述破碎机破碎后，输送进入烘干器进行烘干，将脱硫石膏、铝灰和电石渣输送至烘干器进行烘干；将烘干得到的物料按设定比例混合后在粉磨机中粉磨，然后输送至均化设备中均化后，输送至回转窑煅烧，回转窑中投入经过粉磨的煤粉，燃烧提供热量，得到基体材料；将基体材料、活性炭、添加剂和水在配料装置中按一定比例混合，将得到的混合料在模具中成型，得到面层；将基体材料、木屑、添加剂和水在配料装置中按一定比例混合，将得到的混合料在面层上成型、养护，得到板材成品。 [0009] 该系统利用了脱硫石膏、铝灰、电石渣和煤矸石等工业固废生产高水充填材料，替代了大量优质矿产资源的使用，同时避免了固体废弃物对土地资源的占用和污染，实现了大宗工业固体废弃物的资源化综合利用。 [0010] 利用工业固废制备的基体材料与活性炭和其他添加剂配合，制备得到的板材不但可以吸附装修中产生的甲醛等有害气体，而且活性炭疏松多孔，降低了板材的密度，制备得到的板材具有轻质、保温性能好以及强度高的优势。 [0011] 该系统的设置，使各个组分经粉磨、均化、煅烧后即可得到基体材料。 [0012] 优选的，所述回转窑的烟气出口连接有余热回收设备，回转窑中排放的烟气对余热回收设备中的水加热，得到的高温蒸汽通入所述烘干器中作为加热介质。 [0013] 余热回收设备的利用可以回收烟气中含有的大量的热量，避免了热量的浪费，同时对物料进行加热烘干，实现了余热利用，降低了能耗。 [0014] 一种利用固废制备环保建筑板材的方法，包括如下步骤： [0015] 1)将煤矸石粉碎后烘干，并将脱硫石膏、铝灰和电石渣烘干； [0016] 2)将各种烘干后的物料按设定比例混合后，粉磨、均化； [0017] 3)将粉磨、均化后的物料输送进入回转窑中煅烧，煅烧温度为1250-1300℃，煅烧时间为60-80min，得到基体材料； [0019] 其中，脱硫石膏、铝灰、电石渣和煤矸石的质量比为：12-15:15-20:20-30:25-30； [0020] 面层中，基体材料、活性炭、添加剂和水的质量比为：35-43:11-16:1.0-1.8:30-35； [0021] 主体层中，基体材料、木屑、短纤维、添加剂和水的质量比为：35-43:20-30:3-8:1.0-1.8:30-35。 [0022] 该方法中利用了煤矸石、脱硫石膏、铝灰和电石渣等工业固废代替优质矿产资源，来制备高性能环保建筑板材，避免了固体废弃物对土地资源的占用和污染，实现了大宗工业固体废弃物的资源化综合利用，大大降低了高性能建筑板材的制备成本。 [0023] 当脱硫石膏、铝灰、电石渣和煤矸石的质量比为12-15:15-20:20-30:25-30，煅烧的温度为1250-1300℃，煅烧时间为60-80min，制备的基体材料的化学组成，如表1所示： [0024] 表1基体材料的化学组成 [0025]化学成分 SiO2 Al2O3 CaO SO3 Fe2O3 含量 5～14 34～41 35～43 8～16 1～2.5 [0026] 当以该基体材料为核心材料，辅以一定质量配比的活性炭、水、木屑、短纤维、缓凝剂和发泡剂时，无需在其中添加粉煤灰、硅灰等物质，制备的建筑板材仍然具有很高的强度，能满足装配式建筑的承重的要求。 [0027] 而且，在基体材料中加入了一定量的活性炭，活性炭可以对空气中的甲醛等有害气体产生吸附作用，是一种新型的环保板材。 [0028] 同时，由于活性炭疏松多孔，且在板材中加入了大量的木屑等质地较轻的材料，制备得到发泡建筑板材不但具有较好的保温性能，而且制备的板材具有密度较小，质量轻等优点，尤其适用于装配式建筑的使用。 [0029] 所述环保建筑板材的制备方法，包括如下步骤： [0030] 首先将基体材料、活性炭、水和添加剂按照35-43:11-16:1.0-1.8:30-35配成浆料，浆料密度控制在1.2-1.5g/cm3，并在模具上铺成厚度为1-2mm的料层，得到面层； [0031] 然后将基体材料、木屑、纤维、添加剂和水按照35-43:20-30:3-8:1.0-1.8:30-353 混合配制成料浆，料浆密度控制在0.9-1.2g/cm ，将此料浆平铺在面层上，铺装成设定厚度，即得主体层； [0032] 最后将制备得到的湿板养护24-48小时，即成所要求的板材。 [0033] 优选的，步骤3)中，所述基体材料的主要化学组成为：SiO2 5～14％，Al2O3 34～41％，CaO 35～43％，SO3 8～16％，Fe2O3 1～2.5％。 [0036] 优选的，所述发泡剂占基体材料的质量百分数为0.5％-1.0％。发泡剂为使建筑板材成孔的物质。该发泡剂尤其适用于制备的基体材料，可以使产生的气孔的孔径小、孔形圆、孔分散的均匀性好。使制备的建筑板材的保温、隔音以及强度都较好。 [0037] 优选的，所述短纤维的长度为20-50mm。经过试验验证，在该长度范围内的短纤维，对提高建筑板材的强度，效果尤为明显。 [0038] 对短纤维的种类没有特别的要求，可以为常用的合成短纤维，如尼龙、聚酯、芳纶和玻璃纤维等，也可以为天然纤维，如纤维素纤维等。 [0039] 优选的，步骤3)中，还包括利用回转窑中排放的高温烟气对水进行加热获取高温蒸汽，并将高温蒸汽对物料进行加热烘干的步骤。 [0040] 可以有效回收高温烟气中的余热，避免了热量的浪费，同时节省了能耗，降低了生产成本。 [0041] 上述制备方法制备得到的强硫铝酸盐基环保建筑板材。 [0042] 本发明的有益技术效果为： [0043] (1)原材料取自于大宗工业固体废弃物，成本几近为零，既避免了对土地资源的占用，又能替代大量优质矿产资源，实现了大宗工业固体废弃物的资源化综合利用。 [0044] (2)由于煅烧基体材料所需温度为1250～1300℃之间，低于煅烧硅酸盐水泥的温度100-200℃，在回转窑的尾部加装余热回收利用设备，对进入窑的生料进行烘干，较大幅度的减少能源的使用量，从而能在根本上实现节能降耗。 [0045] (3)环保建筑板材性能优异，可以对环境中的甲醛等有害气体进行吸附，同时具备良好的保温性能、隔音性能和承重强度，即可单独作为内外墙施工和装修，又可作为集成化建筑的基础墙体材料，与国家大力发展住宅产业化政策相符。附图说明 [0046] 图1为本发明方法的工艺流程示意图。 具体实施方式[0047] 下面结合附图和具体实施例本发明作进一步说明。 [0048] 实施例1 [0049] 将铝灰、电石渣、脱硫石膏进行烘干，使含水率小于等于5％。将煤矸石进行粉碎，与铝灰、电石渣、脱硫石膏进行配料，以固体物质计，煤矸石占25重量份，脱硫石膏占13重量份，电石渣占20重量份，铝灰占17重量份。各个组分经配合粉磨、均化后，输送进入回转窑中煅烧，煅烧温度为1250℃，煅烧时间为70分钟，制得基体材料。 [0050] 取35重量份的基体材料，加入11重量份的活性炭，1重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入30重量份的工业水配制成料浆，进行面层铺装，面层的厚度为1.5mm。 [0051] 取20重量份的基体材料，21重量份的木屑，4重量份的短纤维，1.2重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入32重量份的工业水配制成料浆，进行主体层铺装，成型后送入温度为20℃，湿度为98％的一次养护窑中养护24小时，然后进行脱模，脱模后的板材送入温度为25℃，湿度为98％的二次养护窑养护48小时，制成板材成品。 [0052] 实施例2 [0053] 将铝灰、电石渣、脱硫石膏进行烘干，使含水率小于等于5％。将煤矸石进行粉碎，与铝灰、电石渣、脱硫石膏进行配料，以固体物质计，煤矸石占30重量份，脱硫石膏占15重量份，电石渣占30重量份，铝灰占20重量份。各个组分经配合粉磨、均化后，输送入中空窑中煅烧，烧成温度为1300℃，煅烧时间为70分钟。 [0054] 取39重量份的基体材料，加入13重量份的活性炭，1.1重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入34重量份的工业水配制成料浆，进行面层铺装，面层的厚度为1.7mm。 [0055] 取35重量份的基体材料，25重量份的木屑，6重量份的短纤维，1.4重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入34重量份的工业水配制成料浆，进行主体层铺装。 [0056] 成型后送入温度为20℃，湿度为98％的一次养护窑中养护24小时，然后进行脱模，脱模后的板材送入温度为25℃，湿度为98％的二次养护窑养护48小时，制成成品。 [0057] 实施例3 [0058] 将铝灰、电石渣、脱硫石膏进行烘干，使含水率小于等于5％。将煤矸石进行粉碎，与铝灰、电石渣、脱硫石膏进行配料，以固体物质计，煤矸石占27重量份，脱硫石膏占12重量份，电石渣占20重量份，铝灰占17重量份。各个组分经配合粉磨、均化后，输送入中空窑中煅烧，烧成温度为1300℃，煅烧时间为80分钟。 [0059] 取41重量份的基体材料，加入14重量份的活性炭，1.6重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入30重量份的工业水配制成料浆，进行面层铺装，面层的厚度为1mm。 [0060] 取40重量份的基体材料，30重量份的木屑，8重量份的短纤维，1.8重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入30重量份的工业水配制成料浆，进行主体层铺装。 [0061] 成型后送入温度为20℃，湿度为98％的一次养护窑中养护24小时，然后进行脱模，脱模后的板材送入温度为25℃，湿度为98％的二次养护窑养护48小时，制成成品。 [0062] 实施例1-3制备的板材成品的性能如表2所示。 [0063] 表2高性能建筑板材物理指标实测值 [0064] [0065] |
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