技术领域
[0001] 本
发明涉及绿色
建筑材料技术领域,尤其涉及一种SCS亚纳米硅晶石及其 制备方法。
背景技术
[0002] 近些年我国工业发展迅速,在生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他 废物数量剧增,据相关统计,目前,全国累计堆存的工业固体废物超过300亿吨 (不包括废石),年增量(不含废石)约41.4亿吨,其中大宗工业固废产生量36.56 亿吨,
尾矿、
煤矸石、
粉煤灰占全国固废年增量的79.5%。目前我国总建有矿山 近10万座,其中金属矿约6.9万座、各类尾矿库1.42万座;煤矿7700座,煤矸 石山超1700座;各类石油化工企业近2.5万家,火电企业1200余家,
钢铁冶炼 企业570家;
氧化
铝生产企业1000家,各类大型产废企业13.3万家。
[0003] 目前,我国工业固废综合利用率仅为60%,而我国台湾地区达80%。我国尾 矿综合利用率为20%,而发达国家平均
水平为60%,因此消纳固废,提升固废的 综合利用率是我国当前生态环保治理工作的一大重要任务。
[0004] 我国工业固废多数用于填埋或堆存,少数用于生产低端建材产品,对环境造 成巨大压
力。按统计数据显示,全国累计堆存的工业固体废物总占地超过105 万公顷,全国仍有220万公顷采矿损毁土地,其中固体废弃物堆放损毁26万公 顷,大量土地被损毁给国家带来巨大的经济损失,国家每年投入近万亿元用于环 保治理,同时由于固废堆存造成的地质灾害直接威胁人们的生命安全。
[0005] 可见,现有工业固废处理技术存在着处理能力低,不能很好利用工业固废的 问题。
发明内容
[0006] 为了解决现有工业固废处理技术存在的处理能力低,不能很好利用工业固废 的问题。本发明提出一种SCS亚纳米硅晶石及其制备方法。
[0007] 为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
[0008] 一种SCS亚纳米硅晶石,该硅晶石的原料是由固体粉料与水按照1:0.3~ 0.6的重量比例混合而成;按重量百分含量计,所述固体粉料组成如下:
[0009] 工业固废75%~95%
[0010] 矿物原料3%~15%
[0011] 化工原料2%~10%。
[0012] 进一步的,所述工业固废为钻井岩屑、
石英砂尾矿、河道淤泥中的一种或多 种。
[0013] 进一步的,所述矿物原料为萤石、石灰石、方解石、
钾长石、钠长石、黏土、 白
云石中的一种或多种。
[0014] 进一步的,所述化工原料为工业重
钙、腐植酸钠、
碳酸钠、碳化硅、氧化镁、 氧化铝、偏
硅酸钠中的一种或多种。
[0015] 本发明还提出上述SCS亚纳米硅晶石的制备方法,包括如下步骤:
[0016] S1、配方原料制备:
[0017] 将工业固体废弃物和矿物原料分别进行均化处理,原料化工原料直接购买成 品料,通过上述方式得到SCS亚纳米硅晶石固体粉料中的三类原料;
[0018] S2、料浆制备:
[0019] 将步骤S1所得的三类SCS亚纳米硅晶石原料按照重量比例添加:工业固废 为75%~90%、矿物原料为3%~15%、化工原料为2%~10%,将工业固废、矿物原 料、化工原料按照配方准确称量并依次添加进入
球磨机,然后按照SCS亚纳米 硅晶石配方固体原料与水按照1:0.3~0.6进行称量添加水,再采用球磨机进行 湿法球磨,球磨时间控制在3~8h,得到SCS亚纳米硅晶石配方原料料浆;
[0021] 将球磨好的三类SCS亚纳米硅晶石原料料浆过筛后,进入喷雾干燥塔进行 干燥处理,喷雾干燥塔
温度为400~650℃,制得三类SCS亚纳米硅晶石喷雾造 粒形式粉料,粉料水分3%~12%,休止
角≤45°D50≤40目;
[0022] S4、布料控制:
[0023] 将合格的喷雾
造粒粉料,按照布料厚度20~60mm倒进组装好的耐火窑具中, 并将粉料进行刮平和
压实处理;耐火窑具的底面铺设耐高温1250℃
纤维纸,防 止SCS亚纳米硅晶石
烧结后与耐火窑具粘结;
[0024] S5、粉料烧成:
[0025] 将步骤S4中完成布料的耐火窑具,整体放入窑炉中进行烧成,最高烧成温 度1150~1250℃,保温1~4h,经过急冷、缓冷两段窑炉
退火工艺,得到SCS亚 纳米硅晶石毛坯板;
[0026] S6、加工成型:
[0027] 将SCS亚纳米硅晶石毛坯板进行切割磨削后,即可得到SCS亚纳米硅晶石 板。
[0028] 进一步的,所述步骤S1中均化处理过程为将不同种类和不同地区的固体废 弃物和矿物原料分别放在原料晾晒场,原料经过1~36个月的
风吹、日晒、雨淋, 然后机械
研磨至均匀状态。
[0029] 进一步的,所述步骤S5中窑炉可以选用电窑、梭式窑、
隧道窑、辊道窑。
[0030] 经测试,本发明的SCS亚纳米硅晶石新材料产品的抗压强度≥4Mpa,产品 体积
密度≤500Kg/m3,产品燃烧性能为A1级,产品的体积吸水率≤2%。
[0031] SCS亚纳米硅晶石新材料是以钻井岩屑、石英砂尾矿、河道淤泥、陶瓷尾矿、
抛光废渣、
高炉废渣、煤矸石、粉煤灰等一类大宗工业固废作为主要原料,利用 亚纳米微构剂核心技术配方,采用
人工智能晶体控制技术和智能化生产线及现代 工艺烧结而成的具有特殊物理结构的高端新型环保绿色建材。产品具有轻质高 强、保温
隔热、防水防潮、
隔音降噪、防火耐久、抗冻融、易切割加工等常规建 筑材料无法比拟的卓越性能,是品质较高的新型建筑墙体材料。SCS亚纳米硅晶 石新材主要市场为国内装配式建筑、一线大型开发商高端房地产项目、大型公 共建筑和出口其他国家建筑市场。
[0032] 本发明主要以钻井岩屑、石英砂尾矿、河道淤泥等工业固废为原料,通过微 观结构化学元素环境参数调整,掺加一定
质量的矿物原料和化工原料,经混料球 磨处理、喷雾造粒、装模、在1150~1250℃高温下调整复杂多元系统
相图中玻 璃相、晶相、气相的演变规律,烧结后制得SCS亚纳米硅晶石坯体材料,采用 定制化柔性加工切割,得到具有轻质高强、保温隔热、防水防潮、隔音降噪、防 火耐久、抗冻融、易切割加工等性能卓越的新型绿色环保节能建筑墙体材料,可 以大量应用在国内装配式建筑体系中。
[0033] 相比
现有技术,本发明的有益效果如下:
[0034] 本发明较好地解决了传统墙体材料存在的容重大、防水、节能保温效果不佳 等一系列技术问题。采用本方法制得的SCS亚纳米硅晶石新材料具有轻质高强、 保温隔热、防水防潮、隔音降噪、防火耐久、抗冻融、易切割加工等常规建筑材 料无法比拟的卓越性能,是品质较高的新型建筑墙体材料。该材料应用于装配式 建筑体系中,具有很高的便捷及安全性,充分利用了工业固废资源,提高了固体 废弃物的资源化利用,具有很好的经济价值和环保价值。
具体实施方式
[0036] 称取均化处理调整后的原料7.5kg钻井岩屑、0.5kg萤石、1kg钾长石、0.9kg 工业重钙、0.05kg碳化硅、0.05kg偏硅酸钠,将以上物料装入球磨机之后加水 3.6kg,球磨处理4h,控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5,之后将料浆取出过 80目筛,之后对料浆进行喷雾造粒,喷雾干燥塔温度为400~650℃,得到喷雾 造粒粉料水分5%,休止角42°D50≤40目。将造粒物料放入组合好的堇青石莫 来石材质模具中,将模具和待烧物料置于电窑炉中,1150℃,保温1.5h,高温烧 成后,经切割制得SCS亚纳米硅晶石材料。
[0037] 制得的SCS亚纳米硅晶石板容重为450kg/m3,体积吸水率1%,抗压强度为 7.5MPa。
[0038] 实施例二:
[0039] 称取均化处理调整后的原料7.5kg石英砂尾矿、0.5kg萤石、1kg黏土、0.39kg 工业重钙、0.07kg碳化硅、0.04kg氧化镁,0.5kg氧化铝将以上物料装入球磨机 之后加水4.5kg,球磨处理6h,控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5,之后将料 浆取出过80目筛,之后对料浆进行喷雾造粒,喷雾干燥塔温度为400~650℃, 得到喷雾造粒粉料水分4.6%,休止角40°D50≤40目。将造粒物料放入组合好 的堇青石
莫来石材质模具中,将模具和待烧物料置于梭式窑中,1180℃,保温 2.5h,高温烧成后,经切割制得SCS亚纳米硅晶石材料。
[0040] 制得的SCS亚纳米硅晶石板容重为容重为400kg/m3,体积吸水率1.3%,抗 压强度为5.3MPa。
[0041] 实施例三:
[0042] 称取均化处理调整后的原料8.5kg河道淤泥、0.3kg方解石、白云山0.6kg黏 土、0.2kg工业重钙、0.08kg碳化硅、0.02kg氧化镁,0.3kg氧化铝将以上物料装 入球磨机之后加水4.5kg,球磨处理6h,控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5, 之后将料浆取出过80目筛,之后对料浆进行喷雾造粒,喷雾干燥塔温度为400~ 650℃,得到喷雾造粒粉料水分
5%,休止角45°,D50≤40目。将造粒物料放入 组合好的堇青石莫来石材质模具中,将模具和待烧物料置于梭式窑中,1200℃, 保温1.8h,高温烧成后,经切割制得SCS亚纳米硅晶石材料。
[0043] 制得的SCS亚纳米硅晶石板容重为385kg/m3,体积吸水率1.8%,抗压强度 为4.4MPa。
[0044] 实施例四:
[0045] 称取均化处理调整后的原料7.5kg石英砂尾矿、2kg钻井岩屑、0.2kg石灰石、 0.1kg钠长石、0.1kg腐植酸钠和0.1kg碳酸钠,将以上物料装入球磨机之后加水 3g,球磨处理8h,控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5,之后将料浆取出过80 目筛,之后对料浆进行喷雾造粒,喷雾干燥塔温度为400~650℃,得到喷雾造 粒粉料水分3%,休止角38°D50≤40目。将造粒物料放入组合好的堇青石莫来 石材质模具中,将模具和待烧物料置于梭式窑中,1250℃,保温1h,高温烧成 后,经切割制得SCS亚纳米硅晶石材料。
[0046] 制得的SCS亚纳米硅晶石板容重为容重为406kg/m3,体积吸水率1.4%,抗 压强度为4.9MPa。
[0047] 实施例五:
[0048] 称取均化处理调整后的原料8.5kg石英砂尾矿、0.5kg石灰石、0.5kg黏土、 0.3kg碳酸钠、0.2kg氧化镁,将以上物料装入球磨机之后加水6kg,球磨处理3h, 控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5,之后将料浆取出过80目筛,之后对料浆 进行喷雾造粒,喷雾干燥塔温度为400~650℃,得到喷雾造粒粉料水分12%, 休止角38°D50≤40目。将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中,将 模具和待烧物料置于梭式窑中,1220℃,保温2h,高温烧成后,经切割制得SCS 亚纳米硅晶石材料。
[0049] 制得的SCS亚纳米硅晶石板容重为容重为415kg/m3,体积吸水率0.9%,抗 压强度为5.8MPa。
[0050] 从实施例可以看出,本发明所制得的SCS亚纳米硅晶石新材料具有轻质高 强、防水防潮的功能,该材料充分利用了工业固废资源,提高了固体废弃物的资 源化利用,有极大的市场前景,具有很好的经济价值和环保价值。
[0051] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域 的技术人员来说,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何
修改、等同替换、 改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。