一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材及其制备方法与流程

1.本发明涉及板材技术领域，尤其是涉及一种掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材及其制备方法。


背景技术：

2.锂资源主要以盐湖和锂辉石矿石的形式存在于地球上，盐湖主要在智利和中国西南地区，锂辉石矿石在许多国家均有分布，盐湖提锂受气候季节影响比较大，所以锂资源主要生产方式为矿石提取。锂辉石矿渣是工业固废的一种，是工业上利用锂辉石矿提取碳酸锂后产生的工业固体废渣，锂辉石废渣的主要成分为二氧化硅、三氧化二铝，硫酸钙和氢氧化镁。世界上锂辉石矿渣的产生量非常大，而在很多地方缺乏对于锂辉石矿渣的处理途径，使得锂辉石矿渣成为一种难解决的固废。锂辉石矿渣给整个社会和环境带来沉重负担。目前针对锂辉石矿渣的主要处理途径有：使用其他硅酸盐复合制备强化陶瓷和与水泥混合成混凝土，但是这些材料中锂辉石矿渣的掺杂量小，对于锂辉石矿渣的回收利用有限，无法最大限度解决锂辉石矿渣造成的环境污染问题。
3.中国专利公开号cn104926236公开了一种低密度纤维增强硅酸钙防火板及其制备方法，该方法包括：步骤1，将植物纤维、水泥、石英石混合制浆，其中，钙硅摩尔比0.80-0.82，植物纤维的质量占总原料重量的8％-12％；步骤2，板材成坯，制备料坯；步骤3，预反应：将该料坯置于反应釜，在反应釜内压力1.2
±
0.1mpa下，自蒸汽进入反应釜内起，以30℃/h的升温速率，平稳升温到250℃，然后进行恒温保压不低于24h；步骤4，蒸压养护；步骤5，脱模烘干和砂光整边，制得所述的低密度纤维增强硅酸钙防火板。中国专利公开号cn115959867公开了一种改性海蛎壳抗菌硅酸钙板制备方法。该方法通过将生物质废弃物海蛎壳浸入cu(no3)2·
3h2o溶液中，经过滤后将所得固体煅烧，得到cuo/cao粉末；再加水使其水化，得到cuo/ca(oh)2粉末；将其和硅藻土进行混合，再加入纤维、普通硅酸盐水泥，得到混合粉体，然后再加入水搅拌，得到浆料；经模压成型，蒸压养护，得到改性海蛎壳抗菌硅酸钙板。上述专利文献中制备得到的硅酸钙板材强度有限，有待进一步提高硅酸钙板材的力学强度。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服以上现有技术问题，提供一种掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材及其制备方法。发明通过将锂辉石废渣大量掺杂在硅酸钙板材中，不仅实现锂辉石废渣的废物利用，降低板材生产成本，相比传统硅酸钙板材，还提高了硅酸钙板材的力学强度。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，包括按质量百分比计下述组分：
7.水泥25％-36％
8.石英砂38％-51％
9.锂辉石矿渣15％-24％
51％、锂辉石矿渣15％-24％、纸浆4％-8.5％。具体地，水泥质量百分比可以为25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％；石英砂质量百分比可以为38％、40％、42％、44％、46％、48％、50％、51％；锂辉石矿渣质量分数可以为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％；纸浆质量分数可以为4％、5％、6％、7％、8％、8.5％。
30.本发明实施例中锂辉石废渣的主要成分为二氧化硅、三氧化二铝，硫酸钙和氢氧化镁，四种组分质量分数总和占锂辉石废渣的80％以上。
31.本发明实施例中使用的石英砂目数为200-250目，具体可以为200目、210目、220目、230目、240目、250目；锂辉石矿渣的目数为150-300目，具体可以为150目、180目、210目、240目、270目、300目。
32.本发明锂辉石矿渣可以不进行分散处理或进行分散处理。具体地，锂辉石渣的分散处理方法包括以下步骤：将锂辉石矿渣加入水中搅拌均匀，得到分散处理的锂辉石矿渣。
33.本发明硅酸钙板材组分中还可以选择添加棉浆，具体地，棉浆可以选用市场上售卖的普通棉浆，还可以选择本发明自制棉浆。
34.实施例1
35.一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，包括按质量百分比计下述组分：
36.水泥25％
37.石英砂51％
38.锂辉石矿渣18％
39.纸浆6％。
40.所述石英砂与锂辉石矿渣的质量比为1:0.35。
41.掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：
42.(1)将水泥、石英砂和锂辉石矿渣搅拌混合均匀，得到预混料；
43.(2)向预混料中加入纸浆搅拌均匀，得到混合浆料；
44.(3)将混合浆料依次经过抄取成型、预养处理、蒸压养护和干燥，所述预养处理温度为70℃，时间为10h，压力为0.1mpa；蒸压养护温度为165℃，时间为20h，压力为1.2mpa，得到硅酸钙板材。
45.实施例2
46.实施例2与实施例1区别在于锂辉石矿渣预先经过分散处理，按照质量比1:100的比例将锂辉石矿渣加入水中搅拌分散均匀，然后与水泥、石英砂混合均匀形成预混料。
47.实施例3
48.一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，包括按质量百分比计下述组分：
49.水泥36％
50.石英砂38％
51.锂辉石矿渣20％
52.纸浆6％。
53.石英砂与锂辉石矿渣的质量比为1:0.53。
54.掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：
55.(1)将水泥、石英砂和锂辉石矿渣搅拌混合均匀，得到预混料；
56.(2)向预混料中加入纸浆搅拌均匀，得到混合浆料；
57.(3)将混合浆料依次经过抄取成型、预养处理、蒸压养护和干燥，所述预养处理温度为90℃，时间为5h，压力为0.1mpa；蒸压养护温度为165℃，时间为24h，压力为1.2mpa，得到硅酸钙板材。
58.实施例4
59.一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，包括按质量百分比计下述组分：
60.水泥25％
61.石英砂50％
62.锂辉石矿渣20％
63.纸浆5％。
64.所述石英砂与锂辉石矿渣的质量比为1:0.4
65.掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：
66.(1)将水泥、石英砂和锂辉石矿渣搅拌混合均匀，得到预混料；
67.(2)向预混料中加入纸浆搅拌均匀，得到混合浆料；
68.(3)将混合浆料依次经过抄取成型、预养处理、蒸压养护和干燥，所述预养处理温度为70℃，时间为8h，压力为0.1mpa；蒸压养护温度为165℃，时间为20h，压力为1.2mpa，得到硅酸钙板材。
69.对比例1
70.对比例1与实施例4区别在于将锂辉石矿渣替换为水泥。
71.对比例2
72.对比例2与实施例4区别在于将锂辉石矿渣替换为石英砂。
73.实施例5
74.一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，包括按质量百分比计下述组分：
75.水泥36％
76.石英砂40％
77.锂辉石矿渣20％
78.纸浆4％。
79.所述石英砂与锂辉石矿渣的质量比为1:0.5。
80.掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：
81.(1)将水泥、石英砂和锂辉石矿渣搅拌混合均匀，得到预混料；
82.(2)向预混料中加入纸浆搅拌均匀，得到混合浆料；
83.(3)将混合浆料依次经过抄取成型、预养处理、蒸压养护和干燥，所述预养处理温度为70℃，时间为20h，压力为0.1mpa；蒸压养护温度为165℃，时间为10h，压力为1.2mpa，得到硅酸钙板材。
84.实施例6
85.一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，包括按质量百分比计下述组分：
86.水泥25％
87.石英砂38％
88.锂辉石矿渣24％
89.纸浆8.5％
90.棉浆4.5％
91.所述石英砂与锂辉石矿渣的质量比为1:0.63。
92.掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：
93.(1)将水泥、石英砂和锂辉石矿渣搅拌混合均匀，得到预混料；
94.(2)向预混料中加入纸浆搅拌均匀，得到混合浆料；
95.(3)将混合浆料依次经过抄取成型、预养处理、蒸压养护和干燥，所述预养处理温度为70℃，时间为20h，压力为0.1mpa；蒸压养护温度为170℃，时间为10h，压力为1.2mpa，得到硅酸钙板材。
96.实施例7
97.实施例7与实施例6的不同之处在于将上述普通棉浆替换为自制棉浆。
98.锂辉石矿渣微观形貌为具有立体结构的不规则形状，本发明经过处理过的棉浆纤维表面具有较多的二氧化硅纳米凸起结构，凸起结构与锂辉石矿渣不平整的表面具有较强的结合力，进一步提高硅酸钙板材的强度，一般硅酸钙板材强度达到19mpa后，再往上提升硅酸钙板材的强度非常困难，本发明采用自制的棉浆纤维能够显著提升硅酸钙板材的强度，制备超强硅酸钙板，硅酸钙板强度能达到23mpa以上。
99.自制棉浆的制备方法包括以下步骤：
100.按照质量比1:80的比例将纳米二氧化硅加入水中超声震荡分散均匀，然后加入环氧基硅烷偶联剂，纳米二氧化硅与环氧基硅烷偶联剂的质量比为1:0.2，水浴加热至60℃，进行反应50min，经过分离和干燥，得到环氧基纳米二氧化硅；将环氧基纳米二氧化硅加入棉浆中，环氧基纳米二氧化硅与棉浆的质量比为1:30，搅拌混合均匀，升温至100℃，加入三乙胺催化剂，进行反应10min，冷却降温，即得。
101.性能测试
102.硅酸钙板材强度按照cb/t8040进行测试，抗冻性能采用gb/t7019-2014进行测试，经过25次冻融循环，观察硅酸钙板材是否出现破裂、分层。硅酸钙板材性能测试结果见表1。
103.表1：
[0104][0105]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述公开的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，其特征在于，包括按质量百分比计下述组分：水泥 25%-36%石英砂 38%-51%锂辉石矿渣 15%-24%纸浆 4%-8.5%。2.根据权利要求1所述的一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，其特征在于，所述锂辉石矿渣占硅酸钙板材的质量百分比为18-20%。3.根据权利要求1所述的一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，其特征在于，所述石英砂与锂辉石矿渣的质量比为1:0.4-0.45。4.根据权利要求1所述的一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，其特征在于，所述石英砂的目数为200-250目。5.根据权利要求1所述的一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，其特征在于，所述锂辉石矿渣的目数为150-300目。6.根据权利要求1所述的一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，所述锂辉石矿渣进行分散处理。7.根据权利要求1所述的一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，其特征在于，所述锂辉石渣的分散处理方法包括以下步骤：将锂辉石矿渣加入水中搅拌均匀，得到分散处理的锂辉石矿渣。8.根据权利要求5所述的一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材，其特征在于，所述硅酸钙板材中还包括棉浆。9.一种如权利要求1-8任一权利要求所述的掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将水泥、石英砂和锂辉石矿渣或锂辉石矿渣分散液加入水中搅拌混合均匀，得到预混料；（2）向预混料中加入纸浆或将纸浆与棉浆混合后加入预混料中搅拌均匀，得到混合浆料；（3）将混合浆料依次经过抄取成型、预养处理、蒸压养护和干燥，得到硅酸钙板材。10.根据权利要求9所述的一种掺杂锂辉石矿渣的硅酸钙板材的制备方法，其特征在于，所述预养处理温度为70-90℃，时间为5-20h；蒸压养护温度为165-170℃，时间为6-24h。

技术总结
本发明涉及板材技术领域，公开了一种掺杂锂辉石废渣的硅酸钙板材及其制备方法。包括按质量百分比计下述组分：水泥25%-36%，石英砂38%-51%，锂辉石矿渣15%-24%，纸浆4%-8.5%。本发明将锂废弃的辉石废渣添加应用到硅酸钙板材内可以提高硅酸钙板材的力学强度，降低硅酸钙板材的生产成本，同时实现锂辉石废渣的固废利用，绿色环保。同时锂辉石矿渣还提高硅酸钙板材的阻燃性能和降低硅酸钙板材的热膨胀系数。数。


技术研发人员：宋方云 卞上飞
受保护的技术使用者：江西新迪建材有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/10/6