一種廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料及制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種由廢石英和廢玻璃發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料及其制備方法。該高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料以廢玻璃、廢石英、發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑為原料，采用以下方法制備：（1）將分揀清洗干燥后的廢玻璃和廢石英研磨成粉，發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑研磨成粉；（2）按重量比將廢玻璃、廢石英和發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑均勻混合粉料，然后將上述混合粉料放置在預(yù)制的成型容器內(nèi)；（3）按一定速率升溫，高溫?zé)Y(jié)后，自然降至室溫；（4）經(jīng)過(guò)切割、表面機(jī)械磨制得到成品。本發(fā)明經(jīng)濟(jì)環(huán)保，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制備的建筑材料強(qiáng)度高、重量輕、多孔、防火、隔熱、隔音、無(wú)毒、無(wú)菌、無(wú)味，保溫和抗震性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于加氣混凝土砌塊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料制品【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種由廢石英和廢玻璃發(fā)泡生產(chǎn)的 高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國(guó)石英砂尾礦尾砂排放量為1000萬(wàn)噸左右，這些廢石英除少量用作水玻 璃和陶瓷的原料外，大部分都沒(méi)有得到科學(xué)的利用，不僅給企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了不小的難題， 也給周邊環(huán)境帶來(lái)了巨大的污染，成為了擺在各石英原料生產(chǎn)企業(yè)面前迫切需要解決的問(wèn) 題。而每年產(chǎn)生的廢玻璃約有1040萬(wàn)噸。廢玻璃類(lèi)物質(zhì)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不腐爛、不燃燒、 不能降解，廢玻璃若不加處理而隨其他垃圾一起隨意排放，不僅浪費(fèi)了自然資源，而且又對(duì) 環(huán)境造成危害。
[0003] 將廢玻璃和廢石英粉等固體廢棄生產(chǎn)建材的新產(chǎn)品，具有強(qiáng)度大、耐用性、安全 性、隔熱和隔音性高及使用壽命長(zhǎng)并能有效減輕建筑物自重的特點(diǎn)，不僅可以使目前日益 增加的固體廢棄物得以利用，變廢為寶，從而相應(yīng)減輕環(huán)境負(fù)荷，而且能有效地滿足建設(shè)高 效節(jié)能、減排、環(huán)保和和諧居住環(huán)境的要求，也是我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。如 專(zhuān)利92106061. 0,低溫?zé)Y(jié)陶瓷本發(fā)明提供了一種低溫?zé)Y(jié)瓷，其組分除了石英粉、粘土和 陶土外，還包括廢玻璃，經(jīng)粉碎混合后，再加入溶劑，著色劑和防泡劑，經(jīng)干壓成型，送至窯 內(nèi)燒結(jié)，由于內(nèi)含廢玻璃，所以燒結(jié)程度為860°C。因此本發(fā)明具有燒結(jié)溫度較低，耗能小， 生產(chǎn)周期短，無(wú)三廢等優(yōu)點(diǎn)，它適應(yīng)在建筑材料行業(yè)使用；專(zhuān)利93111877. 8,仿花崗石裝飾 板及其制造方法，本發(fā)明涉及一種仿花崗石裝飾板及其制造方法，以廢玻璃為主要原料經(jīng) 粉碎，制坯、焙燒、研磨，拋光等加工制成含有表面層、中間層和底層的復(fù)合結(jié)構(gòu)板，表面層 為致密層，由廢玻璃、石英填料和廢彩色玻璃制成，中間層為次致密層，由廢玻璃加石英填 料制成，底層為多孔層以廢玻璃為主體填充含Si0 2的礦渣或砂，加適量發(fā)泡劑制成。
[0004] 傳統(tǒng)的建筑墻體材料主要使用粘土磚、粘土空心磚、水泥砂楽格子磚、加氣混凝土 砌塊等，如專(zhuān)利201310509911. 2, 一種硅酸鈣板貼面輕質(zhì)墻板及其制備方法，本發(fā)明涉及一 種硅酸鈣板貼面輕質(zhì)墻板及其制備方法，包括一塊加氣混凝土芯板，在加氣混凝土芯板最 大面積的兩個(gè)表面上粘接有硅酸鈣板，通過(guò)制備料漿，制備鋼筋骨架，制備加氣混凝土芯板 最后制備出墻板；專(zhuān)利201310411891. 5, 一種建筑外墻體保溫材料，本發(fā)明公開(kāi)了一種建 筑外墻體保溫材料，由以下重量份數(shù)的成份組成：11-16份開(kāi)孔膨脹珍珠巖，9-11份硅藻 土，15%-20%的氧化鎂溶液20-35份，7-16份混合溶劑，5-20份無(wú)機(jī)增稠劑，5-10份增韌劑， 10份阻燃劑，5-8份固化劑，4-6份輕乙基纖維素，1份增稠劑，100份水。由于上述材料大 多存在重量大、吸水率高、導(dǎo)熱系數(shù)大、強(qiáng)度不高，使建筑物承重大、保溫和抗震性能差等問(wèn) 題，有的還消耗大量的粘土等自然資源，不符合現(xiàn)代建筑材料高強(qiáng)、防震、保溫、防火、隔音、 節(jié)能的性能要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對(duì)石英廢棄物和廢玻璃環(huán)保資源化利用問(wèn)題，提供一種能克服 目前建筑材料缺陷，具有較好的耐用性、安全性、抗折性，具有一定強(qiáng)度、防火、隔熱和隔音 并減輕建筑物自重墻體材料的低成本生產(chǎn)及制備方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案： 一種廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料，含有廢玻璃，還包含廢石英、發(fā)泡劑和助 溶穩(wěn)定劑，將所述的原料研磨后，按各組分重量比混合燒結(jié)制成。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述的各組分重量比如下：廢玻璃10-50%，廢石英 40-80%，發(fā)泡劑2-8%，助溶穩(wěn)定劑1-5%。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述發(fā)泡劑為碳酸鈉、碳酸鈣、碳化硅中的任一種或它 們的混合物。本發(fā)明中使用的碳酸鈣可為含有ΚΓ20%的輕質(zhì)碳酸鈣。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述助溶穩(wěn)定劑為螢石和/或硼砂。本發(fā)明所使用的 螢石成分含量要求為CaF2>80%，F(xiàn)e203〈0. 2%。
[0010] 一種制備以上所述廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料的方法，該制備方法步驟 包括： a. 將分揀清洗干燥后的廢玻璃和廢石英研磨成粉，發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑研磨成粉； b. 按各組分重量比將廢玻璃、廢石英、發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑均勻混合粉料，然后將上述 混合粉料放置在預(yù)制的成型容器內(nèi)； c. 按升溫速率升至高溫，高燒結(jié)溫度下燒結(jié)后，自然降至室溫得到成品。
[0011] 為了使本發(fā)明公開(kāi)更充分，本發(fā)明制備得到的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料，可以進(jìn)一步經(jīng) 過(guò)切割、表面機(jī)械磨等美化工序制得到優(yōu)質(zhì)成品。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述的廢玻璃和廢石英研磨至80-120目，發(fā)泡劑和助 溶穩(wěn)定劑研磨至100 - 200目。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述升溫速率為每分鐘20 - 40°C。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述高燒結(jié)溫度為1100-1250°C。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述的高燒結(jié)溫度下燒結(jié)20 - 30分鐘。
[0016] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)原理是：廢玻璃和廢石英高溫?zé)Y(jié)共熔，自然冷卻后形成高強(qiáng) 度的材料，同時(shí)通過(guò)制備中加入助溶穩(wěn)定劑和發(fā)泡劑，助溶穩(wěn)定劑加快廢玻璃和廢石英的 共熔速度，并可在一定程度上穩(wěn)定氣泡不外溢出的作用，發(fā)泡劑在高溫作用下分解產(chǎn)生氣 體，在廢玻璃和廢石英燒結(jié)時(shí)氣體在共熔物中形成閉氣孔，降低材料密度，使所制建筑材料 不僅高強(qiáng)而且質(zhì)輕。
[0017] 本發(fā)明通過(guò)上述方案取得良好的技術(shù)效果： 1、 本發(fā)明使用廢石英和廢玻璃為原料，生產(chǎn)成本低，降低環(huán)境污染，變廢為寶，制備的 輕質(zhì)墻體材料不僅具有質(zhì)輕、多孔、防火、隔熱、隔音、無(wú)毒、無(wú)菌、無(wú)味等特性，而且經(jīng)濟(jì)環(huán) 保，邊角廢料和使用后廢棄物可再循環(huán)使用； 2、 本發(fā)明引入發(fā)泡材料為原料，在高溫作用下發(fā)泡形成孔徑可控的封閉孔，且孔徑內(nèi) 外分布均勻，可制備高強(qiáng)輕質(zhì)墻體材料，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的輕質(zhì)墻體材料抗壓強(qiáng)度高大 于15Mpa，導(dǎo)熱率低于0. 08W/m · k，吸水率為8 % -25 %，視孔隙率8 % -20 % ; 3、 本發(fā)明引入助溶穩(wěn)定劑為原料，加快廢玻璃和廢石英的共熔速度，降低高溫?zé)Y(jié)的 溫度和時(shí)間，節(jié)省成本；同時(shí)，可在一定程度上起到穩(wěn)定氣泡不外溢出的作用，使本發(fā)明生 產(chǎn)的建筑材料達(dá)到更隔熱、隔音的效果。
[0018] 4、本發(fā)明生產(chǎn)的輕質(zhì)高強(qiáng)建筑材料與加氣混凝土砌塊相比密度更低，體密度為 0. 5-0. 9g/cm3,隔音、保溫和抗震性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于加氣混凝土砌塊。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段易于了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步 闡述。
[0021] 實(shí)施例1 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃10%和廢石英80%-起研磨成80目的粉體， 同時(shí)將碳酸鈣2%、碳化硅3%、螢石4%、硼砂1%研磨成100目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘20°C升溫，從室溫至1KKTC進(jìn)行燒結(jié)，并在1KKTC保溫30分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0022] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為20Mpa，導(dǎo)熱率低于0. 05W/m · k，吸水率為 23%，視孔隙率17. 7%，體積密度為0. 71g/cm3。
[0023] 實(shí)施例2 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃35%和廢石英60%-起研磨成100目的粉體， 同時(shí)將碳酸鈉2%、碳化硅1%和螢石2%研磨成150目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘25°C升溫，從室溫至1150°C進(jìn)行燒結(jié)，并在1150°C保溫30分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0024] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為23Mpa，導(dǎo)熱率為0.06W/m*k，吸水率為 14. 7%，視孔隙率11. 7%，體積密度為0. 79g/cm3。
[0025] 實(shí)施例3 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃50%和廢石英40%-起研磨成120目的粉體， 同時(shí)將碳酸鈣3%、碳化硅3%和螢石4%研磨成200目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘20°C升溫，從室溫至1200°C進(jìn)行燒結(jié)，并在1200°C保溫25分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0026] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為22Mpa，導(dǎo)熱率為0. 06W/m · k，吸水率為 15. 6%，視孔隙率11. 7%，體積密度為0. 75g/cm3。
[0027] 實(shí)施例4 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃50%和廢石英47%-起研磨成80目的粉體， 同時(shí)將和碳化硅2%和螢石1%研磨成100目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘40°C升溫，從室溫至1250°C進(jìn)行燒結(jié)，并在1250°C保溫20分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0028] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為24Mpa，導(dǎo)熱率低于0. 05W/m · k，吸水率為 15%，視孔隙率10. 6%，體積密度為0. 82g/cm3。
[0029] 實(shí)施例5 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃17%和廢石英75%-起研磨成110目的粉體， 同時(shí)將碳酸鈉4%和硼砂4%研磨成130目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘30°C升溫，從室溫至1180°C進(jìn)行燒結(jié)，并在1180°C保溫28分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0030] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為17Mpa，導(dǎo)熱率低于0. 07W/m · k，吸水率為 24. 8%，視孔隙率19. 5%，體積密度為0. 55g/cm3。
[0031] 實(shí)施例6 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃36%和廢石英56% -起研磨成90目的粉體， 同時(shí)將碳酸鈣3%和硼砂5%研磨成180目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘35°C升溫，從室溫至1220°C進(jìn)行燒結(jié)，并在1220°C保溫22分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0032] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為16Mpa，導(dǎo)熱率低于0. 06W/m · k，吸水率為 23%，視孔隙率17. 5%，體積密度為0. 52g/cm3。
[0033] 實(shí)施例7 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃20%和廢石英72%-起研磨成110目的粉體， 同時(shí)將碳酸鈉4%和螢石2%、硼砂2%研磨成110目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘40°C升溫，從室溫至1130°C進(jìn)行燒結(jié)，并在1130°C保溫25分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0034] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為20Mpa，導(dǎo)熱率低于0. 07W/m · k，吸水率為 24. 5%，視孔隙率18%，體積密度為0. 65g/cm3。
[0035] 實(shí)施例8 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃40%和廢石英50%-起研磨成80目的粉體， 同時(shí)將碳酸鈉8%和硼砂2%研磨成100目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘20°C升溫，從室溫至1250°C進(jìn)行燒結(jié)，并在1250°C保溫30分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0036] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為22Mpa，導(dǎo)熱率低于0. 05W/m · k，吸水率為 20%，視孔隙率16. 3%，體積密度為0. 75g/cm3。
[0037] 實(shí)施例9 a. 將廢玻璃分選、清洗、干燥后，將廢玻璃37%和廢石英55%-起研磨成150目的粉體， 同時(shí)將碳化硅7%和硼砂1%研磨成200目的粉體； b. 其后將它們共同裝入混合機(jī)械中干混形成均勻的粉體，置于市場(chǎng)需要形體的容器 內(nèi)； c. 按每分鐘26°C升溫，從室溫至1160°C進(jìn)行燒結(jié)，并在1160°C保溫23分鐘后，自然降 至室溫； d. 經(jīng)切割和表面磨制制得輕質(zhì)墻體材料。
[0038] 制得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度為25Mpa，導(dǎo)熱率低于0. 06W/m · k，吸水率為 25%，視孔隙率18. 1%，體積密度為0. 80g/cm3。
[0039] 本發(fā)明上述實(shí)施例方案僅是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求中指出 了本發(fā)明產(chǎn)品組成成分、成分比例、制備方法參數(shù)的范圍，而上述的說(shuō)明并未指出本發(fā)明參 數(shù)的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是 包括在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料，該材料組成原料含有廢玻璃，其特征在 于，該材料組成原料還包含廢石英、發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑，將所述的組成原料研磨后，按各 組分重量比混合燒結(jié)制成。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料，其特征在于，所述 的各組分重量比如下：廢玻璃10-50%，廢石英40-80%，發(fā)泡劑2-8%，助溶穩(wěn)定劑1-5%。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料，其特征在于，所述 發(fā)泡劑為碳酸鈉、碳酸鈣、碳化硅中的任一種或它們的混合物。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料，其特征在于，所述 助溶穩(wěn)定劑為螢石和/或硼砂。
5. -種制備權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料的 方法，其特征在于：該制備方法步驟包括： a. 將分揀清洗干燥后的廢玻璃和廢石英研磨成粉，發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑研磨成粉； b. 按各組分重量比將廢玻璃、廢石英、發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑均勻混合粉料，然后將上述 混合粉料放置在預(yù)制的成型容器內(nèi)； c. 按升溫速率升至高溫，高燒結(jié)溫度下燒結(jié)后，自然降至室溫得到成品。
6. 如權(quán)利要求5所述的制備廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料的方法，其特征在 于，所述的廢玻璃和廢石英研磨至80-120目，發(fā)泡劑和助溶穩(wěn)定劑研磨至100 - 200目。
7. 如權(quán)利要求5所述的制備廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料的方法，其特征在 于，所述升溫速率為每分鐘20 - 40°C。
8. 如權(quán)利要求5所述的制備廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料的方法，其特征在 于，所述高燒結(jié)溫度為ll〇〇_1250°C。
9. 如權(quán)利要求5所述的制備廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料的方法，其特征在 于，所述的高燒結(jié)溫度下燒結(jié)20 - 30分鐘。
10. 如權(quán)利要求5所述的制備廢石英發(fā)泡生產(chǎn)的高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料的方法，其特征在 于，所述發(fā)泡劑為碳酸鈉、碳酸鈣、碳化硅中的任一種或它們的混合物；所述助溶穩(wěn)定劑為 螢石和/或硼砂。
【文檔編號(hào)】C03C11/00GK104193177SQ201410424170
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】黃志民, 黃日波, 劉曉剛, 易偉, 吳學(xué)眾 申請(qǐng)人:廣西科學(xué)院, 廣西鹿寨凱浩鹿寶新型建材有限公司