固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂及制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于固体废弃物利用技术领域，涉及一种固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂及制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]尾矿是选矿后的废弃物，工业固体废弃物的主要组成部分。世界各国每年采出的金属矿、非金属矿、煤、粘土等高达100亿t以上，排出的尾矿量约50亿t，据不完全统计，目前我国发现的矿产有150多种，开发建立了 8000多座矿山，累计生产尾矿59.7亿t，占地8万hm2以上，而且每年仍以3.0亿t的速度在增长。长期以来尾矿采用大部分露天堆放，既占用了大量的土地，还容易造成粉尘污染，其中有害物质经过风化、雨淋、地表径流的腐蚀极容易污染水体，危害环境。
[0003]我国矿山尾矿主要矿物成分由硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸盐矿物和微量金属矿物组成，化学成分以Si02、A1203、CaO, MgO, Fe203、K2O, Na2O为主，接近建筑用陶瓷材料、玻璃和砖瓦等所需要的成分，可以作为建筑、陶瓷、玻璃工业的重要矿物原料，用尾矿做原料制作各种建材产品，成本较低、利用率高且用量大，既利用了废物，减少了环境污染，又节约了大量土地。因此，尾矿的整体利用有着重要的经济价值和发展前景。
[0004]建筑能耗占我国总能耗1/3以上，外墙保温层能有效隔绝热量交换而大大降低能耗。但是，上海“11.15”火灾事故，央视新楼大火等由建筑保温材料导致的火灾频发，造成严重的人员伤亡和财产损失，使保温材料防火安全受到公众空前关注。火灾频发，催生了我国史上最严厉的建筑保温材料防火规定。2012年I月20日，住房和城乡建设部印发了《关于贯彻落实国务院关于加强和改进消防工作的意见的通知》，要求建筑外保温材料严格执行公安部、住房和城乡建设部联合印发的《民用建筑外墙保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字〔2009〕46号)，民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B2级(可燃材料)；采用BI (难燃材料)和B2级保温材料时，应按照规定设置防火隔离带。
[0005]目前，市场上的A级防火保温材料主要有岩棉板(条)、复合水泥发泡保温板、加气混凝土板、发泡陶瓷保温板等4类，岩棉含有大量无机纤维，严重影响环境及人体健康，且易吸水、易收缩；复合水泥发泡保温板、加气混凝土板吸水率大、强度低、易开裂，且导热系数受生产工艺影响较大，不易控制；发泡陶瓷保温板是一种新型的无机陶瓷保温材料，采用无机陶瓷材料作为主要原料，经过高温焙烧而成的高气孔率的闭孔发泡陶瓷保温材料。具有保温性能好、防火等级高、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好、与墙基层和抹面层相容性好、安全稳定性好、可与建筑物同寿命等特点。可见，发泡陶瓷保温板是一种比较理想的墙体保温材料，但是，由于要经过1200°C的高温焙烧，使得其材料本身价格稍高，规模化应用受到限制。因此，如果能选用合适的助熔剂大幅降低烧成温度，并且大规模利用废弃尾矿，就可从节能和环保两方面降低发泡陶瓷保温板的生产成本，扩大其应用范围。
[0006]因此，在基本上不改变现有生产工艺与生产条件的前提下，开发适于高掺量尾矿烧结多孔保温板材的烧成助熔剂对降低发泡陶瓷保温板的生产成本具有重要意义。中国专利号为ZL200910023626.3的发明专利说明书中公开了一种铁尾矿烧结多孔保温板材，其中:铁尾矿利用率为10%?40%，尾矿利用率较低，此外，助恪剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，烧成温度在1200°C，烧成温度稍高。中国专利号为ZL201210190895.0的发明专利说明书中公开了一种发泡陶瓷材料及其制备方法，尾矿利用率可达到65?85%，助熔剂是碳酸钠、氟化钙、磷酸钠中的至少一种，但是膨化温度即烧成温度为1225?1300°C，烧成温度较高。综上所述，上述发明专利说明书中没有考虑到对助熔剂进行合理配伍，没有从高掺量利用尾矿和低温烧结角度提出适于现有生产工艺与生产条件的高掺量尾矿烧结多孔保温板材的烧成助熔剂及其制备方法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种能降低固体废弃物烧结多孔保温板材能耗、提高固体废弃物烧结多孔保温板材的固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂及制备方法，并提供一种将固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂用于制备固体废弃物烧结多孔保温板材的应用方法。
[0008]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂，由快速助熔组分、稳定助熔组分及平缓助熔组分组成；快速助熔组分与稳定助熔组分的质量比为0.5~2:1，平缓助熔组分与稳定助熔组分的质量比为0.5-2:1 ;所述的快速助熔组分为硼砂，稳定助熔组分为玻璃粉，平缓助熔组分为珍珠岩、长石的任一种或两种。
[0009]所述硼砂中各化学组成的质量分数为:Na2O 15-17%、B2O3 35-37%、H2O 46-48%。
[0010]所述玻璃粉中各化学组成的质量分数为:Si02 64?73%、Al2O3 3?9%、Na20 8?16%、CaO 6 ?9%、K2O 0.5 ?2%。
[0011]所述平缓助熔组分为珍珠岩、长石的混合物，珍珠岩、长石的质量比为1:0.5~1。
[0012]所述的固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂的制备方法，包括以下步骤:①将硼砂干燥，粉磨得快速助熔组分；②将废旧玻璃瓶或平板玻璃先进行破碎，然后干燥，粉磨，得稳定助熔组分；③取珍珠岩、长石中的任意一种或两种，进行破碎，然后干燥，粉磨，得平缓助熔组分；④按比例称取快速助熔组分、稳定助熔组分、平缓助熔组分，搅拌均匀后即得固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂。
[0013]所述的固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂的应用，包括以下步骤，分别取下述重量份数的原料:固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂5?25份、固体废弃物70?90份、发泡剂I?10份；将固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂、固体废弃物、发泡剂混合均匀得混合物料，加入混合物料重量5~15 %的水，搅拌均匀得到湿料，然后将湿料造粒，得到粒料，干燥，再进行煅烧，最后冷却脱模，得到固体废弃物烧结多孔保温板材。
[0014]所述煅烧分段进行，第一段为:室温升至300°C，升温速率为8~12°C /min ;第二段为:300°C升至900°C，升温速率为3~6°C /min ;第三段为:900°C升至1100°C ~1180°C，升温速率为 0.8-1.20C /min ;第四段为:1100°C ~1180°C下保温 0.5~2h。
[0015]所述发泡剂由下述重量份数的原料组成:碳酸钠15~25份、碳化娃粉15~25、磷酸钙55~65份。
[0016]所述固体废弃物为铁尾矿、石英尾矿、铝矾土尾矿、废陶瓷碎片、赤泥、粉煤灰中的任一种或几种。
[0017]本发明的有益效果是:第一，首先，引入硼砂这种含有硼类氧化物的强助熔剂，利用B2O3的B-O键与S1 2的S-O四面体直接连接，在连接过程中使原来的正四面体构型发生变化，导致3102本身稳定性下降，从而快速降低其熔融温度；其次，通过引入碎玻璃粉这种有效助熔剂，使物料在较低温度下出现液相，加速扩散和对固相的溶解作用形成固溶体使晶格活化，使质点反应能力加强；最后，通过引入珍珠岩或长石这种缓熔型助熔剂，调整整体体系的粘度，扩大物料的烧成范围，使得符合工业化规模生产的要求。最终，通过三种不同类型助熔剂的共同作用促进高掺量尾矿烧结多孔保温板材既能在较低温度(1100-1180°C)下烧成，和现有技术相比烧成温度降低了 50°C?150°C，并且具有较宽的烧成温度，同时使高掺量尾矿烧结多孔保温板材获得良好的物理力学性能，耐久性能和保温性能。第二，本发明所采用原料，主要是工业固体废弃物和少量工业原料，有利于保护环境，节约资源，减少废弃物排放。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂的制备方法工艺流程不意图。
【具体实施方式】
[0019]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0020]实施例1
一种固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂，由快速助熔组分、稳定助熔组分及平缓助熔组分组成；快速助熔组分与稳定助熔组分的质量比为2: 1，平缓助熔组分与稳定助熔组分的质量比为1:1 ;所述的快速助熔组分为硼砂，稳定助熔组分为玻璃粉，平缓助熔组分为珍珠岩、长石的混合物，珍珠岩、长石的质量比为1:1。
[0021]所述硼砂中各化学组成的质量分数为:Na2O 16%、B2O3 36%、H2O 48%。
[0022]所述玻璃粉中各化学组成的质量分数为:Si02 7 3%,Al2O3 9%,Na2O 8%,CaO 9%,K2O1%。
[0023]所述的固体废弃物烧结多孔保温板材用烧成助熔剂的制备方法，包括以下步骤:①将硼砂干燥，粉磨，达到SOym筛余为小于10%