本发明涉及无机水泥板技术领域，更具体地，本发明提供了一种无机水泥板及其制备方法。
背景技术：
在建筑物的建造过程中和拆卸过程中、农业生产过程中还有湖底清淤过程中，都会产生很多的垃圾，现在对这些垃圾的利用较为单一，建筑垃圾多采用填埋的方式来处理，农作物垃圾多采用，回田和焚烧的方式处理，而湖底污泥堆积后会引发臭味，污染环境，都没有非常好的措施进行处理。
现在砖块的制作主要以黏土、矿产、陶瓷或者混凝土作为原料，但是这些自然资源是不可再生的，开采过量甚至会导致生态环境的破坏。因此，必须重视并加强对绿色环保材料的研究和应用。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种无机水泥板，按重量份计，制备原料至少包括石材尾渣20～40份、农作物废料15～30份、生石灰10～20份、污泥65～90份、水玻璃10～20份。
作为本发明的一种优选技术方案，所述制备原料还包括无机分散剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述无机分散剂和水玻璃的质量比为1：(1.2～5)。
作为本发明的一种优选技术方案，所述无机分散剂的制备原料包括含钙无机盐、含磷物质以及改性剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述含钙无机盐选自四水硝酸钙、氯化钙、碳酸钙、硫酸钙、氯酸钙、氢氧化钙、氧化钙中的一种或几种组合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述含磷物质选自磷酸氢二铵、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、偏磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铵、多聚磷酸钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸中的一种或几种组合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述碳酸钙的比表面积为13000～14000cm2/g。
作为本发明的一种优选技术方案，所述磷酸是为浓度在0.9～1.1mol/l的磷酸水溶液。
作为本发明的一种优选技术方案，所述水玻璃的分子式为na2o·nsio2，模数n为1.8～2.5。
本发明的第二方面提供了所述一种无机水泥板的制备方法，至少包括以下步骤：
(1)将石材尾渣进行破碎处理，研磨，得石材颗粒；
(2)将农作物废料干燥，粉碎，得农作物颗粒；
(3)将污泥放入搅拌器中，加入生石灰，反应后加入石材颗粒和农作物颗粒，搅拌，然后加入水玻璃和无机分散剂，搅拌均匀后得无机水泥板浆料；
(4)将无机水泥板浆料导入模具中，使用压制成型机压制成型，蒸压养护即得。
有益效果：本发明提供了一种无机水泥板及其制备方法，通过选择特定的无机分散剂以及特定模数的水玻璃的加入，与体系中的各组分相互作用，可显著提高无机水泥板的抗压强度和抗折强度，使用寿命长，成本低；采用石材尾渣、农作物废料作为原料，提高资源的利用率，保护环境，实现资源的可持续发展。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种无机水泥板，按重量份计，制备原料至少包括石材尾渣20～40份、农作物废料15～30份、生石灰10～20份、污泥65～90份、水玻璃10～20份。
在一种实施方式中，按重量份计，所述无机水泥板的制备原料还包括石材尾渣30份、农作物废料22份、生石灰15份、污泥70份、水玻璃15份。
在一种更优选的实施方式中，所述制备原料还包括无机分散剂。
<石材尾渣>
本发明所述石材尾渣为花岗岩尾渣。
<农作物废料>
本发明所述农作物废料包括农作物的秸秆、各种树木的枝杈为原料制成的纤维粉末以及木材加工所生成的木屑。
在一种优选的实施方式中，所述农作物废料包括小麦秸秆和水稻秸秆。
在一种更优选的实施方式中，所述小麦秸秆和水稻秸秆的质量比为1：(1.2～1.4)；更优选的，所述小麦秸秆和水稻秸秆的质量比为1：1.3。
<污泥>
本发明所述污泥为城市污泥和湖底污泥的一种或者两种的混合。
在一种优选的实施方式中，所述污泥为湖底污泥，含水量为75～95％；优选的，所述含水量为80％。
<水玻璃>
本发明所述水玻璃俗称泡花碱，是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅化合而成的一种可溶于水的硅酸盐。二氧化硅(sio2)与氧化钠(na2o)的摩尔数的比值n，称为水玻璃的模数，n≥3的称为中性水玻璃，n<3的称为碱性水玻璃。
在一种优选的实施方式中，所述水玻璃的分子式为na2o·nsio2，模数n为1.8～2.5。
在一种更优选的实施方式中，所述水玻璃的模数n为1.9～2.1，购买自济南亿淼化工有限公司的ssp-20。
在一种更优选的实施方式中，所述无机分散剂和水玻璃的质量比为1：(1.2～5)；更优选的，所述无机分散剂和水玻璃的质量比为1：(2～4)；更优选的，所述无机分散剂和水玻璃的质量比为1：3.1。
<无机分散剂>
本发明所述无机分散剂的制备原料包括含钙无机盐、含磷物质以及改性剂。
含钙无机盐
本发明所述含钙无机盐选自四水硝酸钙、氯化钙、碳酸钙、硫酸钙、氯酸钙、氢氧化钙、氧化钙中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述含钙无机盐为碳酸钙。
在一种更优选的实施方式中，所述碳酸钙的比表面积为13000～14000cm2/g；更优选的，所述碳酸钙的比表面积为13500cm2/g。
在一种更优选的实施方式中，所述碳酸钙购买自北京涂多多电子商务有限公司。
所述比表面积可通过gsl-101bii型激光粒度分析仪测定。
含磷物质
本发明所述含磷物质选自磷酸氢二铵、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、偏磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铵、多聚磷酸钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述含磷物质为磷酸。
在一种更优选的实施方式中，所述磷酸是为浓度在0.9～1.1mol/l的磷酸水溶液；更优选的，所述磷酸是为浓度在1mol/l的磷酸水溶液。
在一种更优选的实施方式中，所述含钙无机盐中的钙和含磷物质的磷摩尔比值为1.6～1.8；更优选的，所述含钙无机盐中的钙和含磷物质的磷摩尔比值为1.7。
<改性剂>
在一种实施方式中，所述改性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、硬脂酸、柠檬酸、聚乙二醇、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述改性剂包括羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚。
在一种更优选的实施方式中，所述羧甲基纤维素钠的粘度为100～200mpa·s；更优选的，所述羧甲基纤维素钠的粘度为150～200mpa·s。
在一种更优选的实施方式中，所述羧甲基纤维素钠购买自山东亿港化工有限公司的fz-1。
在一种更优选的实施方式中，所述烷基酚聚氧乙烯醚的羟值为60～73mgkoh/g，hlb值为14.5～15；更优选的，所述烷基酚聚氧乙烯醚的羟值为60～68mgkoh/g，hlb值为15。
在一种更优选的实施方式中，所述烷基酚聚氧乙烯醚购买自南通雀联化工有限公司的op-15。
在一种更优选的实施方式中，所述羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1：(0.4～0.6)：(0.1～0.3)；更优选的，所述羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1：0.5：0.2。
所述粘度是在2wt％的水溶液，25℃下测试得到，本发明对测试方法不作特别限定。
所述无机分散剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含钙无机盐加入到装有蒸馏水的三口烧瓶中，升温至55～60℃，搅拌滴加含磷物质，然后加入改性剂水溶液，搅拌，在48～55℃下陈化2～5h；所述改性剂水溶液的浓度为0.01～0.03g/l；所述改性剂水溶液和蒸馏水体积比为1：(200～300)；
(2)将陈化后产物冷却离心，洗涤，抽滤，在80℃下真空干燥12～24h，然后在900～1000℃下煅烧2～3h即得。
在一种优选的实施方式中，所述含钙无机盐和蒸馏水的质量比为1：(10～15)；更优选的，所述含钙无机盐和蒸馏水的质量比为1：13。
申请人发现通过加入自制的无机分散剂以及模数为1.8～2.5的水玻璃，并限制无机分散剂和水玻璃的质量比为1：(1.2～5)，可与体系中的各组分更好相互作用，可显著提高无机水泥板的抗压强度和抗折强度，使用寿命长，可更好的应用于屋面、墙面、楼面的组建。
本发明的第二方面提供所述一种无机水泥板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石材尾渣进行破碎处理，研磨，得石材颗粒；
(2)将农作物废料干燥，粉碎，得农作物颗粒；
(3)将污泥放入搅拌器中，加入生石灰，反应后加入石材颗粒和农作物颗粒，搅拌，然后加入水玻璃和无机分散剂，搅拌均匀后得无机水泥板浆料；
(4)将无机水泥板浆料导入模具中，使用压制成型机压制成型，蒸压养护即得。
在一种优选的实施方式中，所述一种无机水泥板的制备方法，至少包括以下步骤：
(1)将石材尾渣进行破碎处理，研磨后过20～50目筛，得石材颗粒；
(2)将农作物废料干燥，粉碎至粒径小于1mm，得农作物颗粒；
(3)将污泥放入搅拌器中，加入生石灰，反应2～3h后加入石材颗粒和农作物颗粒，搅拌1～2h，然后加入水玻璃和无机分散剂，搅拌均匀后得无机水泥板浆料；
(4)将无机水泥板浆料导入模具中，使用压制成型机压制成型，得到无机水泥板坯；
(5)将无机水泥板坯置于温度为180～190℃、0.9～1.0mpa条件下蒸压养护8～9h，即得。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种无机水泥板，按重量份计，所述无机水泥板的制备原料包括石材尾渣30份、农作物废料22份、生石灰15份、污泥70份、水玻璃15份。
所述制备原料还包括无机分散剂。
所述石材尾渣为花岗岩尾渣；所述农作物废料包括小麦秸秆和水稻秸秆；所述小麦秸秆和水稻秸秆的质量比为1：1.3；所述污泥为湖底污泥，含水量为80％。
所述水玻璃的分子式为na2o·nsio2，模数n为1.9～2.1，购买自济南亿淼化工有限公司的ssp-20。
所述无机分散剂和水玻璃的质量比为1：3.1。
所述无机分散剂的制备原料包括含钙无机盐、含磷物质以及改性剂。
所述含钙无机盐为碳酸钙；所述碳酸钙的比表面积为13500cm2/g，购买自北京涂多多电子商务有限公司。
所述含磷物质为浓度在1mol/l的磷酸水溶液。
所述含钙无机盐中的钙和含磷物质的磷摩尔比值为1.7。
所述改性剂包括羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚；所述羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1：0.5：0.2。
所述羧甲基纤维素钠购买自山东亿港化工有限公司的fz-1；所述烷基酚聚氧乙烯醚购买自南通雀联化工有限公司的op-15。
所述无机分散剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含钙无机盐加入到装有蒸馏水的三口烧瓶中，升温至58℃，搅拌滴加含磷物质，然后加入改性剂水溶液，搅拌，在50℃下陈化3h；所述改性剂水溶液的浓度为0.02g/l；所述改性剂水溶液和蒸馏水体积比为1：250；
(2)将陈化后产物冷却离心，洗涤，抽滤，在80℃下真空干燥20h，然后在950℃下煅烧2h即得。
所述含钙无机盐和蒸馏水的质量比为1：13。
所述无机水泥板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石材尾渣进行破碎处理，研磨后过500目筛，得石材颗粒；
(2)将农作物废料干燥，粉碎至粒径小于1mm，得农作物颗粒；
(3)将污泥放入搅拌器中，加入生石灰，反应2h后加入石材颗粒和农作物颗粒，搅拌2h，然后加入水玻璃和无机分散剂，搅拌均匀后得无机水泥板浆料；
(4)将无机水泥板浆料导入模具中，使用压制成型机压制成型，得到无机水泥板坯；
(5)将无机水泥板坯置于温度为190℃、1.0mpa条件下蒸压养护8h，即得。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种无机水泥板，按重量份计，所述无机水泥板的制备原料包括石材尾渣30份、农作物废料22份、生石灰15份、污泥70份、水玻璃15份。
所述制备原料还包括无机分散剂。
所述石材尾渣为花岗岩尾渣；所述农作物废料包括小麦秸秆和水稻秸秆；所述小麦秸秆和水稻秸秆的质量比为1：1.3；所述污泥为湖底污泥，含水量为80％。
所述水玻璃的分子式为na2o·nsio2，模数n为1.9～2.1，购买自济南亿淼化工有限公司的ssp-20。
所述无机分散剂和水玻璃的质量比为1：2。
所述无机分散剂的制备原料包括含钙无机盐、含磷物质以及改性剂。
所述含钙无机盐为碳酸钙；所述碳酸钙的比表面积为13500cm2/g，购买自北京涂多多电子商务有限公司。
所述含磷物质为浓度在1mol/l的磷酸水溶液。
所述含钙无机盐中的钙和含磷物质的磷摩尔比值为1.7。
所述改性剂包括羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚；所述羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1：0.4：0.1。
所述羧甲基纤维素钠购买自山东亿港化工有限公司的fz-1；所述烷基酚聚氧乙烯醚购买自南通雀联化工有限公司的op-15。
所述无机分散剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含钙无机盐加入到装有蒸馏水的三口烧瓶中，升温至58℃，搅拌滴加含磷物质，然后加入改性剂水溶液，搅拌，在50℃下陈化3h；所述改性剂水溶液的浓度为0.02g/l；所述改性剂水溶液和蒸馏水体积比为1：250；
(2)将陈化后产物冷却离心，洗涤，抽滤，在80℃下真空干燥20h，然后在950℃下煅烧2h即得。
所述含钙无机盐和蒸馏水的质量比为1：13。
所述无机水泥板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石材尾渣进行破碎处理，研磨后过500目筛，得石材颗粒；
(2)将农作物废料干燥，粉碎至粒径小于1mm，得农作物颗粒；
(3)将污泥放入搅拌器中，加入生石灰，反应2h后加入石材颗粒和农作物颗粒，搅拌2h，然后加入水玻璃和无机分散剂，搅拌均匀后得无机水泥板浆料；
(4)将无机水泥板浆料导入模具中，使用压制成型机压制成型，得到无机水泥板坯；
(5)将无机水泥板坯置于温度为190℃、1.0mpa条件下蒸压养护8h，即得。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种无机水泥板，按重量份计，所述无机水泥板的制备原料包括石材尾渣30份、农作物废料22份、生石灰15份、污泥70份、水玻璃15份。
所述制备原料还包括无机分散剂。
所述石材尾渣为花岗岩尾渣；所述农作物废料包括小麦秸秆和水稻秸秆；所述小麦秸秆和水稻秸秆的质量比为1：1.3；所述污泥为湖底污泥，含水量为80％。
所述水玻璃的分子式为na2o·nsio2，模数n为1.9～2.1，购买自济南亿淼化工有限公司的ssp-20。
所述无机分散剂和水玻璃的质量比为1：4。
所述无机分散剂的制备原料包括含钙无机盐、含磷物质以及改性剂。
所述含钙无机盐为碳酸钙；所述碳酸钙的比表面积为13500cm2/g，购买自北京涂多多电子商务有限公司。
所述含磷物质为浓度在1mol/l的磷酸水溶液。
所述含钙无机盐中的钙和含磷物质的磷摩尔比值为1.7。
所述改性剂包括羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚；所述羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1：0.6：0.3。
所述羧甲基纤维素钠购买自山东亿港化工有限公司的fz-1；所述烷基酚聚氧乙烯醚购买自南通雀联化工有限公司的op-15。
所述无机分散剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含钙无机盐加入到装有蒸馏水的三口烧瓶中，升温至58℃，搅拌滴加含磷物质，然后加入改性剂水溶液，搅拌，在50℃下陈化3h；所述改性剂水溶液的浓度为0.02g/l；所述改性剂水溶液和蒸馏水体积比为1：250；
(2)将陈化后产物冷却离心，洗涤，抽滤，在80℃下真空干燥20h，然后在950℃下煅烧2h即得。
所述含钙无机盐和蒸馏水的质量比为1：13。
所述无机水泥板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石材尾渣进行破碎处理，研磨后过500目筛，得石材颗粒；
(2)将农作物废料干燥，粉碎至粒径小于1mm，得农作物颗粒；
(3)将污泥放入搅拌器中，加入生石灰，反应2h后加入石材颗粒和农作物颗粒，搅拌2h，然后加入水玻璃和无机分散剂，搅拌均匀后得无机水泥板浆料；
(4)将无机水泥板浆料导入模具中，使用压制成型机压制成型，得到无机水泥板坯；
(5)将无机水泥板坯置于温度为190℃、1.0mpa条件下蒸压养护8h，即得。
对比例1
本发明的对比例1提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述水玻璃的模数n为2.75～2.95，购买自济南亿淼化工有限公司的ssp-28。
对比例2
本发明的对比例2提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述无机分散剂和水玻璃的质量比为1：8。
对比例3
本发明的对比例3提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，无机分散剂为六偏磷酸钠。
对比例4
本发明的对比例4提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，无分散剂。
对比例5
本发明的对比例5提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述羧甲基纤维素钠的粘度为500mpa·s，购买自山东亿港化工有限公司的nj-1。
对比例6
本发明的对比例6提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚的羟值为72mgkoh/g，hlb值为14，购买自南通雀联化工有限公司的op-13。
对比例7
本发明的对比例7提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚的羟值为52mgkoh/g，hlb值为16，购买自南通雀联化工有限公司的op-16。
对比例8
本发明的对比例8提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述羧甲基纤维素钠、柠檬酸以及烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1：0.5：1。
对比例9
本发明的对比例9提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，无羧甲基纤维素钠。
对比例10
本发明的对比例10提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，无柠檬酸。
对比例11
本发明的对比例11提供了一种无机水泥板，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，无烷基酚聚氧乙烯醚。
性能测试
抗压和抗折测试
参照gb11945-1999进行试验，单位为mpa，记录数据。
表1
从表1数据可知，本发明制备得到的无机水泥板具有优异的抗压、抗折强度，并且采用石材尾渣、农作物废料作为原料，绿色环保，可更好的应用于屋面、墙面、楼面的组建，是建筑性能中绿色环保效果较好的绿色环保建筑材料。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。