[发明专利]一种利用陶瓷渣和单晶硅磨抛废料制备一体墙材的方法

说明书

本发明提供一种利用陶瓷渣和单晶硅磨抛废料制备一体墙材的方法，属于固体废弃物综合利用技术领域。该方法利用陶瓷渣和单晶硅磨抛废料自有的化学组成的特点，通过添加不同的添加剂，利用高温烧结和化学发泡的方法得到一种高性能的一体墙材。本发明工艺流程短，设备简单，可充分利用陶瓷渣和单晶硅磨抛废料的自身化学组成和不能直接循环利用缺点，得到的产品性能好，无环境污染。

技术领域

本发明涉及固体废弃物综合利用技术领域，特别是指一种利用陶瓷渣和单晶硅磨抛废料制备一体墙材的方法。

背景技术

近年来，我国建筑能耗已占到社会总能耗的40％以上。在建筑能耗中，除了生活用水和电器用能之外，大部分的能耗主要用于建筑供暖通风与空调。因此，为了实现建筑节能，世界各地研究学者提出很多关于建筑节能的新概念，如被动房(Passive House)是最新出现的一个建筑节能方面的新概念，是指不需要通过主动的传统采暖方式和主动的传统的空调系统的形式的房屋。“被动房”的设计要求对围护结构保温标准有更高的要求，要求建筑墙体的传热系数低于0.15W/(m².K)且建筑结构无热桥。目前，典型的被动房屋的外墙由外到内分别为外部砌砖层、空腔层、岩棉层、内部砌砖层等，其墙体结构复杂、施工难度较大、墙体材料消耗资源较高，可以预见，被动房的推广将导致中国的资源愈发紧张。所以，我们需要研究发泡结构与基体机构一体成型的建筑节能墙体材料。

此外，随着我国科学技术的不断进步，对于能源的需求不断加大，与此同时造成大量的废弃物的排放，造成严重的环境污染问题。

首先，随着我国建筑业的迅速发展，陶瓷砖在我国建筑陶瓷行业是成为一种优势产品。目前，我国陶瓷砖产量占世界总产量的80％以上，大量陶瓷砖不光意味着需要消费大量的原材料，还意味着会产生大量的废弃物。陶瓷渣是陶瓷企业在陶瓷砖的生产制作过程中，由于制品磨边和打磨等加工工序，产生的一种大量陶瓷工业固体废弃渣。据统计，生产1m²的陶瓷砖，经过磨边和打磨处理后，会产生1.5kg的废料，并损失0.6kg的磨头原料，因此共产生2.1kg左右的陶瓷渣。陶瓷渣中所含的主要化学成分为二氧化硅SiO₂和氧化铝Al₂O₃。但是，陶瓷渣中还含有大量的抛光过程中磨头上的杂质，即碳化硅磨料和氯氧镁水泥粘结剂。陶瓷渣中的杂质，尤其是碳化硅在高温时发生氧化反应，使其在直接作为原料循环再利用过程中会造成产品的发泡膨胀现象，从而造成产品严重变形，甚至造成窑炉毁坏，因此目前陶瓷渣还无法在制陶过程中重新利用。在我国，90％以上的陶瓷渣主要还是采用填埋的方法处理。陶瓷渣堆放不仅会占用大量宝贵的土地资源，而且颗粒细小陶瓷渣很容易形成扬尘造成粉尘污染，造成严重的环境污染。如何减少陶瓷渣的污染，将其变废为宝，促进陶瓷渣的高效循环利用，是一个值得关注的问题。

其次，光伏产业进入了快速发展期，全球单晶硅年产量已超过10万吨。而制备太阳能电池时，通常需要将高纯硅锭切割成单元硅片。在切割过程中,根据理论计算将有44％的晶体硅被切磨为高纯硅(99.9999％纯度)“锯屑”进入到切割浆料中，而在实际加工过程中则有高达50％-55％的晶体硅以亚微米级硅粉的形式损失，切割过程造成单晶硅废料将以高纯硅、聚乙二醇和碳化硅的混合形式形成单晶硅磨抛废料。研究表明，我国每年光伏产业将有超过5万吨硅废料产生。目前，针对单晶硅和多晶硅切割废料浆的回收，研究人员做了大量工作，但在切割废料浆的回收方法中，大部分都是回收料浆中的聚乙二醇和碳化硅，而对于料浆中高纯硅的回收利用的研究很少，且技术还不够成熟。