[发明专利]一种以煤基固废为原料制备的建筑板材及方法

说明书

本发明公开了一种以煤基固废为原料制备的建筑板材及方法，一种以煤基固废为原料制备建筑板材的方法，包括以下步骤：I、钢渣碱液处理：II、制备钢渣胶凝材；III、制备地聚合物前驱体；IV、将预处理的钢渣胶凝材按比例加入到地聚合物前驱体中，搅拌混合均匀，经制模、成型、蒸养、烘干、砂光，得到板材。一种以煤基固废为原料制备建筑板材的方法制到的建筑板材。本发明工艺简单、原料来源广、制造成本低、生产过程能源消耗少；制备出的板材具有轻质、隔音、隔热、防水、防火、断裂强度高等特点。同时，使用本发明能够大量高效地利用工业废料粉煤灰、脱硫石膏、废旧纺织纤维，对节约资源和保护环境意义重大，符合建筑业的可持续发展战略。

技术领域

本发明涉及一种建筑板材及方法，尤其涉及一种以煤基固废为原料制备的建筑板材及方法。

背景技术

地质聚合物是一种具有三维网状结构的无定形态胶凝材料，由含有活性成分SiO₂和A1₂O₃的材料通过碱激发制备而成。它作为一种新型化学激发材料，有着比水泥更优异的性能，如早期强度高、耐高温、耐酸碱腐蚀、低膨胀率等。最初常用的原材料为粘土和偏高岭土，后来研究者们发现很多固体废弃物，如粉煤灰、矿渣、尾矿渣、钢渣均可以用来制备地质聚合物。

钢渣是炼钢过程中的副产物，其产生量随着钢铁行业的迅猛发展逐年增加。钢渣含有的氧化物主要是CaO、MgO、FeO和SiO₂，其矿物组成决定了钢渣具有一定的火山灰活性，但是受钢渣形成过程中热处理条件影响，它的活性并不高，因此通常情况下，钢渣作为填料添加到水泥中。钢渣在建筑领域的应用钢渣可以用于生产钢渣水泥。钢渣中含有50％以上的C₂S和C₃S，具有一定的反应活性，它是生产水泥的良好原料。钢渣水泥有着更好的耐磨性、耐腐蚀和抗冻等特点。

粉煤灰是煤燃烧过程中产生的工业副产品，主要来自发电厂，我国是一个以燃煤为主的国家，煤炭在能源结构中占比高达70％，这就导致了每年有大量的粉煤灰产生。粉煤灰的堆存不仅占用了大量土地面积，而且污染了环境。粉煤灰用来替代粘土生产水泥或者作为混凝土材料，其他的主要处理方式为填埋。粉煤灰的主要化学成分为SiO₂、A1₂O₃、CaO，同时还含有少量的氧化铁、氧化镁。除含有无定形的玻璃体外，粉煤灰中还存在石英、莫来石、赤铁矿等晶体物质。在碱激发条件下，无定型态的SiO₂、A1₂O₃发生解聚，生成[SiO^4-]四面体和[AIO^4-]四面体，这些四面体之间进而发生缩聚反应，生成新的网络结构胶凝材料。

粉煤灰是以煤炭为燃料的大型火电发电厂排出的主要固体废弃物。脱硫石膏(排烟脱硫石膏)，是对含硫燃料产生的烟气进行脱硫净化而得到的主要副产物。由于我国以煤炭为主要能源，尤其是在内蒙古中西部，大型火力发电厂以煤炭为燃料，伴随着电力的输送，每年排放出大约1200万吨高铝粉煤灰，且其历年的存积量已超过1亿吨。上述粉煤灰、脱硫石膏等煤基固废的处理和利用，已然成为制约煤-电-灰-铝循环产业发展的瓶颈。此外，煤基固废被大量堆存，不仅占用了大量的耕地，而且带来了严重的环境污染问题，导致大量村庄被迫搬迁。因此，如何解决或缓解这些问题，已是刻不容缓。

目前对废旧纺织纤维的利用大部分停留在纺织领域，少量回收用于建筑材料生产。废旧纺织品在建材领域的利用，实际上主要还仅仅停留在作为增强材料的简单添加，甚至还只是废旧纺织品简单的固化处理。上述废旧纺织品用于建材生产制造过程中，往往未经任何处理；而且，从天然再生纤维素纤维、人造纤维到各种各类的合成纤维，其纤维制品的理化性能指标差别巨大，因而，这种不加选择的添加或者固化处理方式，很难避免导致相应建筑材料质量和使用安全性能的降低，甚至可能埋下事故的隐患。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种以煤基固废为原料制备的建筑板材及方法。