一种镁矿矿渣及洗砂余泥人造石及其制备方法

摘要

本发明涉及一种镁矿矿渣及洗砂余泥人造石及其制备方法，属于人造石技术领域。且所人造石包括以下重量份的原料：大理石粉料45‑70份；镁矿渣15‑25份；砂石颗粒10‑17份；粘合剂5‑8份；异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯2‑5份；颜料1‑3份。其制备方法包括以下步骤：步骤一：将大理石粉料、镁矿渣、砂石颗粒分别干燥后加入高速混合机中，再加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯。同时通过碳纳米颗粒的加入，可以提高人造石位于晶界处的可加工相，极大的改善了材料的机械性能，提高了人造石的硬度和断裂韧性；而且通过使用镁矿渣和洗砂泥浆来制备人造石可以使得镁矿渣和洗砂泥浆得以充分利用，实现废物再利用，再现经济价值。

说明书

技术领域

本发明属于人造石技术领域，具体地，涉及一种镁矿矿渣及洗砂余泥人造石及其制备方法。

背景技术

人造石是一种无放射性、无污染、可重复利用、绿色环保的建筑室内新型装饰材料。目前市场上销售的人造石有高分子树脂材料作为胶粘剂的有机型人造石，主要分为三类：人造大理石(简称为人造岗石)、人造石英石和亚克力，此外还包括由水泥作为胶粘剂的无机型人造石。

在建筑施工过程中会产生大量的废泥浆，包括砂石和膨润土及大量的水，现行的处理方式是用槽罐车把现场的废泥浆装车外运，这样会产生许多问题：建筑施工产生的废泥浆量巨大，装车外运费用高、效率低；运输过程中会因泥浆撒漏污染环境；泥浆随意丢弃、掩埋造成更大的污染。

现有的人造石产品的机械性能和耐热性、耐久性功能较差，所以现有的人造石产品只能作为室内建筑装饰材料，而无法作为室外建筑装饰材料使用，人造石产品的推广应用被严重的制约。

因此，本发明提出一种镁矿矿渣及洗砂余泥人造石及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁矿矿渣及洗砂余泥人造石及其制备方法，用以解决背景技术中提到的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于镁矿矿渣及洗砂余泥渣土的人造石，包括以下重量份的原料：大理石粉料45-70份；镁矿渣15-25份；砂石颗粒10-17份；粘合剂5-8份；异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯2-5份；颜料1-3份；

作为本发明进一步的方案：其中所述砂石颗粒由如下步骤A制得：

步骤A1：将洗砂泥浆进行过滤，离心，静置沉降后，再经水洗2-4次进行干燥；

步骤A2：将步骤A1中的沉淀物进行粉碎，得到砂石粉料；

步骤A3：在砂石粉料中加入纳米炭黑，加入真空反应罐内，通入氮气后，进行研磨20-24h，得到混合粉料；

步骤A4：将混合粉料与无水乙醇和蒸馏水按照质量比为1：4-8：5-7进行混合，使得固液比为1:25-30，然后加入分散剂、润滑剂，再进行球磨60-75min，混合均匀后，再加入成形剂继续球磨30-45min得到浆料，再将浆料真空浓缩至原来体积的五分之一到四分之一之间，得浓缩浆料；

步骤A5：将得到的浓缩浆料进行喷雾干燥，在0.1-0.5MPa压力下将浆料雾化，在热风中干燥成形成砂石颗粒。

步骤A4中，所述混合粉料、分散剂、润滑剂的用量比为5.5-5.8g：11-13mL：40-45mL。

作为本发明进一步的方案：步骤A3中获得的混合粉料粒径为60-80目。

作为本发明进一步的方案：所述喷雾干燥的温度为110-150℃。

作为本发明进一步的方案：所述分散剂为四甲基氢氧化铵、聚乙二醇中的一种或多种按任意比例混合。

作为本发明进一步的方案：所述稳定剂为马来酸辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、异丁基三乙氧基硅烷中的一种或多种按任意比例混合。

一种镁矿矿渣及洗砂余泥渣土人造石制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将大理石粉料、镁矿渣、砂石颗粒分别干燥后加入高速混合机中，再加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯，在110-120℃下以500-1000rpm的速度搅拌混合40-50min，得到混合物，混合物研磨过筛200-400目，再加入颜料继续搅拌10-15min，用蒸馏水洗涤2-3次，再置于100-120℃下干燥，待用；

步骤二：将步骤一制备的粉料置于模具中，在挤压成型，将成型后的板块脱模干燥，表面抛光，得到人造石。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中挤压成型的条件为：压制频率52-62Hz，压制时间150-200s，压强1.5-3.0MPa，真空度-100～-95Pa。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中，挤压成型后将成型的板材送入固化箱固化，固化温度为80-90℃，时间为40-50min。

本发明的有益效果：

本发明使用的砂石颗粒是通过对洗砂余泥进行沉淀，得到砂土混合物，再进行研磨再加入纳米炭黑对其进行研磨，提高纳米炭黑与砂石活性，加速物质的扩散，促进反应，使得纳米炭黑与砂石在机械力化学的作用下形成了复合粉体，再在复合粉体内加入分散剂，使得复合粉体之间通过静电效应和空间位阻稳定效应，使粉体之间产生斥力来达到分散；再经过喷雾对复合粉体进行雾化后与热空气接触，干燥造粒，得到砂石颗粒，它通过喷雾造粒可以防止复合粉体发生再团聚和分离，保持了复合粉体原有的均匀性；同时通过加入纳米炭黑可以在砂石进行使得砂石的机械加工性能得到了明显改善，碳纳米颗粒的加入，可以提高人造石位于晶界处的可加工相，极大的改善了材料的机械性能，提高了人造石的硬度和断裂韧性；而且可以提高人造石在高温下的热稳定性。而且通过使用镁矿渣和洗砂泥浆来制备人造石可以使得镁矿渣和洗砂泥浆得以充分利用，实现废物再利用，再现经济价值。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

一种基于镁矿矿渣及洗砂余泥渣土的人造石，包括以下重量份的原料：大理石粉料45份；镁矿渣15份；砂石颗粒10份；粘合剂5份；异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯2份；颜料1份；

其中所述砂石颗粒由如下步骤A制得：

步骤A1：将洗砂泥浆进行过滤，离心，静置沉降后，再经水洗2次进行干燥；

步骤A2：将步骤A1中的沉淀物进行粉碎，得到砂石粉料；

步骤A3：在砂石粉料中加入纳米炭黑，加入真空反应罐内，通入氮气后，进行研磨20h，得到混合粉料；

步骤A4：将混合粉料与无水乙醇和蒸馏水按照质量比为1：4-8：5-7进行混合，使得固液比为1:25，然后加入分散剂、润滑剂，再进行球磨60min，混合均匀后，再加入成形剂继续球磨30min得到浆料，再将浆料真空浓缩至原来体积的五分之一到四分之一之间，得浓缩浆料；

步骤A5：将得到的浓缩浆料进行喷雾干燥，在0.1MPa压力下将浆料雾化，在热风中干燥成形成砂石颗粒。

步骤A4中，所述混合粉料、分散剂、润滑剂的用量比为5.5g：10mL：40mL。

作为本发明进一步的方案：步骤A3中获得的混合粉料粒径为60目。

作为本发明进一步的方案：所述喷雾干燥的温度为110℃。

作为本发明进一步的方案：所述分散剂为四甲基氢氧化铵、聚乙二醇中的一种或多种按任意比例混合。

作为本发明进一步的方案：所述稳定剂为马来酸辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、异丁基三乙氧基硅烷中的一种或多种按任意比例混合。

一种镁矿矿渣及洗砂余泥渣土人造石制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将大理石粉料、镁矿渣、砂石颗粒分别干燥后加入高速混合机中，再加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯，在110℃下以500rpm的速度搅拌混合40min，得到混合物，混合物研磨过筛200目，再加入颜料继续搅拌10min，用蒸馏水洗涤2次，再置于100℃下干燥，待用；

步骤二：将步骤一制备的粉料置于模具中，在挤压成型，将成型后的板块脱模干燥，表面抛光，得到人造石。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中挤压成型的条件为：压制频率52Hz，压制时间150s，压强1.5MPa，真空度-100Pa。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中，挤压成型后将成型的板材送入固化箱固化，固化温度为80℃，时间为40min。

实施例2

一种基于镁矿矿渣及洗砂余泥渣土的人造石，包括以下重量份的原料：大理石粉料55份；镁矿渣20份；砂石颗粒15份；粘合剂7份；异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯3份；颜料2份；

其中所述砂石颗粒由如下步骤A制得：

步骤A1：将洗砂泥浆进行过滤，离心，静置沉降后，再经水洗3次进行干燥；

步骤A2：将步骤A1中的沉淀物进行粉碎，得到砂石粉料；

步骤A3：在砂石粉料中加入纳米炭黑，加入真空反应罐内，通入氮气后，进行研磨22h，得到混合粉料；

步骤A4：将混合粉料与无水乙醇和蒸馏水按照质量比为1：6：6进行混合，使得固液比为1:27，然后加入分散剂、润滑剂，再进行球磨70min，混合均匀后，再加入成形剂继续球磨40min得到浆料，再将浆料真空浓缩至原来体积的五分之一到四分之一之间，得浓缩浆料；

步骤A5：将得到的浓缩浆料进行喷雾干燥，在0.3MPa压力下将浆料雾化，在热风中干燥成形成砂石颗粒。

步骤A4中，所述混合粉料、分散剂、润滑剂的用量比为5.6g：12mL：43mL。

作为本发明进一步的方案：步骤A3中获得的混合粉料粒径为70目。

作为本发明进一步的方案：所述喷雾干燥的温度为130℃。

作为本发明进一步的方案：所述分散剂为四甲基氢氧化铵、聚乙二醇中的一种或多种按任意比例混合。

作为本发明进一步的方案：所述稳定剂为马来酸辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、异丁基三乙氧基硅烷中的一种或多种按任意比例混合。

一种镁矿矿渣及洗砂余泥渣土人造石制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将大理石粉料、镁矿渣、砂石颗粒分别干燥后加入高速混合机中，再加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯，在115℃下以700rpm的速度搅拌混合45min，得到混合物，混合物研磨过筛300目，再加入颜料继续搅拌14min，用蒸馏水洗涤3次，再置于110℃下干燥，待用；

步骤二：将步骤一制备的粉料置于模具中，在挤压成型，将成型后的板块脱模干燥，表面抛光，得到人造石。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中挤压成型的条件为：压制频率52-62Hz，压制时间170s，压强2.0MPa，真空度-97Pa。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中，挤压成型后将成型的板材送入固化箱固化，固化温度为85℃，时间为45min。

实施例3

一种基于镁矿矿渣及洗砂余泥渣土的人造石，包括以下重量份的原料：大理石粉料70份；镁矿渣25份；砂石颗粒17份；粘合剂8份；异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯5份；颜料3份；

其中所述砂石颗粒由如下步骤A制得：

步骤A1：将洗砂泥浆进行过滤，离心，静置沉降后，再经水洗4次进行干燥；

步骤A2：将步骤A1中的沉淀物进行粉碎，得到砂石粉料；

步骤A3：在砂石粉料中加入纳米炭黑，加入真空反应罐内，通入氮气后，进行研磨24h，得到混合粉料；

步骤A4：将混合粉料与无水乙醇和蒸馏水按照质量比为1：8：7进行混合，使得固液比为30，然后加入分散剂、润滑剂，再进行球磨75min，混合均匀后，再加入成形剂继续球磨45min得到浆料，再将浆料真空浓缩至原来体积的五分之一到四分之一之间，得浓缩浆料；

步骤A5：将得到的浓缩浆料进行喷雾干燥，在0.5MPa压力下将浆料雾化，在热风中干燥成形成砂石颗粒。

步骤A4中，所述混合粉料、分散剂、润滑剂的用量比为5.8g：13mL：45mL。

作为本发明进一步的方案：步骤A3中获得的混合粉料粒径为80目。

作为本发明进一步的方案：所述喷雾干燥的温度为150℃。

作为本发明进一步的方案：所述分散剂为四甲基氢氧化铵、聚乙二醇中的一种或多种按任意比例混合。

作为本发明进一步的方案：所述稳定剂为马来酸辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、异丁基三乙氧基硅烷中的一种或多种按任意比例混合。

一种镁矿矿渣及洗砂余泥渣土人造石制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将大理石粉料、镁矿渣、砂石颗粒分别干燥后加入高速混合机中，再加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯，在120℃下以1000rpm的速度搅拌混合50min，得到混合物，混合物研磨过筛400目，再加入颜料继续搅拌15min，用蒸馏水洗涤3次，再置于120℃下干燥，待用；

步骤二：将步骤一制备的粉料置于模具中，在挤压成型，将成型后的板块脱模干燥，表面抛光，得到人造石。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中挤压成型的条件为：压制频率62Hz，压制时间200s，压强3.0MPa，真空度95Pa。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中，挤压成型后将成型的板材送入固化箱固化，固化温度为90℃，时间为50min。

对比例1

本对比例为参照CN201711114868.4的制备工艺，代替实施例1制备出人造石。

对比例2

本对比例为市售某公司人造石材料。

对实施例1-3和对比例1-2制备出的人造石的性能进行检测，结果如下表所示：

干燥压缩强度、劈裂抗拉强度测试方法参考GB/T32667-2016；

耐久性测试方法参考/CB/T4502-2009。

从上表中能够看出本申请制备出的抗人造石在不降低材料力学性能的条件下能够降低材料抗拉强度，提高其耐久性能。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。