本發(fā)明屬于固廢資源化利用

技術領域：

，具體涉及一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法。

背景技術：

：石棉是一種具有高抗張強度、高撓性、耐化學和熱侵蝕、電絕緣和具有可紡性的硅酸鹽類礦物產(chǎn)品，它是天然的纖維狀的硅酸鹽類礦物質(zhì)的總稱，是重要的防火、絕緣和保溫材料。石棉尾礦對人體的危害主要來自于它的棉短纖維，在石棉礦開采和使用中，長期吸入石棉粉塵可以導致勞動者患上石棉肺、肺癌和間皮瘤等疾病。石棉尾礦的主要化學組分為sio2(35％～45％)和mgo(35％～42％)，同時還含有一定量的tfe和少量的ni、al、ca以及微量貴金屬au、pd等。崔長征等作者在《從石棉尾礦中回收磁鐵礦新工藝》一文中以含鐵量為27.62％的青海石棉尾礦的干式磁選精礦為原料，采用加分散劑的弱磁選工藝，可以獲得tfe為63.19％的鐵精粉，回收率為74.58％。但是，這些磁選方案磁選效率不高，磁選殘渣中有一些夾雜和包裹的磁鐵以及非磁性的鐵組分，還含有致癌物石棉，對于80％的硅鎂殘渣，研究者并無處理方案。因此，如何提高石棉尾礦的鐵的提取率以及鐵精粉的品位，直接影響到產(chǎn)品的價值和工藝的經(jīng)濟和市場可行性。國家標準《建筑設計防火規(guī)范》gb50016-2014于2015年5月1日起實施。所有建筑總原則：宜采用a級。多孔建筑保溫材料是a級保溫材料。目前石棉做保溫材料，多是石棉板、石棉氈等，此類產(chǎn)品未做脫毒前處理，仍然含有石棉中有害物質(zhì)。此外，市場上常見的保溫材料有有機保溫材料和無機保溫材料。有機保溫材料有聚苯乙烯泡沫板、酚醛泡沫板、聚氨酯板等，較于無機保溫材料而言，具有質(zhì)量輕、導熱系數(shù)小、吸水率低等優(yōu)點，但是其防火性能較差，存在很大的安全隱患。而無機保溫材料有巖棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖等，雖然具有很好的防火性，但是其存在導熱系數(shù)偏大、密度大、保溫隔熱性能差(導熱系數(shù)為0.065-0.090w/m·k)等缺點。另外石棉和玻璃棉等建筑保溫材料本身就帶有大量的有害物質(zhì)，無法滿足人類的健康要求。專利cn201510253631.9公開了一種從石棉尾礦中提取硅、鎂、鋁復合保溫材料的方法，實現(xiàn)了石棉尾礦制備保溫材料這一技術。專利cn201811368205.x公開了一種利用石棉尾礦制備多孔二氧化硅的方法，利用石棉尾礦制備的多孔二氧化硅吸附劑，該工藝簡單，資源化利用了石棉尾礦中硅元素。但上述兩項專利均忽略了石棉尾礦中鐵的資源化利用及有害成分的無害化處理。專利cn201310200799.4公開了一種固相硅凝膠制備泡沫材料的方法。此發(fā)明利用硅凝膠制備泡沫材料，應用于建筑節(jié)能、保溫、絕熱、吸音、防火領域，具有如下性能：導熱系數(shù)小于0.043w/(m·k)，容重95kg/m3，壓縮強度大于0.15mpa。該發(fā)明材料的導熱系數(shù)低、容重小，但是抗壓強度這一性能有待提升。綜上，研究并推廣隔熱性能良好的新型保溫材料成為當務之急，而導熱系數(shù)低、阻燃性能優(yōu)異、密度小的無機保溫材料將成為未來建筑保溫材料首選。技術實現(xiàn)要素：針對以上現(xiàn)有技術存在的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的多孔建筑保溫材料。本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)：一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，包括如下步驟：(1)將石棉尾礦經(jīng)破碎研磨過篩，再經(jīng)過磁選機將磁性物質(zhì)選出，剩余的殘渣與碳還原劑混合均勻，在600～800℃焙燒活化，得到中間產(chǎn)物，再通過磁選選出高品位的鐵精粉，得到硅鎂殘渣；(2)將步驟(1)所得硅鎂殘渣加入到堿水溶液中攪拌混合均勻后靜置，然后在60～150℃溫度下水熱反應，冷卻分離，所得固體經(jīng)干燥，得到硅鎂凝膠；(3)將步驟(2)所得硅鎂凝膠與造孔劑、無機發(fā)泡劑、有機發(fā)泡劑和水攪拌混合均勻，放入到模具中，微波加熱發(fā)泡，紅外烘干，得到多孔建筑保溫材料。進一步地，步驟(1)中所述過篩是指過60～200目篩。進一步地，步驟(1)中所述碳還原劑是指腐殖酸、褐煤、葡萄糖、淀粉中至少一種；碳還原劑與殘渣的質(zhì)量比為0.1～1:1。進一步地，步驟(1)中所述焙燒活化的時間為20～120min。進一步地，步驟(2)中所述攪拌混合是指在50～100rpm轉(zhuǎn)速下攪拌30min～2h；所述靜置時間為10～60min。進一步地，步驟(2)中所述水熱反應的時間為10～24h；所述干燥的溫度為65～110℃。進一步地，步驟(3)中所述的造孔劑是指碳酸氫銨、淀粉、聚乙烯醇中的至少一種。進一步地，步驟(3)中所述的無機發(fā)泡劑是指碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸氫鈉中的至少一種。進一步地，步驟(3)中所述的有機發(fā)泡劑是指偶氮化合物發(fā)泡劑、磺酰肼類化合物發(fā)泡劑、亞硝基化合物發(fā)泡劑中的至少一種。進一步地，步驟(3)中所述微波加熱發(fā)泡的功率為50～500w，時間為5～60min。進一步地，步驟(3)中所述紅外烘干的溫度為30～100℃。進一步地，步驟(3)中各物料的質(zhì)量份配比為：硅鎂凝膠50～100份，造孔劑10～15份，無機發(fā)泡劑10～30份，有機發(fā)泡劑1～10份，水200～400份。一種多孔建筑保溫材料，通過上述方法制備得到。進一步地，所述多孔建筑保溫材料的比表面積bet為425.6～674.6m2/g，容重為312.4～476.6kg/m3，導熱系數(shù)為0.04～0.055w/(m·k)，抗壓強度為1.2～1.8mpa。本發(fā)明反應原理如下：石棉尾礦經(jīng)研磨過篩，磁選出磁性物質(zhì)；得到的殘渣通過碳還原和焙燒活化，還原石棉尾礦中的非磁性fe組分，再通過磁選選出高品位的鐵精粉，得到含有無毒鎂鹽和二氧化硅的硅鎂殘渣；硅鎂殘渣通過水熱法制備成硅鎂凝膠mg3si4o10(oh)2·nh2o；硅鎂凝膠與造孔劑、無機發(fā)泡劑、有機發(fā)泡劑和水攪拌混合均勻，放入到模具中，微波加熱發(fā)泡，紅外烘干，得到多孔建筑保溫材料。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：本發(fā)明方法立足石棉尾礦活化/還原過程和關鍵元素綜合利用研究，通過活化/還原過程與機理，高效分離鐵磁性組分，獲得高品位鐵精粉并實現(xiàn)脫毒，著重設計殘余硅鎂組分制成具有高附加值和廣泛用途和市場的a級泡沫無機保溫材料，實現(xiàn)石棉尾礦的無害化和全資源化利用。附圖說明圖1為實施例中石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的工藝流程圖。圖2為實施例3制備的多孔建筑保溫材料的外觀形貌圖。圖3為實施例3制備的多孔建筑保溫材料的表面形貌圖。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。以下實施例中所用石棉尾礦來源于新疆某地石棉尾礦，具體成分如表1：表1石棉尾礦主要成分質(zhì)量比(％)組分mgoal2o3sio2so3caocr2o3mnofe2o3nio結果30.181.3242.690.272.290.920.2920.791.26實施例1本實施例的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其工藝流程圖如圖1所示。具體制備步驟如下：(1)將50g石棉尾礦進行破碎研磨，過100目篩，再經(jīng)過磁選機器將磁性物質(zhì)選出，剩余的殘渣與碳還原劑葡萄糖按質(zhì)量比為1∶0.2混合均勻，在700℃，焙燒60min活化，再通過磁選選出高品位的鐵精粉，得到硅鎂殘渣。(2)按質(zhì)量份，硅鎂殘渣取7份，0.5mol/l的堿溶液0.5份，水10份，室溫下，500rpm攪拌30min，靜置60min，放入反應釜中，120℃下水熱反應10h，冷卻分離出的固體，在65℃烘干得到硅鎂凝膠。(3)將硅鎂凝膠50份，造孔劑碳酸氫銨10份，無機發(fā)泡劑碳酸鈣10份，有機發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺2份，水200份攪拌均勻，放入到模具中，調(diào)節(jié)微波功率為100w加熱10min發(fā)泡，并在通過紅外50℃烘干，得到多孔建筑保溫材料。本實施例所得多孔建筑保溫材料其性能如下：比表面積bet為425.6m2/g，容重為323.4kg/m3，導熱系數(shù)為0.048w/(m·k)，抗壓強度為1.4mpa。實施例2本實施例的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其工藝流程圖如圖1所示。具體制備步驟如下：(1)將50g石棉尾礦進行破碎研磨，過100目篩，再經(jīng)過磁選機器將磁性物質(zhì)選出，剩余的殘渣與碳還原劑淀粉按質(zhì)量比為1∶0.5混合均勻，在700℃，焙燒60min活化，得到中間產(chǎn)物，再通過磁選選出高品位的鐵精粉，得到硅鎂殘渣。(2)按質(zhì)量份，硅鎂殘渣取7份，0.5mol/l的堿溶液0.5份，水10份，室溫下，500rpm攪拌30min，靜置60min，放入反應釜中，120℃下水熱10h，冷卻分離出的固體，在65℃烘干得到硅鎂凝膠。(3)將硅鎂凝膠50份，造孔劑碳酸氫銨15份，無機發(fā)泡劑碳酸鈣10份，有機發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺10份，水300份攪拌均勻，放入到模具中，調(diào)節(jié)微波功率為100w加熱15min發(fā)泡，并在通過紅外50℃烘干，得到多孔建筑保溫材料，得到多孔建筑保溫材料。本實施例所得多孔建筑保溫材料其性能如下：比表面積bet為674.6m2/g，容重為476.6kg/m3，導熱系數(shù)為0.05w/(m·k)，抗壓強度為1.3mpa。實施例3本實施例的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其工藝流程圖如圖1所示。具體制備步驟如下：(1)將50g石棉尾礦進行破碎研磨，過100目篩，再經(jīng)過磁選機器將磁性物質(zhì)選出，剩余的殘渣與碳還原劑腐殖酸按質(zhì)量比為1:0.5混合均勻，在700℃，焙燒60min活化，得到中間產(chǎn)物，再通過磁選選出高品位的鐵精粉，得到硅鎂殘渣。(2)按質(zhì)量份，硅鎂殘渣取7份，0.5mol/l的堿溶液0.5份，水10份，室溫下，500rpm攪拌30min，靜置60min，放入反應釜中，120℃下水熱10h，冷卻分離出的固體，在65℃烘干得到硅鎂凝膠。(3)將硅鎂凝膠50份，造孔劑碳酸氫銨15份，無機發(fā)泡劑碳酸鈣15份，有機發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺10份，水200份攪拌均勻，放入到模具中，調(diào)節(jié)微波功率為200w加熱10min發(fā)泡，并在通過紅外50℃烘干，得到多孔建筑保溫材料。本實施例所得多孔建筑保溫材料其性能如下：比表面積bet為402.7m2/g，容重為476.6kg/m3，導熱系數(shù)為0.04w/(m·k)，抗壓強度為1.8mpa。本實施例制備的多孔建筑保溫材料的外觀形貌圖和表面形貌圖分別如圖2和圖3所示。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12

技術特征：

1.一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)將石棉尾礦經(jīng)破碎研磨過篩，再經(jīng)過磁選機將磁性物質(zhì)選出，剩余的殘渣與碳還原劑混合均勻，在600～800℃焙燒活化，得到中間產(chǎn)物，再通過磁選選出高品位的鐵精粉，得到硅鎂殘渣；

(2)將步驟(1)所得硅鎂殘渣加入到堿水溶液中攪拌混合均勻后靜置，然后在60～150℃溫度下水熱反應，冷卻分離，所得固體經(jīng)干燥，得到硅鎂凝膠；

(3)將步驟(2)所得硅鎂凝膠與造孔劑、無機發(fā)泡劑、有機發(fā)泡劑和水攪拌混合均勻，放入到模具中，微波加熱發(fā)泡，紅外烘干，得到多孔建筑保溫材料。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其特征在于：步驟(1)中所述過篩是指過60～200目篩。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其特征在于：步驟(1)中所述碳還原劑是指腐殖酸、褐煤、葡萄糖、淀粉中至少一種；碳還原劑與殘渣的質(zhì)量比為0.1～1:1。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其特征在于：步驟(1)中所述焙燒活化的時間為20～120min。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其特征在于：步驟(2)中所述攪拌混合是指在50～100rpm轉(zhuǎn)速下攪拌30min～2h；所述靜置時間為10～60min；所述水熱反應的時間為10～24h；所述干燥的溫度為65～110℃。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其特征在于：步驟(3)中所述的造孔劑是指碳酸氫銨、淀粉、聚乙烯醇中的至少一種；所述的無機發(fā)泡劑是指碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸氫鈉中的至少一種；所述的有機發(fā)泡劑是指偶氮化合物發(fā)泡劑、磺酰肼類化合物發(fā)泡劑、亞硝基化合物發(fā)泡劑中的至少一種。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其特征在于：步驟(3)中所述微波加熱發(fā)泡的功率為50～500w，時間為5～60min；所述紅外烘干的溫度為30～100℃。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法，其特征在于步驟(3)中各物料的質(zhì)量份配比為：硅鎂凝膠50～100份，造孔劑10～15份，無機發(fā)泡劑10～30份，有機發(fā)泡劑1～10份，水200～400份。

9.一種多孔建筑保溫材料，其特征在于：通過權利要求1～8任一項所述的方法制備得到。

10.根據(jù)權利要求9所述的一種多孔建筑保溫材料，其特征在于：所述多孔建筑保溫材料的比表面積bet為425.6～674.6m2/g，容重為312.4～476.6kg/m3，導熱系數(shù)為0.04～0.055w/m·k，抗壓強度為1.2～1.8mpa。

技術總結

本發(fā)明屬于固廢資源化利用技術領域，公開了一種利用石棉尾礦硅鎂殘渣制備多孔建筑保溫材料的方法。將石棉尾礦經(jīng)破碎研磨過篩，磁選，剩余的殘渣與碳還原劑焙燒活化，再磁選選出高品位的鐵精粉，得到硅鎂殘渣；將所得硅鎂殘渣經(jīng)水熱反應，制備得到硅鎂凝膠；將硅鎂凝膠與造孔劑、無機發(fā)泡劑、有機發(fā)泡劑和水攪拌混合均勻，放入到模具中，微波加熱發(fā)泡，紅外烘干，得到多孔建筑保溫材料。本發(fā)明方法可獲得高品位鐵精粉并實現(xiàn)脫毒，并將殘余硅鎂組分制成具有高附加值的多孔建筑保溫材料，實現(xiàn)石棉尾礦的無害化和全資源化利用。

技術研發(fā)人員：宿新泰;林璋;萬娟娟;蘭瀅瀅;田蘭蘭;朱錢

受保護的技術使用者：華南理工大學

技術研發(fā)日：2020.03.16

技術公布日：2020.07.24