锯泥砂浆及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 锯泥砂浆及其制备方法和应用 (Saw mud mortar and preparation method and application thereof ) 是由 王继亮 刘冬 高家顺 于 2021-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明属于锯泥再利用技术领域,具体的涉及一种锯泥砂浆及其制备方法和应用。所述的锯泥砂浆,以重量份数计,由以下原料组成：锯泥760-800份、乳液90-120份、S95级矿粉80-110份、色粉5-12份、聚丙烯短纤维5-8份、纤维素0.5-2份、硅酸3-7份、分散剂1-3份、消泡剂1-3份。本发明所述的锯泥砂浆,以大量的锯泥石粉废弃物为原料,利用锯泥石粉生产饰面材料不仅从根本上解决石材锯泥污染环境、浪费资源的行业性共性难题,同时有效降低生产成本,产品附加值高。(The invention belongs to the technical field of saw mud recycling, and particularly relates to saw mud mortar and a preparation method and application thereof. The saw mud mortar is prepared from the following raw materials in parts by weight: 800 parts of saw mud 760-containing material, 90-120 parts of emulsion, 80-110 parts of S95-grade mineral powder, 5-12 parts of toner, 5-8 parts of polypropylene short fiber, 0.5-2 parts of cellulose, 3-7 parts of silicic acid, 1-3 parts of dispersing agent and 1-3 parts of defoaming agent. The saw mud mortar disclosed by the invention takes a large amount of saw mud stone powder waste as a raw material, and the saw mud stone powder is used for producing the facing material, so that the industrial common problems that stone saw mud pollutes the environment and wastes resources are fundamentally solved, meanwhile, the production cost is effectively reduced, and the added value of the product is high.)
技术领域
本发明属于锯泥再利用技术领域，具体的涉及一种锯泥砂浆及其制备方法和应用。
背景技术
我国的石材资源以大理石与花岗石为主，主要集中在山东、浙江、福建等地。山东省日照市石材资源丰富，而石材加工业已经成为重要的经济支柱产业。但在石材的开采及生产过程中，会产生大量边角料、锯屑、磨屑、锯泥等废料，严重污染生态环境，且浪费大量土地资源。据初步统计，仅日照市境内，历经多年的积累，石材废渣、锯泥已达数千万吨，占地千亩，严重影响了石材行业和整体经济的可持续发展，使石材资源大县的资源优势难以发挥。如何处理和合理利用石材锯泥，已经成为石材加工企业以及当地政府亟待解决的重大问题。
传统锯泥处理方法包括加工制作成路侧石、加气砖等，此类产品附加值低，石材企业积极性不高。通过检测分析，锯泥石粉成分与陶瓷浆料极为相似，锯泥石粉主要成分包含长石、石英、黑云母及加工过程中锯片磨损机械铁等。若将其加工成软瓷或柔性石材，不仅可以高效解决石材厂产生的固废锯泥，变废为宝，而且生产成本低、附加值高、市场前景大。现有的软瓷产品主要是以改性泥土为主要原料，运用特制的温控造型系统成型、烘烤、辐射交联而成的一种具有柔性的建筑装饰面材。而柔性石材，是以水泥、彩砂、高分子聚合物及助剂等为主要原料，以复合耐碱纤维为增强层，经过一定的生产工艺制成的具有天然石材肌理和纹路、并有一定柔性的新型饰面材料。上述两种饰面材料均具有安全环保、抗震防裂、耐火防冻、拒水透气、耐酸耐碱等优良特性，但目前的制备工艺普遍存在生产成本高、产量低、产品性能参差不齐的问题，因此，亟需探索一种以锯泥为原料的新型新料的工艺。
发明内容
本发明的目的是：提供一种锯泥砂浆及其制备方法。所述的锯泥砂浆是利用锯泥石粉生产建筑饰面材料从根本上解决石材锯泥污染环境、浪费资源的行业性共性难题，实现锯泥规模化消纳、无害化处理和资源化利用；本发明还同时提供了其制备方法和应用。
本发明所述的锯泥砂浆，以重量份数计，由以下原料组成：
其中：
优选的，本发明所述的锯泥砂浆，以重量份数计，由以下原料组成：
所述的锯泥含水量为10-15％，粒度为100-400目；其中，以质量百分数计，包含如下化学组成：SiO2的含量为70％-74％，Al2O3的含量为13％-15％，Na2O的含量为3％-4.5％，K2O的含量为3％-4.5％，CaO的含量为0.5％-1.5％，MgO的含量为0.03％-0.06％。
所述的乳液为纯丙、苯丙或硅丙乳液中的一种或多种的混合物。
所述的S95级矿粉比表面积为510m2/kg，流动度比108％，粒度为300目，活性指数86％(7天)。
所述的色粉为氧化铁、二氧化钛、三氧化二铬、铁氰酸亚铁或锰酸钡色粉中的一种或多种的混合物。
所述的聚丙烯短纤维长度为3-6mm，密度0.90-0.92g/cm3。
所述的纤维素为羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的一种或两种的混合物。
所述的分散剂为聚甲基丙烯酸铵、甲基纤维素、柠檬酸铵、聚乙二醇或三乙醇胺中的一种或多种混合物。
所述的消泡剂为非离子水性乳液消泡剂。
本发明所述的锯泥砂浆，各组分为得到性能优异的锯泥砂浆发挥了各自的作用，通过加入分散剂，在有效减少浆料混合时间的同时，保证浆料充分混合均匀。
本发明所述的锯泥砂浆的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将乳液加入涂料分散缸里，控制转速为1000-1200r/min，再依次加入纤维素、色粉、分散剂、硅酸和聚丙烯短纤维分散50-90分钟，制备得到分散液；
(2)向步骤(1)制备得到的分散液中加入S95级矿粉搅拌10-30分钟，转速控制在1000-2000r/min，然后加入锯泥和消泡剂，搅拌10-20分钟，转速控制在600-800r/min，制备得到锯泥砂浆。
本发明所述的锯泥砂浆的应用，将其用于制备软瓷，由以下步骤组成：
(1)将硅橡胶软瓷模具铺放在特氟龙干燥线上，喷涂锯泥砂浆；
(2)然后置于链板干燥线上进行烘干；
(3)最后采用降温风扇对硅橡胶软瓷模具降温，使得硅橡胶软瓷模具与凝固的锯泥砂浆脱离，制备得到软瓷产品。
其中：
步骤(1)中所述的喷涂锯泥砂浆的厚度控制在3-4mm。
步骤(2)中所述的烘干温度为85-100℃，时间80-120min。
本发明所述的锯泥砂浆的应用，将其用于制备柔性石材，由以下步骤组成：
(1)将硅橡胶模具铺放在特氟龙干燥线上，喷涂锯泥砂浆；
(2)复合玻璃纤维网格布；
(3)置于链板干燥线上进行烘干；
(4)喷涂仿石漆，将隔离膜铺放在仿石漆上面，用含有不同纹理的模具压花机压型，脱去隔离膜，然后脱模；
(5)置于85-105℃温度下，烘干60-80min；
(6)采用分切机分切成不同长度，制备得到柔性石材。
其中：
步骤(1)中所述的喷涂锯泥砂浆的厚度控制在1-2mm。
步骤(2)中所述的玻璃纤维网格布的尺寸为4*4*1250mm。
步骤(3)中所述的烘干温度为60-90℃，时间10-30min。
步骤(4)中所述的独立喷涂三色至六色。
步骤(4)中所述的模具规格为1250*600*10mm，压型压力为0.01-0.1MPa。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的锯泥砂浆，以大量的锯泥石粉废弃物(>70％)为原料，利用锯泥石粉生产饰面材料不仅从根本上解决石材锯泥污染环境、浪费资源的行业性共性难题，同时有效降低生产成本，所得产品附加值高。
(2)本发明所述的锯泥砂浆，采用锯泥废弃物与其他原料复配制成砂浆，用于制备软瓷或者柔性石材时原料廉价易得，实现锯泥规模化消纳、无害化处理和资源化利用。
(3)本发明所述的锯泥砂浆的制备方法，工艺简单，参数易于控制。
(4)本发明所述的锯泥砂浆的应用，用于制备软瓷和柔性石材，节省了成本，锯泥利用率高，市场需求量大，对当地石材企业的锯泥治理探索出了一条全新的道路，对石材加工企业的产业转型提供了方向，提高了产品的附加值。
(5)本发明所述的锯泥砂浆的应用，用于制备软瓷，一方面降低了软瓷的生产成本，另一方面具有吸水率小、拉伸强度好、不易断裂的特点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的锯泥砂浆，以重量份数计，由以下原料组成：
所述的锯泥含水量为12％，粒度为300目；其中，以质量百分数计，包含如下化学组成：SiO2的含量为72％，Al2O3的含量为14％，Na2O的含量为4.5％，K2O的含量为4％，CaO的含量为0.8％，MgO的含量为0.05％。
所述的乳液为纯丙乳液与苯丙乳液的混合物。
所述的S95级矿粉比表面积为510m2/kg，流动度比108％，粒度为300目，活性指数86％(7天)。
所述的色粉为氧化铁色粉。
所述的聚丙烯短纤维长度为5mm，密度0.92g/cm3。
所述的纤维素为羟乙基纤维素。
所述的分散剂为聚甲基丙烯酸铵与甲基纤维素的混合物。
所述的消泡剂为HR聚醚型消泡剂。
本实施例1所述的锯泥砂浆的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将乳液加入涂料分散缸里，控制转速为1200r/min，再依次加入纤维素、色粉、分散剂、硅酸和聚丙烯短纤维分散60分钟，制备得到分散液；
(2)向步骤(1)制备得到的分散液中加入S95级矿粉搅拌20分钟，转速控制在1500r/min，然后加入锯泥和消泡剂，搅拌15分钟，转速控制在700r/min，制备得到锯泥砂浆。
步骤(2)制备得到的锯泥砂浆粘结强度高，粘结砂浆破坏荷载达到2.3kN，拉伸强度达到1.50MPa(国标值0.60MPa)，且均匀性、耐候性好。
本实施例1所述的锯泥砂浆的应用，将其用于制备软瓷，由以下步骤组成：
(1)将硅橡胶软瓷模具铺放在特氟龙干燥线上，喷涂锯泥砂浆；
(2)然后置于链板干燥线上进行烘干；
(3)最后采用降温风扇对硅橡胶软瓷模具降温，使得硅橡胶软瓷模具与凝固的锯泥砂浆脱离，制备得到软瓷产品。
其中：
步骤(1)中所述的喷涂锯泥砂浆的厚度控制在3mm。
步骤(2)中所述的烘干温度为100℃，时间85min。
实施例2
本实施例2所述的锯泥砂浆，以重量份数计，由以下原料组成：
所述的锯泥含水量为10％，粒度为300目；其中，以质量百分数计，包含如下化学组成：SiO2的含量为72％，Al2O3的含量为14％，Na2O的含量为4.5％，K2O的含量为4％，CaO的含量为0.8％，MgO的含量为0.05％。
所述的乳液为纯丙乳液和硅丙乳液的混合物。
所述的S95级矿粉比表面积为510m2/kg，流动度比108％，粒度为300目，活性指数86％(7天)。
所述的色粉为二氧化钛色粉。
所述的聚丙烯短纤维长度为5mm，密度0.92g/cm3。
所述的纤维素为羟丙基甲基纤维素。
所述的分散剂为柠檬酸铵与三乙醇胺的混合物。
所述的消泡剂为市售产品-矿物油消泡剂。
本实施例2所述的锯泥砂浆的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将乳液加入涂料分散缸里，控制转速为1100r/min，再依次加入纤维素、色粉、分散剂、硅酸和聚丙烯短纤维分散70分钟，制备得到分散液；
(2)向步骤(1)制备得到的分散液中加入S95级矿粉搅拌20分钟，转速控制在1100r/min，然后加入锯泥和消泡剂，搅拌15分钟，转速控制在700r/min，制备得到锯泥砂浆。
其中：
步骤(2)制备得到的锯泥砂浆粘结强度高，粘结砂浆破坏荷载最高达到2.1kN，拉伸强度最高达到1.20MPa(国标值0.60MPa)，且均匀性、耐候性好。
本实施例2所述的锯泥砂浆的应用，将其用于制备软瓷，由以下步骤组成：
(1)将硅橡胶软瓷模具铺放在特氟龙干燥线上，喷涂锯泥砂浆；
(2)然后置于链板干燥线上进行烘干；
(3)最后采用降温风扇对硅橡胶软瓷模具降温，使得硅橡胶软瓷模具与凝固的锯泥砂浆脱离，制备得到软瓷产品。
其中：
步骤(1)中所述的喷涂锯泥砂浆的厚度控制在4mm。
步骤(2)中所述的烘干温度为90℃，时间100min。
实施例3
本实施例3所述的锯泥砂浆，以重量份数计，由以下原料组成：
所述的锯泥含水量为15％，粒度为300目；其中，以质量百分数计，包含如下化学组成：SiO2的含量为72％，Al2O3的含量为14％，Na2O的含量为4.5％，K2O的含量为4％，CaO的含量为0.8％，MgO的含量为0.05％。
所述的乳液为苯丙乳液和硅丙乳液的混合物。
所述的S95级矿粉比表面积为510m2/kg，流动度比108％，粒度为300目，活性指数86％(7天)。
所述的色粉为氧化铁色粉。
所述的聚丙烯短纤维长度为5mm，密度0.92g/cm3。
所述的纤维素为羟丙基甲基纤维素。
所述的分散剂为甲基纤维素与聚乙二醇的混合物。
所述的消泡剂为市售产品-高碳醇消泡剂。
本实施例3所述的锯泥砂浆的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将乳液加入涂料分散缸里，控制转速为1000r/min，再依次加入纤维素、色粉、分散剂、硅酸和聚丙烯短纤维分散90分钟，制备得到分散液；
(2)向步骤(1)制备得到的分散液中加入S95级矿粉搅拌30分钟，转速控制在1000r/min，然后加入锯泥和消泡剂，搅拌20分钟，转速控制在600r/min，制备得到锯泥砂浆。
其中：
步骤(2)制备得到的锯泥砂浆粘结强度高，粘结砂浆破坏荷载最高达到2.0kN，拉伸强度最高达到1.10MPa(国标值0.60MPa)，且均匀性、耐候性好。
本实施例3所述的锯泥砂浆的应用，将其用于制备柔性石材，由以下步骤组成：
(1)将硅橡胶模具铺放在特氟龙干燥线上，喷涂锯泥砂浆；
(2)复合玻璃纤维网格布；
(3)置于链板干燥线上进行烘干；
(4)喷涂仿石漆，将隔离膜铺放在仿石漆上面，用含有不同纹理的模具压花机压型，脱去隔离膜，然后脱模；
(5)置于105℃温度下，烘干65min；
(6)采用分切机分切成不同长度，制备得到柔性石材。
其中：
步骤(1)中所述的喷涂锯泥砂浆的厚度控制在1.5mm。
步骤(2)中所述的玻璃纤维网格布的尺寸为4*4*1250mm。
步骤(3)中所述的烘干温度为90℃，时间20min。
步骤(4)中所述的独立喷涂六色。
步骤(4)中所述的模具规格为1250*600*10mm，压型压力为0.1MPa。
实施例3制备得到的柔性石材质轻，面密度为6kg/m，柔性好，具有极佳的仿石效果。
对比例1
本对比例1所述的软瓷材料，以重量份数计，由以下原料组成：硅酸盐水泥10份、重钙20份、石英砂60份、乳液4份、固体阻燃剂5份以及液体阻燃剂1份；其中，乳液采用纯丙乳液与苯丙乳液的混合物，固体阻燃剂选用十溴二苯乙烷、液体阻燃剂使用甲基磷酸二甲酯。使用时，先对原料边用搅拌机搅拌边加入原料总重量18％的水，直至原料充分溶解、胶化，使粘度达到2500Pa·s，制备得到料浆，然后采用实施例1的方法制备软瓷。
对实施例1-2和对比例1制备的软瓷材料进行性能测试，结果如下表1所示：
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