一种用工业固废制造水泥基复合板材的方法与流程

文档序号:13680706阅读:159来源:国知局
技术领域:本发明涉及一种工业固废制造水泥基复合板材的方法,属于环保领域中的固体废弃物处理及资源化技术领域。技术背景:随着我国经济的快速发展,固体废物的产量也呈现不断增多的趋势,固体废物污染对环境和人体的危害性决不容忽视,它直接影响到人们的生活,严重影响环境和人体健康。从我国面临的经济高速增长、环境状况严峻、资源相对缺乏的形势出发,要实现经济、社会、环境协调发展,发展循环经济是重要的战略选择。以循环经济理念为指导,在固体废物的污染治理工作中实现固体废物的循环利用,提高固体废弃物资源化、能源化综合利用比例,能够有效解决固体废物污染环境问题,并支持未来经济高速可持续发展。我国固体废物的产量很大,而且随着经济的高速发展,人民对物质生活需求的不断提高,固体废物的产量也呈现不断增多的趋势。面对这些日益严重的污染问题,应以循环经济理念为指导,综合运用法律、经济和行政的手段,加大处理处置固体废物污染环境治理力度,使得固体废物污染的治理能够和经济建设同步,从而减少固体废物对环境的污染和破坏。废弃电路板是电子废弃物的重要组成部分,对其进行回收处理,既可以节省资源又可以避免其带来的环境污染问题。金属是废弃电路板回收行业的最主要经济驱动力,研究人员的重点也集中于废弃电路板中有价金属的回收,往往忽视树脂粉体的回收再利用。目前废弃电路板回收企业普遍采用“机械破碎+分选”法回收金属,在回收过程中产生了大量的树脂材料,若不对其进行适当处理,不仅浪费资源,而且会对环境造成严重污染。从环保和资源两方面考虑,废弃电路板树脂材料的回收处理已成为一个重要课题。废弃电路板树脂材料主要是由环氧树脂、酚醛树脂和玻璃纤维等组成的混合物。其中的树脂材料为热固性树脂,树脂与玻璃纤维成粘合状态,很难用物理或化学方法分离,也无法熔融再生。由于这些树脂材料中含有溴化阻燃剂等有害物质和少量未分离完全的重金属,对其进行填埋处理势必严重污染环境。有研究者用热解的方法对其进行处理,其目的在于分离树脂和玻璃纤维。然而热解得到的液体产物含有溴化物,目前还很难产业化应用。将废弃电路板树脂材料固化成板材是一种有效的处理方法。CN1676298公开了废弃电路板的基板材料颗粒再生板材的制造方法,其特征是将废弃电路板基板材料颗粒与电玉粉或者废旧塑料混合均匀,然后在模具中加热加压,形成板材。这种方法采用150~300℃高温使塑料熔化后挤压成型,由于热分解作用会产生有害气体,不符合清洁生产的要求。CN1817957A公开了一种电路板回收粉料井盖/座的制造方法,其特征是采用20~40%的粘结剂、60~80%的电路板粉料,10%以内的添加剂混合成泥状,在110~160℃下施压成型。该法采用了大量的化工原料,且需要加热加压,花费成本较高。废旧纺织品主要来自废旧服装。中国是纺织服装大国,每年纺织原材料的消耗量达4530万吨。我国每年产生的废旧纺织品约达2600万吨,数量巨大。中国是纺织服装大国,每年纺织原材料的消耗量达4530万吨。我国每年产生的废旧纺织品约达2600万吨,数量巨大。目前,废旧纺织品回收再利用方法主要有物理回收、化学回收和能量回收。物理回收是用机械辅助分解或粉碎纺织品,不破坏高聚物的化学结构,不改变其组成,通过将其收集、分类、净化、干燥、添加必要的助剂进行加工处理,然后重新用于织物的生产。物理回收常用于单组分的天然纤维或合成纤维,如废旧的毛纤维的回收和聚酯纤维的回收。但对于混纺纤维,因分类比较困难,使得其适用性相对较差。物理回收利用技术要求高,分类困难,前处理应用的机器设备多,成本高,回收工艺复杂。目前处理较为混纺的纤维主要采用焚烧或填埋的方式处理。废弃的SCR催化剂除自身含有V2O5、WO3(或MoO3)等有毒氧化物外,还夹杂有燃煤飞灰中的砷、汞、铅等具有危险特性的重金属物质,对人体健康和环境存在风险,在欧洲被定性为危险废物;美国EPA虽然未将废SCR脱硝催化剂列入危险废物进行管理,但某些州的(如加利福利亚州)环保局认为废SCR脱硝催化剂含有危险有害物质,要求按照危险废物进行管理,不允许随便倾倒。我国环境保护部污防司近期也在委托部属固体废物与化学品管理技术中心会同中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所等单位,研究起草《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南》,以规范废烟气脱硝催化剂经营许可证的审批工作,提升废烟气脱硝催化剂再生、利用的整体水平,防止在废烟气脱硝催化剂的再生、利用过程中对环境造成二次污染。SCR废催化剂若得不到相应的安全有效处理,2014年至2019年,全国的SCR废催化剂将累计达到19万吨;至2025年,SCR废催化剂总量将累计达到82.86万吨;同时由于SCR废催化剂具备危害性,还将会给我国的土壤、水体带来严重的污染威胁。现在,随着资源短缺矛盾日益凸显,工业固废的再利用显得越来越重要,开发以工业固废为主体的高性能板材将成为今后建材发展的一个重要方向。

技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是提供一种制造过程清洁无污染、工艺简单、成本低、制得的板材实用价值大,实现低碳环保与资源再利用的以废弃印刷电路板树脂粉、废旧纺织品粉和废SCR催化剂粉为原料的复合板材的制造方法。为解决上述技术问题,本发明提供一种用工业固废制造水泥基复合板材的方法,采用表面改性技术、水泥固化技术、减水增强技术使废弃电路板树脂粉料、废SCR催化剂粉和废旧纺织品粉在常温下固化成复合板材,具体步骤如下:(1)对废电路板树脂来料进行筛分处理,控制废电路板树脂粉体的粒度范围在0.5~5mm;(2)对废旧布袋进行粉碎筛分处理,得到粒度范围在1~10mm的废旧纺织品粉;(3)对废SCR催化剂来料进行粉碎筛分处理,得到粒度范围在1~5mm的废SCR催化剂粉;(4)共混改性增强:将质量百分比为50~60%的废弃电路板树脂粉、质量百分比为10~30%的废旧纺织品粉、质量百分比为为10~30%的废SCR催化剂粉进行混合,加入占混合物料重量0.5~5%的硬脂酸,进行混合改性;再加入占混合物料重量0.1~0.5%的木质素磺酸钠,进行减水增强剂混合处理;(5)室温固化:将改性后的混合物料按质量百分比50~80%与水泥粉料混合,再加入占混合物料重量0.5~2%的活性氧化铝,加入适量的水,在强制式搅拌机或砂浆搅拌机中进行搅拌混合,形成浆料;(6)将浆料注入试模,浇注成型;(7)将注入浆料后的试模放在振动机上振动1~5min,去除气泡,加速胶凝材料的水热合成反应;(8)表面处理:用刮刀将浆料表面刮平;(9)24小时后脱模,经干燥后得到复合型板材。其中,所述废电路板树脂粉料为废电路板破碎分选得到的非金属粉;所述废旧布袋来自于布袋除尘器破损的滤袋;所述的废SCR催化剂粉为失效的催化剂模块通过破碎研磨得到;所述水泥为硅酸盐水泥,搅拌机为常规的强制式搅拌机或砂浆搅拌机或水泥净浆搅拌机,转速可调。本发明废弃电路板树脂粉加工成粒径范围优选为0.5~1mm的粉料,废旧纺织品粉加工成粒径范围优选为1~5mm的粉料,废SCR催化剂粉体粒径范围优选为1~3mm,此范围的粉料较容易与水泥浆料结合。本发明的有益效果是:本发明采用水泥固化废弃电路板树脂粉、废旧纺织品粉和废SCR催化剂粉得到复合板材;采用价格便宜的水泥作为固化剂,与废弃电路板树脂粉、废旧纺织品粉和废SCR催化剂粉充分混合,在常温下即可固化成型,可制成砖材、墙体型材和其它市政工程材料;废弃电路板树脂材料中含有的玻璃纤维增强了型材的力学性能、强化了材料的内部粘合力;废旧纺织品粉含有大量的纺织材料和化学纤维,添加至复合板材中可使其加强支撑柱体,在制造复合型板材过程中起到了很好的协同效应,制得的型材粘结性能强,生产和施工低成本化。所使用的硬脂酸可以和废弃电路板树脂粉、废旧纺织品粉的表面官能团起反应,形成稳定的化学键,另一端可与有机高分子链发生化学反应,从而把两种极性差异较大的材料紧密结合起来,并赋予复合材料较好的物理、机械性能。硬脂酸是一种成本低廉的有机酸,其分子结构中具有类似偶联剂的亲水疏油的基团。所使用的木质素磺酸钠是一种阴离子表面活性物质,对水泥有吸附及分散作用,能改善混凝土各种物理性能。减少用水13%以上,能大幅度降低水泥水化初期水化热。活性氧化铝具有许多毛细孔道,比表面积大,对水、氧化物等具有较强的亲合力,可有效防止工业固废中的硫酸盐等成分与水泥成分导致固化体破裂(废SCR催化剂中的飞灰结晶物质含有硫酸盐成分),在水泥固化的过程中,添加活性氧化铝有助于提高水泥基复合板材的强度。本发明的优点:(1)使废弃电路板树脂粉、废旧纺织品粉和废SCR催化剂粉得到了回收利用,减少了因其使用常规技术无法再利用而采用填埋或焚烧处理造成环境污染;(2)废弃电路板树脂材料中的玻璃纤维和废旧纺织品起到了很好的协同效应,大大提高了板材的力学性能,同时由于很好的粘结性能,板材有望替代现有地板砖;(3)采用水泥作为固化剂,在常温常压下即可固化成型,成本低;(4)工艺简单,产品性能优良,有利于实现工业化应用。本发明方法制作工艺简单,所需工程设备少,适用于大规模生产;同时,制备得到的板材可用于地板砖、市政用材等,成本低廉,经济实用,具有广阔的应用前景。附图说明图1为本发明一种用工业固废制造水泥基复合板材的方法的工艺流程图具体实施方式以下通过具体的实施例和附图来进一步描述本发明的技术方案。实施例1:准备质量分数为60%的粒度范围在2~5mm的废电路板树脂粉、质量分数为30%的粒度范围在1~10mm的废旧纺织粉和质量百分比为为10%的粒度范围在1~5mm的废SCR催化剂粉,在搅拌机中充分混合,加入占混合物料重量5%的硬脂酸进行共混改性;加入占混合物料重量0.5%的木质素磺酸钠,搅拌均匀进行增强减水处理;将处理后的混合物料按质量百分比80%与水泥粉料充分混合,再加入占混合物料重量0.5%的活性氧化铝,加入适量的水进行搅拌混合,形成浆料;将浆料注入试模,浇注成型;将注入浆料后的试模放在振动机上振动5min,去除气泡,加速胶凝材料的水热合成反应;用刮刀将浆料表面刮平;24小时后脱模,经干燥后得到复合型增强板材。实施例2:准备质量分数为60%的粒度范围在2~5mm的废电路板树脂粉、质量分数为10%的粒度范围在1~10mm的废旧纺织粉和质量百分比为为30%的粒度范围在1~5mm的废SCR催化剂粉,在搅拌机中充分混合,加入占混合物料重量3%的硬脂酸进行共混改性;加入占混合物料重量0.1%的木质素磺酸钠,搅拌均匀进行增强减水处理;将处理后的混合物料按质量百分比70%与水泥粉料充分混合,再加入占混合物料重量1%的活性氧化铝,加入适量的水进行搅拌混合,形成浆料;将浆料注入试模,浇注成型;将注入浆料后的试模放在振动机上振动3min,去除气泡,加速胶凝材料的水热合成反应;用刮刀将浆料表面刮平;24小时后脱模,经干燥后得到复合型增强板材。实施例3:准备质量分数为50%的粒度范围在2~5mm的废电路板树脂粉、质量分数为20%的粒度范围在1~10mm的废旧纺织粉和质量百分比为为30%的粒度范围在1~5mm的废SCR催化剂粉,在搅拌机中充分混合,加入占混合物料重量0.5%的硬脂酸进行共混改性;加入占混合物料重量0.3%的木质素磺酸钠,搅拌均匀进行增强减水处理;将处理后的混合物料按质量百分比65%与水泥粉料充分混合,再加入占混合物料重量1.5%的活性氧化铝,加入适量的水进行搅拌混合,形成浆料;将浆料注入试模,浇注成型;将注入浆料后的试模放在振动机上振动1min,去除气泡,加速胶凝材料的水热合成反应;用刮刀将浆料表面刮平;24小时后脱模,经干燥后得到复合型增强板材。实施例4:准备质量分数为50%的粒度范围在0.5~1mm的废电路板树脂粉、质量分数为20%的粒度范围在1~5mm的废旧纺织粉和质量百分比为为30%的粒度范围在1~3mm的废SCR催化剂粉,在搅拌机中充分混合,加入占混合物料重量1%的硬脂酸进行共混改性;加入占混合物料重量0.5%的木质素磺酸钠,搅拌均匀进行增强减水处理;将处理后的混合物料按质量百分比60%与水泥粉料充分混合,再加入占混合物料重量2%的活性氧化铝,加入适量的水进行搅拌混合,形成浆料;将浆料注入试模,浇注成型;将注入浆料后的试模放在振动机上振动5min,去除气泡,加速胶凝材料的水热合成反应;用刮刀将浆料表面刮平;24小时后脱模,经干燥后得到复合型增强板材。本发明实施例制造的板材,具有足够的强度和粘结度,主要可用作建筑路面砖、广场砖、草坪砖、城市人行道路铺砖等。
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