本发明属于固体废弃物资源化利用和环境保护领域，具体涉及一种利用固废制备环保建筑板材的系统和方法。
背景技术：
：随着我国工业化进程的不断快速推进，采矿、冶金、电力、化工等行业大量的固体废弃物已经占用了越来越多的珍贵土地资源，并对环境造成巨大的污染，“十三五”规划将煤矸石、尾矿、冶炼渣、赤泥、副产石膏、粉煤灰列为主要关注的固废处理对象。泡沫混凝土又叫发泡水泥，是将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到有水泥基胶凝材料、集料、掺和料、外加剂和水等制成的料浆中，经混合搅拌、浇注、自然养护而成的轻质多孔混凝土制品，它具备以下优点：具有耐压强度和抗老化性；具有较好的轻量性；隔音性好；耐高温性好；能提高保温层的稳固性和寿命；环保性能好；隔热性好，是普通水泥的20-30倍；施工简单；防潮性好；结合性好；施工速度快；整体性好；具有抗渗的作用；具有一定的防火性。由于发泡混凝土的良好的保温隔热性能和吸声隔声性能，所以，发泡混凝土被广泛应用于屋面保温隔热、地面保温隔热领域以及作为极好的吸声材料使用。但是，发泡混凝土仍然存在导热系数高，保温效果较差，不能与有机板材相媲美的弊端。而且，泡沫混凝土的强度不如普通混凝土，难以应用于某些对强度要求较高的场合。如，采用钢结构和混凝土等装配式建筑，对建筑板材的性能要求很高，不但要求建筑板材具有良好的保温、隔音性能，还应该具有较高的强度，以提高装配式建筑的使用寿命。人们生活品质在逐渐提升，对装修中产品的环保性和品质提出了更高的要求。但是现在装修材料中会有较多的甲醛的释放，对人体产生一定的危害。技术实现要素：针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种利用固废制备环保建筑板材的系统和方法，该方法中，制备建筑板材的原料主要来源于电厂、冶金行业的脱硫产品，采煤行业的煤矸石，化工厂产生的电石渣等，原料成本低。该方法不但对工业固废进行了再利用，避免了对环境的污染，同时生产的高性能建筑板材可以用作建筑内外墙、建筑装饰材料等。为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种利用固废制备环保建筑板材的系统，包括破碎机、烘干器、粉磨机、均化设备、回转窑以及配料装置，煤矸石经所述破碎机破碎后，输送进入烘干器进行烘干，将脱硫石膏、铝灰和电石渣输送至烘干器进行烘干；将烘干得到的物料按设定比例混合后在粉磨机中粉磨，然后输送至均化设备中均化后，输送至回转窑煅烧，回转窑中投入经过粉磨的煤粉，燃烧提供热量，得到基体材料；将基体材料、活性炭、添加剂和水在配料装置中按一定比例混合，将得到的混合料在模具中成型，得到面层；将基体材料、木屑、添加剂和水在配料装置中按一定比例混合，将得到的混合料在面层上成型、养护，得到板材成品。该系统利用了脱硫石膏、铝灰、电石渣和煤矸石等工业固废生产高水充填材料，替代了大量优质矿产资源的使用，同时避免了固体废弃物对土地资源的占用和污染，实现了大宗工业固体废弃物的资源化综合利用。利用工业固废制备的基体材料与活性炭和其他添加剂配合，制备得到的板材不但可以吸附装修中产生的甲醛等有害气体，而且活性炭疏松多孔，降低了板材的密度，制备得到的板材具有轻质、保温性能好以及强度高的优势。该系统的设置，使各个组分经粉磨、均化、煅烧后即可得到基体材料。优选的，所述回转窑的烟气出口连接有余热回收设备，回转窑中排放的烟气对余热回收设备中的水加热，得到的高温蒸汽通入所述烘干器中作为加热介质。余热回收设备的利用可以回收烟气中含有的大量的热量，避免了热量的浪费，同时对物料进行加热烘干，实现了余热利用，降低了能耗。一种利用固废制备环保建筑板材的方法，包括如下步骤：1)将煤矸石粉碎后烘干，并将脱硫石膏、铝灰和电石渣烘干；2)将各种烘干后的物料按设定比例混合后，粉磨、均化；3)将粉磨、均化后的物料输送进入回转窑中煅烧，煅烧温度为1250-1300℃，煅烧时间为60-80min，得到基体材料；4)将基体材料与活性炭、木屑、短纤维、添加剂和水按一定比例混合后，铺装成面层和主体层、养护，制得环保建筑板材；所述添加剂包括缓凝剂和发泡剂，缓凝剂和发泡剂的质量比为：0.5-2；其中，脱硫石膏、铝灰、电石渣和煤矸石的质量比为：12-15:15-20:20-30:25-30；面层中，基体材料、活性炭、添加剂和水的质量比为：35-43:11-16:1.0-1.8:30-35；主体层中，基体材料、木屑、短纤维、添加剂和水的质量比为：35-43:20-30:3-8:1.0-1.8:30-35。该方法中利用了煤矸石、脱硫石膏、铝灰和电石渣等工业固废代替优质矿产资源，来制备高性能环保建筑板材，避免了固体废弃物对土地资源的占用和污染，实现了大宗工业固体废弃物的资源化综合利用，大大降低了高性能建筑板材的制备成本。当脱硫石膏、铝灰、电石渣和煤矸石的质量比为12-15:15-20:20-30:25-30，煅烧的温度为1250-1300℃，煅烧时间为60-80min，制备的基体材料的化学组成，如表1所示：表1基体材料的化学组成化学成分SiO2Al2O3CaOSO3Fe2O3含量5～1434～4135～438～161～2.5当以该基体材料为核心材料，辅以一定质量配比的活性炭、水、木屑、短纤维、缓凝剂和发泡剂时，无需在其中添加粉煤灰、硅灰等物质，制备的建筑板材仍然具有很高的强度，能满足装配式建筑的承重的要求。而且，在基体材料中加入了一定量的活性炭，活性炭可以对空气中的甲醛等有害气体产生吸附作用，是一种新型的环保板材。同时，由于活性炭疏松多孔，且在板材中加入了大量的木屑等质地较轻的材料，制备得到发泡建筑板材不但具有较好的保温性能，而且制备的板材具有密度较小，质量轻等优点，尤其适用于装配式建筑的使用。所述环保建筑板材的制备方法，包括如下步骤：首先将基体材料、活性炭、水和添加剂按照35-43:11-16:1.0-1.8:30-35配成浆料，浆料密度控制在1.2-1.5g/cm3，并在模具上铺成厚度为1-2mm的料层，得到面层；然后将基体材料、木屑、纤维、添加剂和水按照35-43:20-30:3-8:1.0-1.8:30-35混合配制成料浆，料浆密度控制在0.9-1.2g/cm3，将此料浆平铺在面层上，铺装成设定厚度，即得主体层；最后将制备得到的湿板养护24-48小时，即成所要求的板材。优选的，步骤3)中，所述基体材料的主要化学组成为：SiO25～14％，Al2O334～41％，CaO35～43％，SO38～16％，Fe2O31～2.5％。优选的，步骤3)中，所述基体材料以硫铝酸钙(3CaO·3Al2O3·CaSO4)和硅酸二钙(2CaO·SiO2)为主要矿物物相，所占比例分别为30～50％和35～55％。优选的，所述缓凝剂占基体材料的质量百分数为0.5％-1.0％。缓凝剂是一种降低水泥水化速度和水化热、延长凝结时间的添加剂。优选的，所述发泡剂占基体材料的质量百分数为0.5％-1.0％。发泡剂为使建筑板材成孔的物质。该发泡剂尤其适用于制备的基体材料，可以使产生的气孔的孔径小、孔形圆、孔分散的均匀性好。使制备的建筑板材的保温、隔音以及强度都较好。优选的，所述短纤维的长度为20-50mm。经过试验验证，在该长度范围内的短纤维，对提高建筑板材的强度，效果尤为明显。对短纤维的种类没有特别的要求，可以为常用的合成短纤维，如尼龙、聚酯、芳纶和玻璃纤维等，也可以为天然纤维，如纤维素纤维等。优选的，步骤3)中，还包括利用回转窑中排放的高温烟气对水进行加热获取高温蒸汽，并将高温蒸汽对物料进行加热烘干的步骤。可以有效回收高温烟气中的余热，避免了热量的浪费，同时节省了能耗，降低了生产成本。上述制备方法制备得到的强硫铝酸盐基环保建筑板材。本发明的有益技术效果为：(1)原材料取自于大宗工业固体废弃物，成本几近为零，既避免了对土地资源的占用，又能替代大量优质矿产资源，实现了大宗工业固体废弃物的资源化综合利用。(2)由于煅烧基体材料所需温度为1250～1300℃之间，低于煅烧硅酸盐水泥的温度100-200℃，在回转窑的尾部加装余热回收利用设备，对进入窑的生料进行烘干，较大幅度的减少能源的使用量，从而能在根本上实现节能降耗。(3)环保建筑板材性能优异，可以对环境中的甲醛等有害气体进行吸附，同时具备良好的保温性能、隔音性能和承重强度，即可单独作为内外墙施工和装修，又可作为集成化建筑的基础墙体材料，与国家大力发展住宅产业化政策相符。附图说明图1为本发明方法的工艺流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例本发明作进一步说明。实施例1将铝灰、电石渣、脱硫石膏进行烘干，使含水率小于等于5％。将煤矸石进行粉碎，与铝灰、电石渣、脱硫石膏进行配料，以固体物质计，煤矸石占25重量份，脱硫石膏占13重量份，电石渣占20重量份，铝灰占17重量份。各个组分经配合粉磨、均化后，输送进入回转窑中煅烧，煅烧温度为1250℃，煅烧时间为70分钟，制得基体材料。取35重量份的基体材料，加入11重量份的活性炭，1重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入30重量份的工业水配制成料浆，进行面层铺装，面层的厚度为1.5mm。取20重量份的基体材料，21重量份的木屑，4重量份的短纤维，1.2重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入32重量份的工业水配制成料浆，进行主体层铺装，成型后送入温度为20℃，湿度为98％的一次养护窑中养护24小时，然后进行脱模，脱模后的板材送入温度为25℃，湿度为98％的二次养护窑养护48小时，制成板材成品。实施例2将铝灰、电石渣、脱硫石膏进行烘干，使含水率小于等于5％。将煤矸石进行粉碎，与铝灰、电石渣、脱硫石膏进行配料，以固体物质计，煤矸石占30重量份，脱硫石膏占15重量份，电石渣占30重量份，铝灰占20重量份。各个组分经配合粉磨、均化后，输送入中空窑中煅烧，烧成温度为1300℃，煅烧时间为70分钟。取39重量份的基体材料，加入13重量份的活性炭，1.1重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入34重量份的工业水配制成料浆，进行面层铺装，面层的厚度为1.7mm。取35重量份的基体材料，25重量份的木屑，6重量份的短纤维，1.4重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入34重量份的工业水配制成料浆，进行主体层铺装。成型后送入温度为20℃，湿度为98％的一次养护窑中养护24小时，然后进行脱模，脱模后的板材送入温度为25℃，湿度为98％的二次养护窑养护48小时，制成成品。实施例3将铝灰、电石渣、脱硫石膏进行烘干，使含水率小于等于5％。将煤矸石进行粉碎，与铝灰、电石渣、脱硫石膏进行配料，以固体物质计，煤矸石占27重量份，脱硫石膏占12重量份，电石渣占20重量份，铝灰占17重量份。各个组分经配合粉磨、均化后，输送入中空窑中煅烧，烧成温度为1300℃，煅烧时间为80分钟。取41重量份的基体材料，加入14重量份的活性炭，1.6重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入30重量份的工业水配制成料浆，进行面层铺装，面层的厚度为1mm。取40重量份的基体材料，30重量份的木屑，8重量份的短纤维，1.8重量份的缓凝剂和起泡剂的混合液，再加入30重量份的工业水配制成料浆，进行主体层铺装。成型后送入温度为20℃，湿度为98％的一次养护窑中养护24小时，然后进行脱模，脱模后的板材送入温度为25℃，湿度为98％的二次养护窑养护48小时，制成成品。实施例1-3制备的板材成品的性能如表2所示。表2高性能建筑板材物理指标实测值上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3