专利名称：黄河沙生产石英岗石的方法及其成型装置的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑材料-人造合成石领域，具体为一种黄河沙生产石英岗石的方法及其成型装置。
背景技术：
目前的建筑装饰领域，石英岗石(人造石英石)作为一种新型的合成材料，以其较 高的耐磨性、晶体石粒的观赏性和环保性，不仅对普通岗石(人造大理石)形成较为严重的 市场冲击，甚至于对建材市场占主体地位的瓷砖也受到影响。现行的石英岗石是用石英矿粉碎成的石英砂、石英粉与聚酯树脂为主要原料，经 集料、搅拌、布料和具有真空、振动及压缩三种作用力的聚合成型的前工序，再经固化、定厚 和研磨的后工序制成硬质装饰板材。其中的石英砂与石英粉的加工要经由开采、选矿、多级 破碎、筛分的系列工序制成砂状及粉状的原料，而高档次纯白色的产品还要经过酸洗的工 序。石英石高硬度与无解理的特点，使其人为加工的颗粒物存在明显的棱角，对其混合料 体的成型要达到2. 5g/cm3的密度必须克服其较大的摩擦系数。申请号为200710191872. 0 的“一种石英坩埚用石英砂的制备方法”的中国专利，是用铝无素含量不大于Ilppm且二氧 化硅含量在99. 95%以上的石英砂为原料，依次进行加热、筛分、磁选、酸洗、碱洗、浮选和醇 洗的系列加工，但这种提纯方法制备的高纯度石英砂的市场价格是很高的。一种申请号为 200910073810. 9 “分层振动生产合成石的方法及成型振动装置”的中国专利，是用较大粒径 的晶体矿石进行艺术性的排布而进行分层振动的成型方法，具有减小抽制真空的空间而简 化成型设备的优点，但其成型的机理仅是利用真空抽制、下部激振和料体自重三种作用力， 没有采取多次抽、放真空而重复进行气流冲击的工艺措施。石英岗石是硅质矿物人工粉碎 后重新聚合的产品，大自然浪淘风簸生成的河沙中也是半透明的颗粒占到主体，设法保留 其硅与铝的成份而由其散状聚合为装饰板材，是一种合成工艺的创新及升级。由于传统观 念和技术上的问题，目前还没有采用河沙先进行提纯而后合成为石英岗石的先例，其成型 方式不论是荒料还是薄板，均是以硬性压制为特点。
发明内容
本发明为了解决现行的石英岗石采用石英原矿加工的细砂为原料存在资源与能 源浪费、现有的硬压式成型工艺存在设备结构复杂和生产成本较高的问题，提供了一种黄 河沙生产石英岗石的方法及其成型装置。该生产方法不仅为河沙、卵石和工业废料提供了 较好的利用途径，也为简化成型设备及提升其成型技术提供了实用的方案。本发明是采用如下技术方案实现的。黄河沙生产石英岗石的方法，共步骤如下(1)筛分风选，采用河沙并经18-40网目的筛网过滤后进入下料缝隙口为2_8mm宽 度的漏斗，再用漏斗下侧的送风机对均勻下落的细砂用气流进行分级；(2)磁选水洗，选取风选下落至中段位置的河沙作为原料，用磁选机排除其中的含 铁颗粒，并用水流排除粘土质的细粉；
(3)酸洗，采用2-8只酸洗器皿对河沙进行酸液重复利用的分解处理，在第一只酸 洗器皿中加入浓度为25% -40%的盐酸和25% -35%的氢氟酸，两种酸液、河沙和河水三者 的质量比例为0.5-1 10 2-5，在分别的20-120分钟的酸洗后将酸液倾泻于下一级器皿 而依次使用；(4)集料搅拌，将提纯的石英砂、用提纯石英砂磨制的230-800网目的细粉、粘结 剂和颜料搅拌成1-3种色彩的混合料，选取粒径为l-30cm的晶体碎石与河卵石做为晶体卵石备用，其中的晶体矿物碎石是花岗石、玉石、玛瑙和石英质岩石开采的废料；(5)叠垒布料，将晶体卵石与混合料以相互间隔方式排布，两者的质量比例为 0-5 1，并以2-6个层次逐层完成，其间用色浆对传输中的预整形成板状或块状的混合料 进行其表面的喷涂染色；(6)振动成型，将模箱传送至振动台上并降下密封盖后，对模箱内部进行接近 于-0. IMpa的真空抽制，而后在振动台每层次分别用I-Smin的振动中进行2次以上的释 放真空与抽制真空的循环，利用释放负压的真空形成气流冲击力而对模箱中的料体进行压 制，并用2-6个层次的叠垒布料及逐次进行抽、放真空循环完成振动成型；(7)研磨成品，在成型的荒料体固化后进行锯切、定厚和精磨的加工即得到成品。所述的集料搅拌、叠垒布料、研磨成品及磁选水洗工序与现行的合成岗石生产工 艺及磁铁矿选矿工艺相同，是本领域技术人员所熟知。步骤1中，所述的送风机的出口流速为5-30m/s，在其下侧沿气流方向垂直排列相 互间隔2-12cm的2-4块分级挡板，如果其风速过小，不宜将密度较小的砂岩颗粒吹送至较 远的挡板间隔中，如果风速过大，将使其电能消耗增大。步骤1中，所述的河沙是黄河沙或是海沙，或是金属选矿的尾矿砂，利用大自然生 成的散状晶体矿物或工业加工剩余的晶体矿物，可以避免矿山开采与破碎加工形成的生产费用。步骤3中，所述的酸洗器皿是用聚酯树脂或尼龙材料粘贴或涂刷在钢制体的内、 外表面上，且容积为0. 1-0. Sm3的圆桶，在钢制体表面涂刷或粘贴高分子材料可防止酸液的腐蚀。步骤6中，所述的放、抽真空的循环是每间隔2-60秒的时间重复打开释放真空阀 门一次，而重复进行释放真空后再抽制真空的操作过程。步骤4中，所述的粘结剂是聚酯树脂，或是添加2% -4%质量比纳米粉体的纳米型 聚酯树脂，或是水泥类的无机粘结材料。完成上述黄河沙生产石英岗石的方法所用成型装置，其特征在于在振动台2上 面放置模箱3，并用其下面四周边装设密封胶条的密封盖4以对合形式进行上部封闭，用四 根立柱支撑的构架1上配置的联动提升器具对配置有放真空阀6的密封盖4进行垂直升 降，其中之一是罗茨式真空泵的两台真空泵9的出口与容积是2-12m3的钢制真空罐联通， 真空罐7经由抽真空阀5与密封盖4联通而成抽制真空的回路，其特征还在于在模箱3内 以垂直且平行的方式排列10-80片其厚度为1. 5-6. Omm的锰钢制分隔模板10，用其隔板10 之间的缝隙同时进行多片合成石英岗石薄板的组合成型。本发明的河沙提纯及合成原理是黄河沙是SiO2与AL2O3化学成份共占到78%以 上(质量)，且粒度为20120网目的大自然生成的散状晶体矿物，提取其中的透明颗粒为原料而合成为有形的产品，可以说是石英矿物的萃聚还原过程；筛分风选工序中利用黄河沙(山西内蒙段)中砂岩颗粒的密度为2. 47g/cm3、含铁砂粒的密度大于3. Og/cm3，石英颗粒密 度为2. 65g/cm3质量不同的特点，用风机的气流对其简易地进行初级分离；磁选水洗工序是 对其中4%左右的含铁成份进行磁力选取，其深色彩的精铁粉尚可利用而部分抵消提纯费 用；叠垒布料是利用晶体矿石与黄河卵石自身的晶体及花纹的观赏性，并利用软状的混合 料易于与硬状的石块粘合并形成艺术性的组合效果；振动成型采用的模箱上设置密封盖， 在模箱下部设置振动台和多次进行抽、放真空循环的设备结构及工艺方法，既利用抽制真 空的负压建立过程而排除混合料中的气泡，还利用其下部较高频率的振动与上部重复释放 真空所产生较低频率的振动，以双重的振动力及冲击力进行料体的致密成型，例如在模箱 的平面规格为305 X 125cm时，释放-0. IMpa的真空度可在瞬间产生380KN的气流冲击力； 为提高其抽、放真空循环工作的频率，采用真空罐及两只阀门交替工作的控制方式；采用分 层的叠垒布料及逐次的振动成型方法，一方面为保证每层次抽制真空的彻底性，另一方面 利用逐层的布料时机对料体进行艺术性的排布。与现有技术相比，本发明采用大自然生成并提纯加工的河沙为基本原料，避免了 资源浪费及系列加工的消耗；采用较大粒径晶体卵石的叠垒布料而不对其进行搅拌的做 法，不仅减少了搅拌的力度，还在其艺术性的排列及合成中变废为宝；采用模箱下部振动与 上部多次抽、放真空的循环，利用气流冲击而致密的成型方式简化了成型设备的结构；在模 箱中排列钢制模板对软态料体进行的预先分隔，取消了荒料加工的锯切工序而较大幅度地 降低了石英岗石的生产成本，并使石英岗石的生产工艺产生较大的变革。
图1为本发明黄河沙生产石英岗石的方法的工艺流程图。图2为本发明黄河沙生产石英岗石的成型装置侧视示意图。图2中1_构架；2-振动台；3-模箱；4-密封盖；5_抽真空阀；6_放真空阀；7_真 空罐；8-提升器具；9-真空泵；10分隔模板。
具体实施例方式实施例1黄河沙生产石英岗石的方法，其工艺及工序步骤为1、筛分风选，采用山西大宁、河曲区域的黄河沙，并用18网目的振动筛对其进行 筛分处理，排除其中较大粒径的卵石与碳粒，再用附设振动器的其下部缝隙口宽度为2mm 且长度为IOOmm的漏斗与其漏斗下侧配置的风速为30m/s的送风机进行河沙的风力推送， 还在其送风方向的下侧垂直排列其相互间隔可在2-8cm范围内调节的四片钢板而构成分 级器具，利用气流将比重与粒径不同的沙粒扩散并下落至分级器具的三个区段内，选取其 中段的河沙做为后续加工的原料。2、磁选水洗，采用一种磁极表面的场强为150KA/m的筒式磁选机进行含铁元素的 提取及分离，并用湿式磁选中的水流冲刷形式排除其中的粘土质细粉，对风选中处于前后 段的河沙也可提取其铁元素。3、酸洗，采用钢制圆桶与其吊环对称钩挂于圆桶中部的易于翻转倾泻的基体结构，在其内壁与外壁分别用聚酯树脂与玻璃丝布进行耐酸层面的复合而成其容积为0. Im3 的酸洗器皿，其2-8只酸洗器皿依次排列而用小型行吊搬运；在第一只器皿中加入浓度为 25 %的盐酸4Kg，加入浓度为25 %的氢氟酸4Kg，再将50Kg的河水及IOOKg的河沙加入而进 行20-120分解的酸液处理，此后将酸液倾倒于第二只器皿中而依次利用，器皿中剩余的河 沙用河水多次冲洗，最后将接近于半透明的提纯石英砂倒出后进行干燥；在第二只酸洗器 皿中加入适量的盐酸、氢氟酸及河水而至规定的酸值浓度后，同样加入IOOKg的河沙进行 酸洗，如此用8只酸洗器皿循环操作而对酸液依次利用。4、集料搅拌，提纯的石英砂一部分用做混合料的骨料，另一部分用磨粉设备加工 成230-800网目的石英粉，采用不饱和聚酯树脂为粘结剂的质量份的配方为提纯石英砂 20-120网目68.0提纯石英粉 230-800网目24. 0不饱和树脂 CB9967. 0固化剂过氧化甲乙酮0.1促进剂 异辛酸钴0. 02纳米粉料Ti02、Si020. 16颜料金属氧化物适量按上述配方用两台双卧轴搅拌机以10-40r/min的转速及逐步加速方式搅拌 12min，两种混合料所加的颜料不同而色彩有所差异；选取粒径为2. O-Scm的硅质黄河卵 石，且用量与混合料的质量比例为4 6。5、叠垒布料，因为配加的卵石粒径较小且用量未过半，仍然可用现行的荒料成型 机以硬压方式进行布料及成型，其布料顺序为将两个小型搅拌机混合的料体与硅质卵石 分别经传输带加到主机的双卧轴搅拌机内；关闭其上部的密封门进行接近于-0. IMpa的真 空抽制，其间用低速进行料体拌合；在混合料较均勻的下落中用喷涂器具动态地用白色色 浆进行喷雾状的表面染色，以软态料团表面沾附色浆而逐渐叠垒的布料方式形成类似“大 浪淘沙”的纹理效果。6、振动成型，用压头内配置的偏心式激振器及六只气缸带动压头进行8-lOmin的振动压制，以真空、70HZ的振动频率和800KN的压制力三种作用力制做出305X 125X85cm 规格的荒料体。7、研磨成品，其固化后的荒料用大型圆盘锯切割成厚度为12_20mm的毛板，再经定厚机的粗磨与连续磨机的细磨制成光泽度达75度的装饰板材。实施例2采用粒径分别为3-30cm的晶体矿石、硬质玉石和石英质河卵石为晶体卵石，采用海沙提纯石英砂与不饱和树脂等搅拌成黏状的混合料，晶体卵石与树脂混合料的质量比例 为5 1。石英岗石生产工序的参数为筛分风选工序中下料口的缝隙宽度为8mm，送风机 出口的风速为20m/s ；磁送水洗工序中采用磁极表面的磁场强度为1000KA/m的强磁场磁选 机；酸洗工序中的第一只酸洗器皿中加入浓度为25%质量为IOOKg的盐酸、400Kg的河水和 IOOOKg的海沙，经40-120分钟的酸洗后排泻酸溶液至第二只器皿中，依据同等酸值浓度的 要求，配加盐酸后再加入IOOOKg的海沙，其后按逐级排泻溶液并用清水冲刷酸洗后的海沙 的顺序依次循环作业；集料搅拌工序中不饱和树脂的用量为10% ；并在树脂中配加3%的纳米粉体(质量)，叠垒布料工序采用四个层次逐层叠垒排布，因其晶体卵石的粒径较大且配比较高，只能采用本发明的成型装置完成其荒料的成型。本发明黄河沙生产石英岗石的成型装置，其特征在于在振动台2上面放置的模箱3用密封盖4进行上部封闭，用构架1上配置的提升器具8对密封盖4与传送模箱3的 导轨联动进行垂直升降，真空泵9的出口联通真空罐7，真空罐7经由抽真空阀5与密封盖 4联通，放真空阀6装设于密封盖4与抽真空阀5之间的管路上；在模箱3的四块边框的结 合处以及密封盖4下端面的四个周边处设置有密封胶条；抽真空阀5与密封盖4之间的联 结管路采用可弯曲的胶管。采用上述成型装置的工艺过程是将粒径为8-30cm的晶体卵石在模箱3中以密切 相接方式及22cm的平均厚度进行叠垒布料，再将呈黏性的树脂基混合料铺放于其上面；用 台车运送模箱3至振动台2的上面，再用提升器具8垂直降下蜜封盖4而与模箱3的上端 面紧密结合；关断放真空阀6、开启抽真空阀5而用真空罐7内储存的-0. IMpa的负压以限 定的气流速度对模箱3的内部进行真空抽制；启动振动台2内部设置的四只液压激振器进 行Smin的振动；按照关断抽真空阀5、开启放真空阀6、关断放真空阀6和开启抽真空阀5 的操作顺序，并按照每个循环的时间周期为2-60秒而重复对模箱3内的料体进行冲击性的 气流压制；第2-4层次的叠垒布料与振动成型按照第一层次的工艺同样进行；此后的固化、 锯切、定厚和研磨工序采用常规工艺完成。实施例3黄河沙生产石英岗石的方法，其生产步骤及工艺为筛分风选的漏斗下料口的缝 隙的宽度为3. 5mm，送风机的电机用交流变频器控制使其出口风速在5-30m/s范围内平滑 调节，其原料为金属选矿的尾矿砂与河沙；磁选水洗中采用磁极表面的磁场强度为800A/m 的自制三相交流圆辊磁选机；酸洗工序中首次加入浓度为35%的氢氟酸25Kg、IOOKg的民 用自来水和500Kg的河沙及尾矿砂，在8只酸洗桶中分别加入等量的沙料与适量的清水，并 在第一只酸洗筒经60min的酸洗后将酸液倾倒于第二只酸洗桶中，加入一定量的氢氟酸而 达到与第一只酸洗桶同等的酸值浓度，如此重复利用酸液；集料搅拌中采用粒径为1.0cm 的晶体卵石与提纯的石英砂为骨料，其粘结剂采用质量比为8. 5%的纳米不饱和树脂，其中 的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛粉料占树脂质量的2% ；在叠垒布料中用色浆对均勻混合 料的表面在传送中进行雾状的喷涂染色，使其软态料体在逐渐叠垒中形成自然且交融的纹 理。本实施例采用行业内称为微晶的混合料，对应采用具有真空施压特点的新型成型装置， 并进一步采用了在模箱中平行排列模板的薄板组合成型方式。模箱中设置分隔模板的结构是在模箱3内沿其长度方向垂直且平行地排列80片 其厚度为1. 5-6. Omm的锰钢制分隔模板10，每片分隔模板10用燕尾槽对接的4条钢带组 成，其两端分别插入模箱3边框内壁上铣出的槽口中，其底边插入模箱3底板上铣出的槽口 中，并在分隔模板10排列后，用对应铣出槽口宽度为5cm且长度与模箱3内壁横向尺寸相 等的3块定位器具对分隔模板10分段进行上边的卡固，从而以80片分隔模板10相互间形 成的79个缝隙中直接成型合成薄板。该型组合薄板成型的工艺为分隔模板10先用脱模 剂进行涂刷处理后再逐条逐片插入槽口中；各条分隔模板10的钢带之间用其燕尾槽进行 边缘对接；全部的分隔模板10排列完成后，以相等的竖向间隔距离插入定位器具而对其上 边的定位；在叠垒布料中将略呈黏性的树脂基混合料以20cm的高度均勻排布一层后，用台车经振动台2及其两侧的导轨运送模箱3至振动台2上；用提升器具8对密封盖4与导轨 垂直进行联动的下移，按照先抽真空再进行振动及振动中每间隔10秒时间放、抽一次真空 的循环过程而在3min内完成第一层次的振动成型；第2-4层次的叠垒布料分别经升起密封 盖4及导轨而退回模箱3，并在布料完成后再送至振动台2的往复循环完成其为4个层次的 成型；升温固化后，将模箱3退出固化窑，按照先整体脱离模箱3的边框再逐条逐片剥离模 板10及成型薄板的依次分解方式完成薄板成型过程；经后续的定厚及研磨加工制作出适 用于台面装饰的石英岗石产品。 本发明分层的布料振动与其用多片分隔模板10直接进行组合薄板的成型是两者 互为利用，前者是后者的条件，后者使前者进一步产生较大幅度降低生产成本的效果，尤其 是利用释放真空的瞬间形成的气流冲击力，使其不专门配制压缩器具的成型装置依然具有 产品致密所必须的压缩功能。
权利要求
黄河沙生产石英岗石的方法，其特征在于生产步骤如下①筛分风选，采用河沙并用筛网过滤后送入下料缝隙为2-8mm宽度的漏斗，再用送风机对下落的细沙进行气流分级；②磁选水洗，用磁选机对气流分级且位于中段的河沙进行其含铁颗粒的排除；③酸洗，采用2-8只酸洗器皿对河沙进行重复利用酸液的处理，在第一只酸洗器皿中配加浓度为25％-40％的盐酸和25％-35％的氢氟酸，酸液同河沙及河水三者的质量比例为0.5-1∶10∶2-5；④集料搅拌，将提纯的河沙、磨制的细粉、粘结剂及颜料共同搅拌成1-3种色彩的混合料，送取粒径为1-30cm的晶体矿物碎石与河卵石做为晶体卵石；⑤叠垒布料，将晶体卵石与混合料以相互间隔方式并按0-5∶1的质量比例在模箱中分层排布，并用色浆对混合料团块表面喷涂染色；⑥振动成型，对模箱内部的密封空间进行-0.1MPa的真空抽制，并在振动台对模箱1-8min的下部振动中进行2次以上的释放真空与抽制真空的循环，对模箱内形成2次以上的气流冲击过程，共用2-6个层次完成其整体成型；⑦研磨成品，对毛板进行定厚和研磨加工即得到成品。
2.根据权利要求1所述的黄河沙生产石英岗石的方法，其特征在于所述的送风机出 口流速为5-30m/s，并在气流方向的下侧垂直排列相互间隔2-15cm的若干片分级挡板。
3.根据权利要求1所述的黄河沙生产石英岗石的方法，其特征在于所述的河沙是黄 河沙，或是海沙，或是金属选矿的尾矿砂。
4.根据权利要求1所述的黄河沙生产石英岗石的方法，其特征在于所述的酸洗器皿 是用聚酯树脂或尼龙材料粘贴或涂刷在钢制件的表面且容积为0. 1-0. Sm3的圆桶。
5.根据权利要求1所述的黄河沙生产石英岗石的方法，其特征在于所述的释放真空 与抽制真空的循环是用2-60秒时间完成一次循环操作，每次释放真空的时段形成一次气 流冲击过程。
6.黄河沙生产石英岗石的成型装置，其特征在于在振动台2上面放置的模箱3用密 封盖4进行上部封闭，用构架1上配置的提升器具8对密封盖4与传送模箱3的导轨联动 升降，真空泵9经由真空罐7与抽真空阀5至密封盖4构成真空回路，并在密封盖4上面设 置放真空阀6。
7.根据权利要求6所述的黄河沙生产石英岗石的成型装置，其特征在于所述的模箱3 内部垂直而平行排列10-80片的钢制分隔模板10进行薄板组合成型。
8.根据权利要求6或7所述的黄河沙生产石英岗石的成型装置，其特征在于所述的每 片分隔模板10可用2-4条钢带组成。
全文摘要
本发明黄河沙生产石英岗石的方法及其成型装置，为解决现行的石英岗石生产存在资源浪费、硬压成型设备结构复杂和生产成本较高的问题，采用筛分风选、磁选水洗、酸洗、集料搅拌、叠垒布料、振动成型和研磨成品的工艺步骤，其成型设备采用模箱与密封盖构成真空的空间而用下部的振动台进行振动，利用抽、放真空的循环形成的气流冲击，使得混合料致密；本发明采用黄河沙、海沙、晶体碎石和河卵石为主要原料与其简易的成型设备，尤其是在模箱中排列分隔模板直接进行成组的薄板成型方式，具有设备费用与生产成本较低及生产工艺升级换代的优点。
文档编号C04B26/02GK101804660SQ20101013170
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者刘建平 申请人:刘建平