废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料及其制备方法与流程

本发明属于多孔过滤材料
技术领域：
，具体涉及废弃电路板非金属粉制备水泥基多孔过滤材料及其制备方法。
背景技术：
：多孔过滤材料产品根据其制备原料、造孔方式和产品性能指标的不同而被广泛应用于化工、环保、能源、电子、石油、医药、生物化学等领域。多孔过滤材料是一种由封闭或者相互贯通的孔洞构成网状结构的材料，一般是以耐火高强度的材料作为骨料，配合造孔剂在高温煅烧下产生孔洞。多孔过滤材料种类较多，常见的有烧结陶瓷基多孔过滤材料、烧结金属基多孔过滤材料、烧结塑料基多孔过滤材料、复合金属基多孔过滤材料等，其制备方法主要有添加造孔剂法、添加发泡剂法、腐蚀造孔法、高聚物合成法、有机泡沫浸渍法和溶胶-凝胶法等。废弃印刷电路板(pcb)是电子垃圾中的一种，随着我国经济的快速发展，技术更新换代的加快和电子产业市场的不断扩大，报废的印刷电路板数量也在逐年增加，由于印刷电路板中含有高品位的铜、金、银、钯等贵重金属，具有很高的资源回收利用价值，废弃印刷电路板在工厂被经过破碎→磨细→重力风选等加工过程对贵重金属进行了有效回收利用后，将会产生占其质量近50％～80％的非金属细粉(以下简称废弃电路板非金属粉)，废弃电路板非金属粉主要由玻璃纤维、环氧类和酚醛类树脂组成(其中玻璃纤维约占70％左右，环氧类和酚醛类树脂约占30％左右)，由于环氧类和酚醛类树脂是热固性树脂，不像热塑性塑料那样可以重新熔化使用，它不易降解、分化和回收，同样玻璃纤维也不易降解、分化和回收。目前，我国对废弃电路板非金属粉的处置方式大多是填埋和堆存，不仅增加了企业的维护成本，更重要的是破坏了当地环境和生态资源；对之综合利用，使之变废为宝是可持续发展的要求。专利cn104327374a公开了一种利用废弃电路板非金属超细粉体与聚烯烃制备复合材料的方法，专利cn101353585a公开了一种利用废弃电路板非金属粉制备改性沥青的方法，专利cn107057141a公开了一种利用废弃印刷电路板非金属粉表面接枝聚苯乙烯杂化粒子增强丁苯橡胶的方法，专利201310044154.6一种利用废印刷电路板非金属粉与abs树脂制备复合材料的方法，专利cn107098658a公开了一种利用废弃电路板非金属粉制作混凝土路面砖的方法；这些专利均可以回收利用废弃印刷电路板非金属粉末，但部分产品生产成本较高，限制了其应用，并且均未能将废弃印刷电路板非金属粉中的玻璃纤维和树脂两种废弃物利用相结合。因此，有必要开发利用废弃电路板非金属粉制备附加值高的新产品。技术实现要素：发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供废弃电路板非金属粉制备水泥基多孔过滤材料；本发明的另一目的是提供其制备方法，制备的水泥基多孔过滤材料具有压缩强度高、显气孔率高、耐碱腐蚀性能好、孔径小等特点，特别适用于碱性或中性液体的过滤。技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料，由以下重量份比例的原料制成：废弃电路板非金属粉75～83份、铝酸盐水泥15～24份、脱硫石膏1～2份。进一步地，所述的废弃电路板非金属粉细度为0.080mm方孔筛筛余≤0.5％，密度为2.0～2.1g/cm3，730℃～770℃灼烧时的灼烧减量为28～32％，燃烧热值为9000～10000kj/kg。进一步地，所述的铝酸盐水泥型号为ca-50。进一步地，所述的脱硫石膏为烧结烟气脱硫产生的副产品，细度为0.080mm方孔筛筛余≤1.0％，so3含量为40.0～45.0％。进一步地，废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料的密度为1.3～1.5g/cm3，压缩强度为15～25mpa，显气孔率45～50％，渗透率为0.35～0.55μm2，碱腐蚀质量损失率为1.9～3.2％，特征孔径为0.9～3μm。所述的废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料的制备方法，包括如下步骤：1)按配方称取废弃电路板非金属粉、铝酸盐水泥、脱硫石膏，在混料机中混合得到干料混合物；2)在步骤1)中制得的干料混合物中加入占干料混合物重量12～15％的自来水，再开动混料机混合得到湿料混合料。3)将步骤2)中制备的湿料混合物压制成坯，成型压力为10～20mpa，保压时间为50～70s；4)将步骤3)压制成型好的坯体放入温度为25±2℃，湿度为70～85％的养护箱中养护48±2h，再移入温度为60±2℃，湿度≥90％以上的养护箱中养护72±3h；5)将步骤4)中养护好的坯体置入干燥箱中于105±5℃下干燥2～3h；6)将步骤5)中干燥好的坯体放入高温炉中，经过升温和降温程序即得废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料。进一步地，步骤1)中，混合时间为10～20min，步骤2)中混合时间为5～10min。进一步地，步骤6)中，所述的升温和降温程序为：以8～10℃/min速率由室温升至250℃，保温30～40min；再以10～15℃/min的升温速率升至500℃，保温30～40min；然后再以5～8℃/min的升温速率升至730～770℃，保温50～60min；静置，自然冷却至室温，即得废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料。发明原理：本发明利用废弃电路板非金属粉中的环氧类和酚醛类树脂等有机物在高温燃烧后产生的孔洞作为水泥基多孔过滤材料的造孔剂；利用高铝水泥的水化产物(该水泥的水化产物具有一定的耐高温性能)和废弃电路板非金属粉中的玻璃纤维(玻璃纤维经过高温熔融过程，再冷却后具有一定的机械强度)作为水泥基多孔过滤材料的强度骨架，脱硫石膏对坏体早期强度骨架的形成具有促进作用；同时利用废弃电路板非金属粉中的环氧类和酚醛类树脂等有机物在高温燃烧时产生的热能(即：内在热源)作为水泥基多孔过滤材料煅烧时外在热源的补充。有益效果：与现有技术相比，本发明所制备的水泥基多孔过滤材料，充分利用了废弃电路板非金属粉中环氧类等树脂和玻璃纤维各自的性能特点，制备的水泥基多孔过滤材料具有压缩强度高、显气孔率高、耐碱腐蚀性能好、渗透性能好、孔径小等特点，可用于中低温烟气、碱性或中性污水的处理；本发明充分利用了废弃电路板非金属粉中环氧类和酚醛类树脂等有机物燃烧时产生热值(废弃电路板非金属粉燃烧热值为9000～10000kj/kg)，制备的水泥基多孔过滤材料具有煅烧温度低(730℃～770℃)、能耗低等特点；本发明制备的水泥基多孔过滤材料中，电路板磨非金属粉末与脱硫石膏两种废渣的掺入比例高达76％～85％，既降低了生产成本，又节约了天然资源，具备良好的经济效益和环保效益。附图说明图1是实施例1制备的水泥基多孔过滤材料sem图；图2是实施例3制备的水泥基多孔过滤材料sem图；图3是实施例5制备的水泥基多孔过滤材料sem图；图4是实施例1制备的水泥基多孔过滤材料孔径分布图；图5是实施例3制备的水泥基多孔过滤材料孔径分布图；图6是实施例5制备的水泥基多孔过滤材料孔径分布图。具体实施方式下面结合附图和具体实施实例对本发明进一步说明。废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料由以下重量份比例的原料制成：废弃电路板非金属粉75～83份、铝酸盐水泥15～24份、脱硫石膏1～2份。废弃电路板非金属粉细度为0.080mm方孔筛筛余≤0.5％，密度为2.0～2.1g/cm3，730℃～770℃灼烧时的灼烧减量为28～32％，燃烧热值为9000～10000kj/kg。铝酸盐水泥型号为ca-50；脱硫石膏为烧结烟气脱硫产生的副产品，细度为0.080mm方孔筛筛余≤1.0％，so3含量为40.0～45.0％。废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料的密度为1.3～1.5g/cm3，压缩强度为15～25mpa，显气孔率45～50％，渗透率为0.35～0.55μm2，碱腐蚀质量损失率为1.9～3.2％，特征孔径为0.9～3μm。废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料的制备方法，包括如下步骤：1)按配方称取废弃电路板非金属粉、铝酸盐水泥、脱硫石膏，在混料机中混合10～20min得到干料混合物；2)在步骤1)中制得的干料混合物中加入占干料混合物重量12～15％的自来水(或洁净的河水)，再开动混料机混合5～10min得到湿料混合料。3)将步骤2)中制备的湿料混合物压制成坯，成型压力为10～20mpa，保压时间为50～70s；4)将步骤3)压制成型好的坯体放入温度为25±2℃，湿度为70～85％的养护箱中养护48±2h，再移入温度为60±2℃，湿度≥90％以上的养护箱中养护72±3h。5)将步骤4)中养护好的坯体置入干燥箱中于105±5℃下干燥2～3h。6)将步骤5)中干燥好的坯体放入高温炉中，以一定的升温和降温程序进行处理，即得。步骤6)中一定的升温和降温程序为：以8～10℃/min速率由室温升至250℃，保温30～40min；再以10～15℃/min的升温速率升至500℃，保温30～40min；然后再以5～8℃/min的升温速率升至730～770℃，保温50～60min；静置，自然冷却至室温，即得水泥基多孔过滤材料。实施例1配比：废弃电路板非金属粉75份、铝酸盐水泥24份、脱硫石膏1份。制备方法：(1)按配方称取废弃电路板非金属粉、铝酸盐水泥、脱硫石膏，在混料机中混合10～20min得到干料混合物；(2)在步骤(1)中制得的干料混合物中加入占干料混合物重量12～15％的自来水(或洁净的河水)，再开动混料机混合5～10min得到湿料混合物。(3)将步骤(2)中制备的湿料混合物压制成坯，成型压力为10mpa，保压时间为50～70s；(4)将步骤(3)压制成型好的坯体放入温度为25±2℃，湿度为70～85％的养护箱中养护48±2h，再移入温度为60±2℃，湿度≥90％以上的养护箱中养护72±3h。(5)将步骤(4)中养护好的坯体置入干燥箱中于105±5℃下干燥2h。(6)将步骤(5)中干燥好的坯体放入高温炉中，以8℃/min速率由室温升至250℃，保温40min；再以15℃/min的升温速率升至500℃，保温40min；然后再以5℃/min的升温速率升至750℃，保温60min；静置，自然冷却至室温，即得水泥基多孔过滤材料。实施例2配比：废弃电路板非金属粉77份、铝酸盐水泥22份、脱硫石膏1份。制备方法：(1)按配方称取废弃电路板非金属粉、铝酸盐水泥、脱硫石膏，在混料机中混合10～20min得到干料混合物；(2)在步骤(1)中制得的干料混合物中加入占干料混合物重量12～15％的自来水(或洁净的河水)，再开动混料机混合5～10min得到湿料混合物。(3)将步骤(2)中制备的湿料混合物压制成坯，成型压力为10mpa，保压时间为50～70s；(4)将步骤(3)压制成型好的坯体放入温度为25±2℃，湿度为70～85％的养护箱中养护48±2h，再移入温度为60±2℃，湿度≥90％以上的养护箱中养护72±3h。(5)将步骤(4)中养护好的坯体置入干燥箱中于105±5℃下干燥2h。(6)将步骤(5)中干燥好的坯体放入高温炉中，以8℃/min速率由室温升至250℃，保温40min；再以15℃/min的升温速率升至500℃，保温40min；然后再以5℃/min的升温速率升至750℃，保温60min；静置，自然冷却至室温，即得水泥基多孔过滤材料。实施例3配比：废弃电路板非金属粉79份、铝酸盐水泥19份、脱硫石膏2份。制备方法：(1)按配方称取废弃电路板非金属粉、铝酸盐水泥、脱硫石膏，在混料机中混合10～20min得到干料混合物；(2)在步骤(1)中制得的干料混合物中加入占干料混合物重量12～15％的自来水(或洁净的河水)，再开动混料机混合5～10min得到湿料混合物。(3)将步骤(2)中制备的湿料混合物压制成坯，成型压力为10mpa，保压时间为50～70s；(4)将步骤(3)压制成型好的坯体放入温度为25±2℃，湿度为70～85％的养护箱中养护48±2h，再移入温度为60±2℃，湿度≥90％以上的养护箱中养护72±3h。(5)将步骤(4)中养护好的坯体置入干燥箱中于105±5℃下干燥2h。(6)将步骤(5)中干燥好的坯体放入高温炉中，以8℃/min速率由室温升至250℃，保温40min；再以15℃/min的升温速率升至500℃，保温40min；然后再以5℃/min的升温速率升至750℃，保温60min；静置，自然冷却至室温，即得水泥基多孔过滤材料。实施例4配比：废弃电路板非金属粉81份、铝酸盐水泥17.5份、脱硫石膏1.5份。制备方法：(1)按配方称取废弃电路板非金属粉、铝酸盐水泥、脱硫石膏，在混料机中混合10～20min得到干料混合物；(2)在步骤(1)中制得的干料混合物中加入占干料混合物重量12～15％的自来水(或洁净的河水)，再开动混料机混合5～10min得到湿料混合物。(3)将步骤(2)中制备的湿料混合物压制成坯，成型压力为10mpa，保压时间为50～70s；(4)将步骤(3)压制成型好的坯体放入温度为25±2℃，湿度为70～85％的养护箱中养护48±2h，再移入温度为60±2℃，湿度≥90％以上的养护箱中养护72±3h。(5)将步骤(4)中养护好的坯体置入干燥箱中于105±5℃下干燥2h。(6)将步骤(5)中干燥好的坯体放入高温炉中，以8℃/min速率由室温升至250℃，保温40min；再以15℃/min的升温速率升至500℃，保温40min；然后再以5℃/min的升温速率升至750℃，保温60min；静置，自然冷却至室温，即得水泥基多孔过滤材料。实施例5配比：废弃电路板非金属粉83份、铝酸盐水泥15份、脱硫石膏2份。制备方法：(1)按配方称取废弃电路板非金属粉、铝酸盐水泥、脱硫石膏，在混料机中混合10～20min得到干料混合物；(2)在步骤(1)中制得的干料混合物中加入占干料混合物重量12～15％的自来水(或洁净的河水)，再开动混料机混合5～10min得到湿料混合物。(3)将步骤(2)中制备的湿料混合物压制成坯，成型压力为10mpa，保压时间为50～70s；(4)将步骤(3)压制成型好的坯体放入温度为25±2℃，湿度为70～85％的养护箱中养护48±2h，再移入温度为60±2℃，湿度≥90％以上的养护箱中养护72±3h。(5)将步骤(4)中养护好的坯体置入干燥箱中于105±5℃下干燥2h。(6)将步骤(5)中干燥好的坯体放入高温炉中，以8℃/min速率由室温升至250℃，保温40min；再以15℃/min的升温速率升至500℃，保温40min；然后再以5℃/min的升温速率升至750℃，保温60min；静置，自然冷却至室温，即得水泥基多孔过滤材料。实施例本发明制备方法所得水泥基多孔过滤材料性能考察按照多孔陶瓷产品通用技术标准领域的常规技术对水泥基多孔过滤材料的容重、压缩强度、显气孔率、渗透率、耐碱腐蚀等性能进行了检测，见附表1；采用扫描电子显微镜对水泥基多孔过滤材料断口微观形貌进行了观察，见附图1～图3；采用压汞仪对水泥基多孔过滤材料孔径分布进行了测定，见附图4～图6。由表1中实施例1～例5的水泥基多孔过滤材料性能测定结果可知：由废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料的压缩强度在15.17mpa～24.80mpa之间，平均值为19.71mpa，远高于多孔陶瓷产品平均压缩强度大于8.0mpa的技术标准要求；其显气孔率在46.81％～49.31％之间，远高于多孔陶瓷产品大于或等于30％的技术标准要求；其液体渗透率在0.35～0.55μm2之间，符合多孔陶瓷微孔类别代号为4#～6#号产品的渗透率≥0.25μm2的技术标准要求；其耐碱腐蚀质量损失率在1.92％～3.15％之间，符合多孔陶瓷产品碱腐蚀质量损失率不大于5.0％的技术标准要求。由附图1～图3可知：由废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料，其孔的形状虽然不很规则，但孔与孔之间是相互连通的；其孔的大小也不一致，但孔的最大直径方向尺寸大部分小于5μm，少量的在5～10μm之间。由附图4～图6可知：由废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料的孔径集中分布在0.1～5μm之间，少量分布5～10μm之间，附图1～图3中的标尺也验证了这一点；实施例1、实施例3及实施例5的制备的水泥基多孔过滤材料的特征孔径分别为0.9μm、1.7μm和2.2μm。综上所述，由废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料除具有煅烧温度低(730℃～770℃)、能耗低等特点外；还具有压缩强度高、显气孔率高、耐碱腐蚀性能好、渗透性能好、孔径小等特点，可用于中低温烟气、碱性或中性污水的处理；在用废弃电路板磨非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料中，废弃电路板磨非金属粉与脱硫石膏两种废渣的掺入比例高达76％～85％，既降低了生产成本，又节约了天然资源，具备良好的经济效益和环保效益。表1废弃电路板非金属粉制备的水泥基多孔过滤材料性能测定项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5容重/g.(cm3)-11.451.421.401.371.35压缩强度/mpa24.8022.2019.4417.1515.17显气孔率/％46.8147.3448.1948.5249.31渗透率/μm20.350.380.410.460.55碱腐蚀质量损失率/％3.152.772.422.261.92当前第1页12