1.本发明涉及环保建材生产技术领域，更具体地说，涉及一种骨料工业固废协同水泥旋窑余热制备的硅钙板及制备方法。
背景技术：
2.篦冷机冷却熟料产生的热空气和悬浮预热器外排烟气是干法旋窑水泥熟料生产过程中产生的主要余热气体，其温度达300-400℃，除了供应回转窑和预分解窑的二次风和三次风外，剩余部分一般用于低温余热发电。然而，由于热气温度仅300余度，其驱动锅炉产生高温蒸汽的能力有限，致使余热利用效率较低。在低碳、节能和降耗成为工业发展主题的当代，急需提出水泥窑余热高效利用的新技术途径。
3.硅钙板是一种新型板材，其具有轻质、高强、保温、防火和耐久性好等多方面的优点，深受市场欢迎。硅钙板原料主要包含纤维、钙质材料和硅质材料，其成型以流浆法为主。成型的板坯在160-200℃的饱和蒸气压下蒸压，促使坯体快速硬化。在蒸压过程中，板坯中的钙质和硅质材料在温度和压力的驱动下，以水为反应介质，进行水热反应形成托贝莫来石，提供硅钙板强度和其它各项性能。由于硅钙板的蒸养温度和压力较高，致使很多常温下无反应活性的硅质材料可以快速反应，因而，其在资源化利用高硅废物方面具有独特优势。
4.当前，硅钙板的制备工艺已经较为成熟，多种工业副产品用于生产硅钙板的研究不断显现，如电石渣(魏丁一等,电石渣—煤基固废复合胶凝体系制备硅钙板的试验，工程科学学报，1(41)2019：53-59)、脱硫石膏(曹钊等，高炉矿渣—粉煤灰—脱硫石膏—水泥制备硅酸钙板的协同水化机理，硅酸盐通报，1(34)2015：298-302)、粉煤灰提铝废渣(孙俊民等，粉煤灰提铝废渣制备硅钙板的工业研究，新型建筑材料，2013：53-59)等。然而，对于骨料矿石开采和骨料生产过程中产生的大量高硅废物，如花岗岩粉、片麻岩粉、砂岩粉、硅质板岩粉和相关高硅风化粉等鲜有人关注。随着近些年机制骨料行业的高速发展，骨料工业产生的巨量废物极大地制约着行业的发展。
技术实现要素：
5.本发明要解决的技术问题在于，提供一种骨料工业固废协同水泥旋窑余热制备的硅钙板及制备方法，可以协同资源化利用骨料工业固废，并利用水泥旋窑余热加热锅炉产生的水蒸气进行硅钙板蒸压，大大降低板材的生产能耗，提升燃料的利用率。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种骨料工业固废协同水泥旋窑余热制备的硅钙板，包括以下组份，按质量百分比计为：水泥 5％-20％，消石灰15％-40％，石英粉0％-40％，骨料工业高硅废粉5％-40％，纸浆纤维5％-10％。
7.按上述方案，所述消石灰的氢氧化钙含量不小于65％，细度大于200目。
8.按上述方案，所述石英粉石英含量不低于85％，细度大于200目。
9.按上述方案，所述骨料工业高硅废粉为骨料工业排放的废粉或磨细废弃物粉，其化学组成中sio2含量不低于50％，矿物组成中石英相含量不低于20％。
10.本发明还提供了一种骨料工业固废协同水泥旋窑余热制备的硅钙板的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)纸浆纤维经解离之后与水泥、消石灰、石英粉和骨料工业高硅废粉混合磨浆，制备成固含量为9％-13％的料浆，利用流浆法成型；
12.(2)板坯成型后，40℃-80℃预养护1-10h，然后送入蒸压釜中于170℃-240℃的饱和蒸汽下养护4-10h；
13.(3)养护完成后，得初品，对初品进行砂光处理后得成品。
14.按上述方案，所述步骤(2)中硅钙板蒸养所需热蒸汽来源于水泥窑余热加热锅炉产生的高温蒸汽。
15.按上述方案，所述步骤(2)中将篦冷机热气和预分解窑烟气收集后加热锅炉，产生180℃-350℃的高温蒸汽，蒸汽经过降温处理后注入蒸压釜中，蒸压釜中配置有温度调节装置，以保证蒸压过程中釜腔温度满足工艺要求。
16.本发明机理如下：
17.骨料工业所排的高硅废料，如花岗岩粉、片麻岩粉、玄武岩粉、高硅板岩粉、砂岩粉和相关高硅风化岩粉等常温为惰性，且经常含有一定的泥粉，用于混凝土时会显著降低混凝土强度，但用于制备蒸压硅钙板时，其中硅质材料可部分激发，为体系提供强度。
18.骨料矿石和骨料生产过程中会产生大量的废弃物，如风化岩、收尘粉和水洗压滤粉。根据骨料矿石岩性的不同，其化学组成不同。对于花岗岩、片麻岩、玄武岩粉、高硅板岩、砂岩等岩石，其含有石英、长石、云母、闪石等矿物相，化学组成上具有很高的sio2含量。然而，这些废物常温下均不具备活性，用于混凝土会造成强度低的问题，因而，这些废物的处置问题一直是骨料行业发展的痛点。由于硅钙板的硬化基于水热固化反应，在高温高压的条件下，高硅岩石中的高硅矿物相可以与钙质材料提供的活性钙发生反应，形成水化产物，提供体系性能。因而，在硅钙板中，骨料工业排放的高硅废物可视为具有一定活性的材料。
19.由于硅钙板蒸压反应温度和压力均较高，因而，硅钙板生产过程中的能源消耗量较大，致使硅钙板的生产动力成本较高。作为水泥工厂而言，其具有十分丰富的余热资源，依托于水泥厂的余热资源，配建硅钙板生产线，可极大提升综合经济效益，降低综合碳排放量。
20.实施本发明的骨料工业固废协同水泥旋窑余热制备的硅钙板及制备方法，具有以下有益效果：
21.(1)利用水泥窑余热加热锅炉产生高温蒸汽，用于硅钙板养护，可提升水泥工厂余热利用效率，降低硅钙板生产成本，降低综合碳排放量。
22.(2)在配方中引入骨料工业高硅废粉，减少对天然石英矿产资源的消耗，在保护自然资源的同时，对废弃资源进行了资源化利用，提升骨料工业固废的附加值。
具体实施方式
23.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的具体实施方式。
24.实施例1
25.骨料工业高硅废粉协同水泥旋窑余热养护制备硅钙板的原材料组成为： 10％普
通硅酸盐水泥、30％消石灰粉、30％石英粉、20％风化片麻岩粉和10％纸浆纤维。
26.制备方法为：纸浆纤维经过解离后与粉料混合均匀，经磨浆后制备成固含 10％的料浆，料浆经流浆制板机，制成含水率为29％的板坯。板坯在50℃预养护3h后，送入蒸压釜中于210℃饱和蒸汽下蒸养6h，出釜后砂光烘干，制成硅钙板成品板材。
27.所述消石灰粉氢氧化钙含量为69.7％，细度为200目以上；
28.所述片麻岩粉化学组成中sio2含量为53.6％，石英含量为22.0％，细度为 200目以上；
29.所述石英粉为风化砂岩粉，石英含量90％，细度为200目以上；
30.所述纸浆纤维为牛皮纸纸浆纤维；
31.所述蒸养过程中的高温蒸汽由水泥工厂篦冷机热风和窑尾烟气加热锅炉产生。锅炉蒸汽的初始温度为300℃，经降温处理后，形成210℃的饱和蒸汽进入蒸压釜，蒸压釜内设有温度调节装置，以保证蒸压过程中的釜腔温度恒定。
32.实施例2
33.骨料工业高硅废粉协同水泥旋窑余热养护制备硅钙板的原材料组成为： 15％普通硅酸盐水泥、25％消石灰粉、52％的风化砂岩粉和8％纸浆纤维。
34.制备方法为：纸浆纤维经过松解后与粉料混合均匀，经磨浆后制备成固含 11％的料浆，料浆经流浆制板机，制成含水率为28％的板坯。板坯在70℃预养护2h后，送入蒸压釜中于200℃饱和蒸汽下蒸养5h，出釜后砂光烘干，制成硅钙板成品板材。
35.所述消石灰粉氢氧化钙含量为81.5％，细度为200目以上；
36.所风化砂岩粉化学组成中sio2含量为75.0％，石英含量为70％，细度为 200目以上；
37.所述纸浆纤维为化学处理漂白纸浆纤维；
38.所述蒸养过程中的高温蒸汽由水泥工厂篦冷机热风和窑尾烟气加热锅炉产生。锅炉蒸汽的初始温度为270℃，经降温处理后，形成185℃的饱和蒸汽进入蒸压釜，蒸压釜内设有温度调节装置，以保证蒸压过程中的釜腔温度恒定。
39.实施例3
40.骨料工业高硅废粉协同水泥旋窑余热养护制备硅钙板的原材料组成为： 10％普通硅酸盐水泥、30％消石灰粉、38％石英粉、15％风化花岗岩粉和7％纸浆纤维。
41.制备方法为：纸浆纤维经过松解后与粉料混合均匀，经磨浆后制备成固含 11％的料浆，料浆经流浆制板机，制成含水率为28％的板坯。板坯在40℃预养护4h后，送入蒸压釜中于180℃饱和蒸汽下蒸养7h，出釜后砂光烘干，制成硅钙板成品板材。
42.所述消石灰粉氢氧化钙含量为87.6％，细度为200目以上；
43.所述风化花岗岩粉化学组成中sio2含量为79.1％，石英含量为35.7％，细度为200目以上；
44.所述石英粉为磨细江砂粉，石英含量98％，细度为200目以上；
45.所述纸浆纤维为化学处理漂白纸浆纤维；
46.所述蒸养过程中的高温蒸汽由水泥工厂篦冷机热风和窑尾烟气加热锅炉产生。锅炉蒸汽的初始温度为220℃，经降温处理后，形成180℃的饱和蒸汽进入蒸压釜，蒸压釜内设有温度调节装置，以保证蒸压过程中的釜腔温度恒定。
47.实施例1、2、3对应硅钙板成品的力学性能见表1。
48.表1实施例1、2、3对应硅钙板成品的力学性能
49.项目干燥抗折强度/mpa吸水率/％容重/(kg/m3)实施例113.1281047实施例212.7271102实施例311.9271147
50.从表1可以看出本发明骨料工业固废协同水泥旋窑余热制备的硅钙板的性能优异，满足环保建材标准。
51.上面对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。