一种尾矿固废制备的高仿真通体人造大理石及制备方法与流程

1.本发明属于尾矿固废综合利用和人造石材领域，具体涉及一种尾矿固废制备的高仿真通体人造大理石及制备方法。


背景技术：

2.人造石通常是指人造石实体面材，主要分为人造石英石、人造岗石和人造无机石三大类，目前人造石行业石材的纹理大多以水磨石系列居多，种类较单一，具有通体流线纹理的人造石较少。在人造石英石领域仅能通过模具加手工结合的方式制备少有的几款人造通体线纹大理石，制备的人造石纹理生硬，仿真度极差，和天然大理石相差甚远，且制造工艺复杂，效率低，以有机石材居多；人造岗石，大多是颗粒板和纯色板，目前可以实现的通体纹理，也无法达到流体线纹的效果，主要是树脂有机板，产品定位较低，与真石材相比质感较差；人造无机石，质感与天然石材接近，但是目前仍无法实现通体纹理板，也以颗粒板居多。
3.目前市面上还有一些人造石材为了达到表面效果与天然大理石接近，会采用在人造石基板上进行热转印、覆膜或者uv打印等涂装工艺，该种方式制备的人造石纹理打印的痕迹明显，石材档次低，制备工艺复杂，表面耐磨性、耐久性、抗老化、硬度均较差，属于比较低档的一类人造石。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种尾矿固废制备的高仿真通体人造大理石及其制备方法，以解决现有技术中人造石纹理打印的痕迹明显，石材档次低，制备工艺复杂，表面耐磨性、耐久性、抗老化、硬度均较差的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
6.本发明提供的一种尾矿固废制备的高仿真通体人造大理石，包括人造石基板和大理石纹理组成材料，所述人造石基板包括以下重量份组分：15份-35份的白水泥，35份-55份的尾矿固废，1份-5份的16-26目石英砂，1份-5份的26-40目石英砂，1份-10份的40-70目石英砂，1份-10份的800目石英粉，0.01份-1份无机金属氧化物颜料，占前面干粉总重量的1.0％-3.0％混凝土外加剂。
7.进一步的，所述大理石纹理组成材料包括以下重量份组分：无机金属氧化物颜料0.001份-5份，20份-55份的高透光材料，20份-75份无机填充料和5份-20份聚酯有机硅树脂。
8.进一步的，所述混凝土外加剂包括以下重量份组分：0.5份-1.5份减水剂、0.05份-0.5份甲基纤维素醚、0.05份-0.5份消泡剂、1份-10份聚丙烯酸乳液、1份-10份可再分散性乳胶粉和余量的水。
9.进一步的，所述尾矿固废为16目—400目的钨尾矿固废。
10.进一步的，所述无机金属氧化物颜料为钛白粉、铬黄、铁黄、中黄、铁蓝、铁红、镉
红、镉黄、铬绿、炭黑中的一种或多种。
11.进一步的，所述高透光材料主要为二氧化硅、硫酸钡、二氧化钛，钠长石，透辉石中的一种或多种。
12.本发明提供的一种尾矿固废制备的高仿真通体人造大理石的制备方法，包括以下步骤：
13.s1、按照人造石基板的材料配方，通过搅拌、压制、养护成型工艺制备人造石基板；
14.s2、利用喷砂雕刻和图片处理软件结合，形成人造石纹理处理图像，在上述成型好的人造石基板上进行纹理雕刻；
15.s3、利用上述大理石纹理组成材料，搅拌成流动性稍好的浆料，填充在纹理凹面处，形成多彩、流线、渐变色等仿真度高的石材纹理，待纹理层固化硬化后，对表面进行打磨抛光，形成与人造石基板融为一体的纹理，即为高仿真通体纹理人造大理石。
16.进一步的，所述人造石基板其厚度为25mm，雕刻深度为20mm。
17.基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
18.(1)提高人造石的仿真石材效果，制备通体线纹，仿真度高的大理石纹理。
19.通过喷砂雕刻和图片处理软件结合，在预先成型好的石材表面进行纹理雕刻，然后用颜料、高透光材料、无机填充料和聚酯有机硅树脂混合搭配，填充在纹理凹面处，形成多彩、流线、渐变色等仿真度高的石材纹理。
20.喷砂雕刻利用高压空气带动高硬度的磨料高速撞击石材的表面，形成纹理凹槽，通过控制撞击时间控制纹理凹槽的深度，由于高硬度的磨料均是圆形颗粒状物料，在高压空气带动下呈现出刷子束状，与石材表面发生碰撞时，使纹理边界有一定的柔和度，不笔直、不生硬，与天然石材纹理边界更加接近。
21.利用颜料加高透光材料、无机填充料和聚酯有机硅树脂混合在一起，填充到纹理凹槽中，根据天然石材的纹理调成相应颜色和形状，由于高透光材料是一种非金属透明度高的矿物粉体，本身的折光率与大部分树脂折光率接近，其与高硬度的树脂进行混合，硬化后能提高纹理表面的光滑性、耐磨性和纹理透明度，颜料和填料的加入，可以将纹理调成丰富多彩的颜色和形状，使其颜色与形貌更接近天然石材，同时，填料由于表面具有一层活性官能团，与树脂通过化学键合牢固结合，使树脂强度、弹性模量、冲击强度、耐老化性能更好，与原人造石基板进行更好的结合，不会随着外界使用环境的变化而出现结合处脱落的问题。
22.(2)提高人造石韧性、强度及高的耐磨性。利用尾矿固废，通过矿物选矿提纯的工艺，将尾矿固废中的石榴石和伊利石进行提纯。其中伊利石是一种层状结构矿物，在显微镜下呈现不规则的鳞片状集合体，晶体的片状结构在人造石体系中经过高压压制，呈现表面平行排列，内部无规则排列，片状材料在平面方向上的各向同性的增强效应，对垂直表面的冲击具有较高的冲击强度，可有效提高人造石的断裂强度，从而提高人造石的韧性。
23.尾矿固废中的石榴石是一种岛状硅酸盐矿物，晶体形态呈菱形十二面体、四角三八面体或二者的聚形，它们在等轴晶系中结晶，有三个同等长度的轴心并相互垂直，晶体不会出现解理，同时原子化学键强，导致矿物硬度高，一般达到7-8的莫氏硬度。当掺入到人造石中，与人造石中硅酸盐矿物很好的结合，起到高强度的骨架支撑作用，部分细粒尾矿还能充分填充至人造石结构缝隙中，提高体系密实度，提高基材强度的同时，能显著提高人造石
的耐磨性。
24.(3)显著降低人造石成本。传统人造石为了制备高品质人造石，采用精品、高硬度石英骨料，价格高昂，来源单一，利用尾矿固废，通过初步选矿和相对提纯，利用尾矿中的石榴石来代替昂贵的石英骨料，可以大幅降低人造石的材料成本。
具体实施方式
25.一、制备高仿真通体人造石
26.本发明采用的白水泥为pw52.5的阿尔博白水泥，尾矿固废为16目—400目的钨尾矿固废，减水剂为红墙csp-12早强型聚羧酸减水剂，甲基纤维素醚为美国陶氏mt400羟丙基甲基纤维素醚，消泡剂为德国明凌p849消泡剂，聚丙烯酸乳液为巴斯夫安固力7410ap乳液,可再分散乳胶粉为德国瓦克5044n可再分散性乳胶粉。
27.实施例1
28.人造石种类：雅典黑金花
29.s1、按照以下人造石基板的配方制备雅典黑金花基板，按重量份数计，15份白水泥，55份的尾矿固废，5份的16-26目石英砂，5份26-40目石英砂，10份40-70目石英砂，10份800目石英粉，0.2份铁黑，0.04份的炭黑，占干粉总重量1％的混凝土外加剂；其中混凝土外加剂以重量份数的组成：0.5份减水剂、0.05份甲基纤维素醚、0.05份消泡剂、1.0份聚丙烯酸乳液、1.0份可再分散性乳胶粉和余量的水；
30.s2、利用喷砂雕刻和图片处理软件结合对雅典黑金花真实纹理进行处理，在上述成型好的基板上进行纹理雕刻，雕刻深度为20mm；
31.s3、按照重量份计，1.5份铁黄，0.18份铁红，0.08份中黄，2.9份钛白粉，20份的二氧化硅、钠长石、透辉石的混合物，20份重钙粉和5份聚酯有机硅树脂，经过搅拌制备成大理石纹理，填充在纹理凹面处，形成雅典黑金花纹理，待纹理层固化硬化后，对表面进行打磨抛光，形成与人造石基板融为一体的纹理，即为高仿真人造雅典黑金花大理石。
32.实施例2
33.人造石种类：冷翡翠
34.s1、按照以下人造石基板的配方制备人造石基板，按重量份数计，35份白水泥，55份的尾矿固废，1份的16-26目石英砂，1份26-40目石英砂，1份40-70目石英砂，7份800目石英粉，0.1份铬绿，0.5份钛白粉，占干粉总重量3％的混凝土外加剂；其中混凝土外加剂以重量份数的组成：1.5份减水剂、0.5份甲基纤维素醚、0.5份消泡剂、10份聚丙烯酸乳液、10份可再分散性乳胶粉和余量的水；
35.s2、利用喷砂雕刻和图片处理软件结合对冷翡翠真实纹理进行处理，在上述成型好的基板上进行纹理雕刻，雕刻深度为20mm；
36.s3、按照重量份计，1.5份铁黄，3份铬绿，0.03份铁红，0.08份铁黑，3份钛白粉，0.1份中黄，55份的二氧化硅、钠长石、透辉石的混合物，25份重钙粉和20份聚酯有机硅树脂，经过搅拌制备成大理石纹理，填充在纹理凹面处，形成冷翡翠纹理，待纹理层固化硬化后，对表面进行打磨抛光，形成与人造石基板融为一体的纹理，即为高仿真人造冷翡翠大理石。
37.实施例3
38.人造石种类：鱼肚白
39.s1、按照以下人造石基板的配方制备人造石基板，按重量份数计，30份白水泥，40份的尾矿固废，5份的16-26目石英砂，5份26-40目石英砂，5份40-70目石英砂，10份800目石英粉，1份钛白粉，占干粉总重量2％的混凝土外加剂；其中混凝土外加剂以重量份数的组成：1.0份减水剂、0.2份甲基纤维素醚、0.4份消泡剂、5份聚丙烯酸乳液、5份可再分散性乳胶粉和余量的水；
40.s2、利用喷砂雕刻和图片处理软件结合对鱼肚白真实纹理进行处理，在上述成型好的基板上进行纹理雕刻，雕刻深度为20mm；
41.s3、按照重量份计，0.08份铁黑，0.02份中黄，5份钛白粉，30份的二氧化硅、硫酸钡、二氧化钛的混合物，55份重钙粉和10份聚酯有机硅树脂，经过搅拌制备成大理石纹理，填充在纹理凹面处，形成鱼肚白纹理，待纹理层固化硬化后，对表面进行打磨抛光，形成与人造石基板融为一体的纹理，即为高仿真人造鱼肚白大理石。
42.对比例1
43.人造石种类：鱼肚白
44.s1、按照以下人造石基板的配方制备人造石基板，按重量份数计，30份白水泥，40份的尾矿固废，5份的16-26目石英砂，5份26-40目石英砂，5份40-70目石英砂，10份800目石英粉，1份钛白粉，占干粉总重量2％的混凝土外加剂；其中混凝土外加剂以重量份数的组成：1.0份减水剂、0.2份甲基纤维素醚、0.4份消泡剂、5份聚丙烯酸乳液、5份可再分散性乳胶粉和余量的水；
45.s2、将步骤1制备的人造石基板进行抛光打磨至70gs以上的光度，然后滚涂一层附着底漆，滚涂2曾白色底漆，再送入uv打印机进行鱼肚白纹理打印，打印完成的板材送入淋涂机进行表面光油淋涂和固化，最终形成鱼肚白纹理人造石。
46.对比例2
47.人造石种类：鱼肚白
48.s1、按照以下人造石基板的配方制备人造石基板，按重量份数计，10份白水泥，20份的尾矿固废，15份的16-26目石英砂，15份26-40目石英砂，20份40-70目石英砂，20份800目石英粉，1份钛白粉，占干粉总重量0.5％的混凝土外加剂；其中混凝土外加剂以重量份数的组成：1.0份减水剂、0.2份甲基纤维素醚、0.4份消泡剂、5份聚丙烯酸乳液、5份可再分散性乳胶粉和余量的水；
49.s2、利用喷砂雕刻和图片处理软件结合对鱼肚白真实纹理进行处理，在上述成型好的基板上进行纹理雕刻，雕刻深度为20mm；
50.s3、按照重量份计，6份铁黑，6份中黄，15份的二氧化硅、硫酸钡、二氧化钛的混合物，10份重钙粉和25份聚酯有机硅树脂，经过搅拌制备成大理石纹理，填充在纹理凹面处，形成鱼肚白纹理，待纹理层固化硬化后，对表面进行打磨抛光，形成与人造石基板融为一体的纹理，即为鱼肚白人造大理石。
51.二、指标检测
52.将实施例和对比例最终进行指标检测，得到如下表1：
53.表1
[0054][0055]
结合以上性能检测可以看出，利用本发明制备的人造石，如实施例1、实施例2和实施例3，仿真度均大于90％以上，大于理论值，与真石材接近，且弯曲强度远高于标准要求，莫氏硬度5-7，比传统天然石材要高很多，耐磨性能指标也比标准要求的最低值低很多，成本比天然石材降低20％-50％；对比例1，是利用uv打印的方式制备的人造石，比天然石材成本有所降低，但是石材仿真度最差，耐磨性能最差，弯曲强度也最低，莫氏硬度达不到标准要求；对比例2，虽然利用的是本发明的制备工艺制造的人造石，但是所用原材料的配比，纹理材料的配比均不在本发明的范围内，导致最终产品达不到标准要求，成本还有所升高。