專利名稱：單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料的生產(chǎn)工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工與新材料領(lǐng)域，具體是涉及一種單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料生產(chǎn)中的生產(chǎn)工藝及裝置。
背景技術(shù)：
人造大理石，又稱人造石、人工石、人工合成石等。是將石渣或者石粉重新膠結(jié)成整體，作為建筑材料使用。如果產(chǎn)品呈大塊六面體形狀，稱為人造大理石荒料；如果將荒料切割成板狀或直接做成板狀，稱為人造大理石板材，如果將荒料切割成其它規(guī)則形狀或直接做成其它規(guī)則形狀，稱為人造大理石型材。按照膠結(jié)物的成分不同，人造大理石分為有機(jī)人造大理石、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合人造大理石、無機(jī)人造大理石。目前，生產(chǎn)與使用量最大的人造大理石為有機(jī)人造大理石。主要是以石渣、石粉、 無機(jī)化工原料為基礎(chǔ)原料，以合成樹脂為膠結(jié)材料，經(jīng)攪拌、鋪裝、振動、抽真空、凝固、(切割、拋光)等工序制成。其特點是結(jié)構(gòu)致密、表面光滑、色彩豐富、裝飾性強(qiáng)。但存在表面硬度低，抗刻劃性能弱，耐熱性差、耐老化性差等缺點。長期使用后，板材容易發(fā)生變形、褪色；遇火時板材會燃燒或焦化；當(dāng)室溫較高時，由于樹脂分解或助劑的逸出，會產(chǎn)生有害氣體，對室內(nèi)空氣造成污染，對人身健康造成危害。有機(jī)-無機(jī)復(fù)合人造大理石是一種由兩種膠黏劑膠結(jié)石粉、石渣等骨料而成的人工石材?？煞譃閮深愐活愂菑?fù)層結(jié)構(gòu)板材，其底層或稱基層，為水泥混凝土結(jié)構(gòu)，面層為樹脂型人造大理石結(jié)構(gòu)。該類板材除具有有機(jī)大理石的弱點外，還存在表面層易剝離、脫落等不足；另一類為均一結(jié)構(gòu)的塊材，系用樹脂和水泥混合膠黏劑膠結(jié)石粉或石渣而成。這類人造大理石雖然可改善有機(jī)人造大理石的部分缺點，譬如不耐熱性、板材翹曲變形等，但仍難以克服其揮發(fā)有機(jī)污染物、產(chǎn)生空氣污染的弱點。無機(jī)人造大理石主要使用無機(jī)膠黏劑，如水泥、石膏、菱苦土等，膠結(jié)石粉、石渣等天然礦物原料、無機(jī)工業(yè)廢渣或無機(jī)化工原料，經(jīng)攪拌、澆注、振動密室、養(yǎng)護(hù)硬化而成。該類石材的優(yōu)點是不含對人體有害的可揮發(fā)性有機(jī)物，耐熱、防火、耐老化性強(qiáng)，但由于內(nèi)部含有較多的毛細(xì)孔隙，致使石材的強(qiáng)度較低、光澤度較低、抗污性差，因而只能用作低檔裝飾建材。當(dāng)前，單色調(diào)的天然大理石已臨近資源枯竭狀態(tài)，國內(nèi)外石材市場上貨源極度緊缺，價格普遍昂貴。個別品種，尤其是純白、純黑、米黃、天藍(lán)色的單色調(diào)天然大理石，每Hl2板材的售價高達(dá)450元以上，每m3荒料的售價甚至超過1萬元。如果能夠模擬這些高檔天然大理石品種進(jìn)行人工制造，且其產(chǎn)品無論在外觀上，還是在化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、表觀密度、 強(qiáng)度、孔隙率、耐久性等方面均與天然品種極其相似、難以區(qū)別，不僅可滿足市場對單色調(diào)高檔石材的需求，還可充分利用石材礦山的開采與加工廢料，達(dá)到節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的目的
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種單色調(diào)純無機(jī)仿天然人造大理石荒料的生產(chǎn)工藝及裝置。本發(fā)明提供的單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料的生產(chǎn)工藝方案(如圖1)，其實現(xiàn)步驟如下
(1)精選色澤純正的天然巖石碎塊或碎粒，進(jìn)行破碎、粉磨、篩分，得石渣、石粉并分級貯存1;
(2)根據(jù)擬模仿的石材品種的晶粒大小、質(zhì)地質(zhì)感、顏色及色澤情況，用不用細(xì)度級別的石渣、石粉進(jìn)行級配設(shè)計，并分別計量4 ；
(3)將計量后的石渣、石粉投入干式混合機(jī)6混合(混合時間不低于5min)，形成級配骨
料；
(4)用白水泥及無機(jī)礦物顏料進(jìn)行調(diào)色試驗，得調(diào)色水泥2并分別計量4，然后投入干式混合機(jī)6與步驟(3)所得級配骨料混合(混合時間不低于k)，得干物料；
(5)將可溶性鋁鹽加水溶解，制備成鋁鹽溶液3；
(6)將步驟(4)所得干物料投入濕式混合機(jī)7，將鋁鹽溶液3泵入濕式混合機(jī)7中(混合時間不低于5min)；
(7)將步驟(6)濕混后的物料卸入壓力模具8中；
(8)將壓力模具8移至振動臺9上，根據(jù)模具大小、裝料重量、顆粒細(xì)度和用水量，選擇合適的振動頻率、振幅大小和振動時間進(jìn)行振動，以保證壓力模具8內(nèi)的物料上下基本密實、表面趨于平整；
(9)將壓力模具8從振動臺9移入壓力機(jī)10，按照產(chǎn)品的密度要求，在一定時間內(nèi)加壓到設(shè)定壓力，使物料達(dá)到充分密實，然后將壓力模具8移出壓力機(jī)10 ；
(10)待壓力模具8內(nèi)的物料產(chǎn)生初期強(qiáng)度后，取出坯體，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、碼放、修整，即得到單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料。前面所述的生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的方案是，干式混合機(jī)6中石渣、石粉占干物料重量的 50% 80%，調(diào)色水泥占干物料重量的20% 50%。前面所述的生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的方案是，步驟(5)鋁鹽溶液的質(zhì)量濃度為0. 59Γ5%(優(yōu)選 2-4%)ο前面所述的生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的方案是，步驟(6)鋁鹽溶液的用量為干物料重量的 15%"60% (優(yōu)選 30-50%)。前面所述的生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的方案是，步驟(8)振動頻率為1(Γ 000Ηζ，振幅為 0. 05mnT2mm，振動時間為k 50s (優(yōu)選振動頻率為5(Γ500Ηζ，振幅為0. ImnTl. 0mm，振動時間為IOs 30s)。前面所述的生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的方案是，步驟(9)在aiiinlOmin內(nèi)加壓到 5MPa"30Mpa的壓力范圍(優(yōu)選在5mirTl5min內(nèi)加壓到IOMPa 25Mpa的壓力)。前面所述的生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的方案是，所述可溶性鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁。前面所述的生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的方案是，所述白水泥為32. 5級 2. 5級白水泥(優(yōu)選 42. 5 級 52. 5 級)。前面所述的生產(chǎn)工藝，優(yōu)選的方案是，所述無機(jī)礦物顏料的選擇如下白色——鈦白粉、立德粉等；黑色——炭黑、鐵鉻黑、銅鉻黑、鈦黑、鈷黑等；紅色——氧化鐵紅、鎘紅、硒鉻紅、鉬鉻紅等；黃色——鐵黃、鎘黃、鈦黃、鈦鉻黃、鈦鉬黃等；綠色——氧化鉻綠、鉛鉻綠、 鉻鐵綠等；藍(lán)色——鐵藍(lán)、鈷藍(lán)等。本發(fā)明還提供了實現(xiàn)單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料的生產(chǎn)工藝的裝置，其主要包括依次相連的料倉、干式混合機(jī)、濕式混合機(jī)、壓力模具、振動臺和壓力機(jī)，所述料倉分為石粉料倉和水泥料倉，其通過電子計量秤與干式混合機(jī)相連接，所述濕式混合機(jī)還通過流量計與鋁鹽溶液罐相連接。本發(fā)明系用精選的天然礦物原料、無機(jī)礦物顏料及少量無機(jī)化工原料為主要材料，白色水泥為膠黏劑，經(jīng)配料、干混、濕混、裝模、振動、加壓、養(yǎng)護(hù)、修整等工序制成。其產(chǎn)品特點是在化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、表觀密度、強(qiáng)度、孔隙率、外觀、耐久性等各種性能上，與高檔天然大理石難以辨別，不分伯仲。不含任何對人體有害的可揮發(fā)物質(zhì)。完全可以替代高檔天然石材，如歐典米黃、雅士米黃、漢白玉、白玉蘭等。除此之外，該專利的技術(shù)優(yōu)勢還體現(xiàn)在
1.全部采用無機(jī)原料，不含任何有機(jī)成分的膠黏劑或外加劑。2.顏色調(diào)整全部采用無機(jī)顏料，不含任何有機(jī)成分。 3.用無機(jī)可溶鋁鹽作外加劑，可利用其水解后所生成的Al (OH) 3膠體填充毛細(xì)孔隙，使產(chǎn)品的光澤度大大提高。4.采用干混、濕混等多道攪拌流程，消除了產(chǎn)品中不理想的斑點及瑕疵。5.采用振動與加壓相結(jié)合的成型方式，可大大提高人造石材的密實度，降低其孔隙率、吸水率，提高石材的強(qiáng)度、光澤度和耐久性。
圖1是本發(fā)明具體實施方式
之一的工藝流程(含裝置)圖。其中，1——石粉料倉；2——水泥料倉；3——鋁鹽溶液罐；4——電子計量稱；5——流量計；6——干式混合機(jī)；7——濕式混合機(jī)；8——壓力模具；9——振動臺(9-①活動上承壓板)；10——壓力機(jī) (10-②滑動底板，10-③上承壓板)；11—帶模坯體(11-④鎖模銷子)；12——養(yǎng)護(hù)室； 13——堆場；14——修整機(jī)；15——成品。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和
本發(fā)明的技術(shù)方案，但保護(hù)范圍不被此限制。參見圖1，本發(fā)明提供的單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料的生產(chǎn)工藝的裝置，主要包括依次相連的料倉、干式混合機(jī)6、濕式混合機(jī)7、壓力模具8、振動臺9和壓力機(jī)10，所述料倉分為石粉料倉1和水泥料倉2，其通過電子計量稱4與干式混合機(jī)6相連接，所述濕式混合機(jī)7還通過流量計5與鋁鹽溶液罐3相連接(一般而言，振動臺9還設(shè)有活動上承壓板 9-①；壓力機(jī)10還設(shè)有滑動底板10-②和上承壓板10-③；該條件為優(yōu)選)。本發(fā)明提供的單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料的生產(chǎn)工藝的一般步驟是
(1)精選色澤純正的天然巖石碎塊或碎粒，進(jìn)行破碎、粉磨、篩分，得石渣、石粉(按照細(xì)度要求加工，譬如加工成20目 325目的石渣、石粉，按20目、60目、100目、200目、325目)， 并分級貯存1 ；
(2)根據(jù)擬模仿的石材品種的晶粒大小、質(zhì)地質(zhì)感、顏色及色澤情況，用不用細(xì)度級別
6的石渣、石粉進(jìn)行級配設(shè)計(如仿白色石材時可選擇白色大理石粉、仿黑色石材時可選擇黑色玄武巖粉等。一般情況下，最好選用與擬模仿石材品種的原礦碎粒即可。然后選擇20目、 60目、100目、200目、325目等中的一種或多種進(jìn)行級配設(shè)計)，并分別計量4 ；
(3)將計量后的石渣、石粉投入干式混合機(jī)6混合不少于5mim，形成級配骨料；
(4)用白水泥及無機(jī)礦物顏料進(jìn)行調(diào)色試驗，得調(diào)色水泥2并分別計量4(通常無機(jī)礦物顏料的用量可據(jù)實際情況調(diào)整，一般為水泥重量的0. 01%-5%，優(yōu)選為0. 02%-3%)，然后投入干式混合機(jī)6與步驟(3)所得級配骨料混合，得干物料；
(5)將可溶性鋁鹽加水溶解，制備成濃度為0.59Γ5% (優(yōu)選2-4%)的鋁鹽溶液3 ；
(6)將步驟(4)所得干物料投入濕式混合機(jī)7，將鋁鹽溶液3泵入濕式混合機(jī)7中；
(7)將步驟(6)濕混后的物料卸入壓力模具8中；
(8)將壓力模具8移至振動臺9上，根據(jù)模具大小、裝料重量、顆粒細(xì)度和用水量，選擇合適的振動頻率、振幅大小和振動時間進(jìn)行振動(參數(shù)的控制要根據(jù)實際決定，只要保證物料密實、表面平整即可，通常在1(Γ 000Ηζ的振動頻率、0. 05mnT2mm的振幅和k 50s的振動時間的條件下進(jìn)行振動，該條件為優(yōu)選條件)，以保證壓力模具8內(nèi)的物料上下基本密實、表面趨于平整；
(9)將壓力模具8從振動臺9移入壓力機(jī)10，按照產(chǎn)品的密度要求，在aiiinlOmin內(nèi)加壓到5MPa 30Mpa的壓力范圍(優(yōu)選在5mirTl5min內(nèi)加壓到IOMPa 25Mpa的壓力)，使物料達(dá)到充分密實，然后將壓力模具8移出壓力機(jī)10 (利用壓力模具上的鎖模銷子11-④鎖定活動上承壓板9-①，然后將模具移出壓力機(jī)10)；
(10)待壓力模具8內(nèi)的物料在保壓狀態(tài)下產(chǎn)生初期強(qiáng)度(一般是在5°C 45°C下保持 12 36h，該條件為優(yōu)選)后，取出坯體，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、碼放(一般是在養(yǎng)護(hù)室12中進(jìn)行，控制溫度 5°C 45°C和相對濕度309Γ95%的條件下養(yǎng)護(hù)7 14天，然后移至堆場13自然碼放，該條件為優(yōu)選)、修整(一般是當(dāng)坯體強(qiáng)度達(dá)到0. 3MPa^30MPa時，用修整機(jī)14將坯體表面進(jìn)行修整， 該條件為優(yōu)選)，即得到單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料15。在本發(fā)明工藝中，可用彩色水泥代替由白水泥和礦物顏料調(diào)和得到的調(diào)色水泥。實施例1仿土耳其白沙米黃大理石
1.精選純白無雜色的大理石碎粒，進(jìn)行破碎、粉磨、篩分。2.按100目占60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、200目占25%、325目占15%的比例進(jìn)行混合， 制成級配石粉。3.按級配石粉占70%、42.5級白水泥占四％、鈦白粉占1%的比例，將級配石粉與白水泥和鈦白粉進(jìn)行混合。得到干物料，混合時間不少于5min。4.稱取工業(yè)硫酸鋁，溶于水中，制備成質(zhì)量濃度為2. 5%的鋁鹽溶液。5.將步驟(3)所得干物料投入濕式混合機(jī)7，將鋁鹽溶液3泵入濕式混合機(jī)7中， 進(jìn)行濕式混合。鋁鹽溶液的用量為干物料重量的35%，混合時間不少于5min。6.將濕混合料裝入長=2450mm，寬=1250mm，高=900mm的壓力模具中。7.將裝填物料的壓力模具吊裝到振動臺上，振動頻率為50Hz，振幅為0. 5mm，振動時間為30s。8.將上承壓板裝入模具上，然后將模具整體吊裝的壓力機(jī)的滑動底板上，推入壓力機(jī)的加壓工位。
9.開動壓力機(jī)，當(dāng)其上承壓板接觸模具后，在6min內(nèi)加壓到12MPa，利用模具上的鎖模銷子將活動上承壓板加以固定，以便卸載后使模具內(nèi)的物料處于保壓狀態(tài)。10.將模具移出壓力機(jī)后，在保壓狀態(tài)下維持Mh，然后打開模具，取出坯體。11.將坯體移入水中，養(yǎng)護(hù)14天，然后置于陰涼處碼放至觀天，或?qū)⑴黧w移入溫度不低于5°C，空氣相對濕度不低于70%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至28天。12.用切割鋸或鑿毛機(jī)，將與模具接觸的六個面剝?nèi)(T20mm，并校正各面的平整度、各棱角的垂直度。即得最終產(chǎn)品。產(chǎn)品的技術(shù)性能如下表
權(quán)利要求
1.單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料的生產(chǎn)工藝，其特征是，步驟如下(1)精選色澤純正的天然巖石碎塊或碎粒，進(jìn)行破碎、粉磨、篩分，得石渣、石粉并分級貯存1 ；(2)根據(jù)擬模仿的石材品種的晶粒大小、質(zhì)地質(zhì)感、顏色及色澤情況，用不用細(xì)度級別的石渣、石粉進(jìn)行級配設(shè)計，并分別計量4 ；(3)將計量后的石渣、石粉投入干式混合機(jī)6混合，形成級配骨料；(4)用白水泥及無機(jī)礦物顏料進(jìn)行調(diào)色試驗，得調(diào)色水泥2，經(jīng)計量4，投入干式混合機(jī) 6與步驟(3)所得級配骨料混合，得干物料；(5)將可溶性鋁鹽加水溶解，制備成鋁鹽溶液3；(6)將步驟(4)所得干物料投入濕式混合機(jī)7，將鋁鹽溶液3泵入濕式混合機(jī)7中；(7)將步驟(6)濕混后的物料卸入壓力模具8中；(8)將壓力模具8移至振動臺9上，根據(jù)模具大小、裝料重量、顆粒細(xì)度和用水量，選擇合適的振動頻率、振幅大小和振動時間進(jìn)行振動，以保證壓力模具8內(nèi)的物料上下基本密實、表面趨于平整；(9)將壓力模具8從振動臺9移入壓力機(jī)10，按照產(chǎn)品的密度要求，在一定時間內(nèi)加壓到設(shè)定壓力，使物料達(dá)到充分密實，然后將壓力模具8移出壓力機(jī)10 ；(10)待壓力模具8內(nèi)的物料產(chǎn)生初期強(qiáng)度后，取出坯體，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、碼放、修整，即得到單色調(diào)純無機(jī)人造大理石荒料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征是，干式混合機(jī)6中石渣、石粉占干物料重量的50% 80%，調(diào)色水泥占干物料重量的20% 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征是，步驟(5)鋁鹽溶液的質(zhì)量濃度為 0.5% 5% (優(yōu)選 2-4%)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征是，步驟(6)鋁鹽溶液的用量為干物料重量的 15% 60% (優(yōu)選 30-50%)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征是，步驟(8)振動頻率為1(Γ 000Ηζ，振幅為0. 05mnT2mm，振動時間為k 50s (優(yōu)選振動頻率為5(Γ500Ηζ，振幅為0. ImnTl. 0mm，振動時間為IOs 30s)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征是，步驟(9)在aiiinlOmin內(nèi)加壓到 5MPa"30Mpa的壓力范圍(優(yōu)選在5mirTl5min內(nèi)加壓到IOMPa 25Mpa的壓力)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的生產(chǎn)工藝，其特征是，所述可溶性鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的生產(chǎn)工藝，其特征是，所述白水泥為32.5級 1. 5級白水泥(優(yōu)選42. 5級 52. 5級)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的生產(chǎn)工藝，其特征是，所述無機(jī)礦物顏料的選擇如下 白色——鈦白粉、立德粉等；黑色——炭黑、鐵鉻黑、銅鉻黑、鈦黑、鈷黑等；紅色——氧化鐵紅、鎘紅、硒鉻紅、鉬鉻紅等；黃色——鐵黃、鎘黃、鈦黃、鈦鉻黃、鈦鉬黃等；綠色——氧化鉻綠、鉛鉻綠、鉻鐵綠等；藍(lán)色——鐵藍(lán)、鈷藍(lán)等。
10.實現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一所述生產(chǎn)工藝的裝置，其特征是，主要包括依次相連的料倉、干式混合機(jī)6、濕式混合機(jī)7、壓力模具8、振動臺9和壓力機(jī)10，所述料倉分為石粉料倉1和水泥料倉2，其通過電子計量稱4與干式混合機(jī)6相連接，所述濕式混合機(jī)7還通過流量計5與鋁鹽溶液罐3相連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單色調(diào)純無機(jī)高檔人造大理石荒料的生產(chǎn)工藝及裝置，系用精選的天然礦物原料、無機(jī)礦物顏料及少量無機(jī)化工原料為主要材料，白色水泥或彩色水泥為膠黏劑，經(jīng)配料、干混、濕混、裝模、振動、加壓、養(yǎng)護(hù)、修整等工序制成。其產(chǎn)品特點是在外觀、化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、表觀密度、強(qiáng)度、孔隙率、外觀、耐久性等各種性能上，與高檔天然大理石難以辨別，不分伯仲。不含任何對人體有害的可揮發(fā)物質(zhì)。
文檔編號C04B22/08GK102343620SQ20111019902
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月17日
發(fā)明者周明, 宋遠(yuǎn)明, 徐惠忠, 王根望, 王波, 石彥萍, 郝志江 申請人:煙臺大學(xué)