一种固体石棉晶体材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种固体石棉晶体材料及其制备方法，该固体石棉晶体材料包括如下重量份的原料：石棉尾矿60‑65份、石英砂10‑15份、石灰石20‑25份、晶核剂1‑2份、调整剂1‑2.5份和助溶剂0.3‑0.5份；本发明专利技术提供的固体石棉晶体材料具有优异的热性能，并通过选用石棉尾矿作为制作原料，能够提高制备的石棉晶体材料的热性能；此外，还降低了制作成本，并解决了石棉尾矿堆积占用土地面积，以及对人和动物造成的健康危害和潜在地质危害的问题。

A Solid Asbestos Crystal Material and Its Preparation Method

The embodiment of the invention discloses a solid asbestos crystal material and a preparation method, which comprises the following raw materials of weight: asbestos tailings 60 65, quartz sand 10 15, limestone 20 25, nucleating agent 1 2, adjusting agent 1 2.5 and assistant solvent 0.3 0.5; and the solid asbestos crystal material provided by the invention has excellent thermal performance and through. By using asbestos tailings as raw materials, the thermal properties of asbestos crystal materials can be improved. In addition, the cost of production can be reduced, and the problems of land occupied by asbestos tailings, health hazards and potential geological hazards to human beings and animals can be solved.

【技术实现步骤摘要】
一种固体石棉晶体材料及其制备方法
本专利技术实施例涉及储能材料
，具体涉及一种固体石棉晶体材料及其制备方法。
技术介绍
石棉尾矿是指石棉矿选矿过程中产生的矿物残渣，是一种以蛇纹石为主要成分的危险固体废弃物，化学成分主要为SiO2、MgO和少量铁、铝、钙等物质。中国目前年产石棉34万多吨，年产生石棉尾矿816-918万吨。石棉尾矿主要以堆积方式排放，由于其含有大量的蛇纹石纤维，大量堆积对矿区周围人和动物的健康造成了严重危害。在多雨地区，石棉尾矿的大量堆积是一种潜在的地质危害，严重影响当地居民生产、生活以至生命安全。目前，石棉尾矿的利用途径主要包括：1)从石棉尾矿中回收石棉短纤维；2)用于分选铁矿粉；3)用于生产建材；4)用于提取镁和硅；然而，石棉尾矿在储能材料中的研究尚处空白状态，缺少成熟的产业化经验。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种固体石棉晶体材料，以解决现有技术中由于石棉尾矿进行堆积排放，而导致的对人和动物健康造成危害以及潜在地质危害的问题。为了实现上述目的，本专利技术的实施方式提供如下技术方案：在本专利技术的实施方式的第一方面中，提供了一种固体石棉晶体材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：石棉尾矿60-65份、石英砂10-15份、石灰石20-25份、晶核剂1-2份、调整剂1-2.5份和助溶剂0.3-0.5份。本专利技术通过上述特定用量的原料能够制备得到一种具有优异的热性能的固体石棉晶体材料。石棉尾矿是选矿后的废弃残渣，石棉尾矿主要化学成分为二氧化硅和氧化镁，占总含量的80％左右；石棉尾矿的主要矿物成分为蛇纹石、滑石、石英和黏土；本专利技术通过选用石棉尾矿作为制作原料，能够提高制备的到石棉晶体材料的热性能；此外，还降低了制作成本，并解决了石棉尾矿堆积占用土地面积，以及对人和动物健康造成的健康危害和潜在地质危害的问题。进一步地，本专利技术所述固体石棉晶体材料包括如下重量份的原料：石棉尾矿62份、石英砂13份、石灰石22份、晶核剂1.5份、调整剂2份和助溶剂0.4份。通过对各原料用量的进一步限定，能够更好的提高制备得到的固体石棉纤维晶体材料的热性能。在本专利技术的一个实施例中，所述晶核剂为氟化钙。在本专利技术的又一个实施例中，所述调整剂为三氧化二铝。在本专利技术的另一个实施例中，所述助溶剂为三氧化二硼。在本专利技术的再一个实施例中，所述固体石棉晶体材料中各元素质量含量为：O28-30％、Mg1-3％、Al3-5％、Si22-24％、K0.2-0.4％、Ca22-24％、Fe14-16％。在本专利技术的实施方式的第二方面中，提供了一种所述固体石棉晶体材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(a)将石棉尾矿进行破碎，再将破碎的石棉尾矿与石英砂、石灰石、晶核剂、调整剂和助溶剂混匀得到混合物；(b)将混合物升温至1400-1600℃，保温2-3h；再将混合物置入700-800℃下，保温1-2h；随后，再升温至1000-1100℃，保温1-2h；(c)将混合物进行铸造、冷却，得到所述石棉晶体材料。本专利技术上述制备方法，通过将石棉尾矿进行破碎，能够提高混合物的均匀性和稳定性，提高成核的均匀性，进而提高制备得到的石棉晶体材料的热性能；此外，在结晶过程中，结晶条件直接影响形成晶体的晶型，本专利技术通过上述结晶条件的限制，能够使得石棉尾矿形成利于储热的晶型，提高热性能。进一步地，所述石棉尾矿进行破碎后的粒径为0.05-0.15mm。进一步地，所述混合物以20-30℃/min升温至1400-1600℃；以10-15℃/min升温至1000-1100℃。优选地，所述混合物采用等离子体火炬进行加热；本专利技术通过选择特定的等离子体火炬进行加热，能够快速将温度升高，它通过高温使材料的化学键断裂，快速将石棉尾矿的有害纤维结构破坏，并彻底分解尾矿中的有机物，并且不会产生二噁英及其他有害物质，安全无毒对环境的影响较小。进一步地，所述冷却方式为常温风冷；优选地，所述混合物冷却至常温所用时间为24-48h。本专利技术通过冷却方式的进一步限定，能够控制冷却速度，使得石棉晶体材料形成柱状晶体的结构，有利于提高石棉晶体材料的热性能；经研究表明，冷却速度过快，容易生成细晶，导致石棉晶体材料的储热性能较差，而且快速冷却还有可能造成由于材料热膨胀和密度差导致的局部破裂；此外，本专利技术通过控制常温风冷的时间，能够提高形成柱状晶体的含量，利于材料储热，且经济节能。根据本专利技术的实施方式，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术通过选用石棉尾矿作为制作原料，能够提高制备的到石棉晶体材料的热性能；此外，还降低了制作成本，并解决了石棉尾矿堆积占用土地面积，以及对人和动物健康造成的健康危害和潜在地质危害的问题。(2)本专利技术通过选择特定的等离子体火炬进行加热，能够快速将温度升高，它通过高温使材料的化学键断裂，快速将石棉尾矿的有害纤维结构破坏，并彻底分解尾矿中的有机物，并且不会产生二噁英及其他有害物质，安全无毒对环境的影响较小。(3)本专利技术通过上述特定用量的原料能够制备得到一种固体石棉晶体材料，该石棉晶体材料具有优异的热性能(导热和储热性能)。(4)本专利技术采用常温风冷进行冷却，能够使得石棉晶体材料形成柱状晶体，有利于提高石棉晶体材料的热性能。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下各实施例采用的原料如下：石棉尾矿：主要组份含量为SiO236-38％、MgO39-41％；来源陕南石棉尾矿；石英砂：主要组份含量为SiO298-99％；来源分析纯国标；石灰石：主要组份含量CaCO398-99％；来源分析纯国标。实施例1一、固体石棉晶体材料上述固体石棉晶体材料包括如下重量份的原料：石棉尾矿60份、石英砂15份、石灰石20份、氟化钙2份、三氧化二铝1份和三氧化二硼0.3份。二、制备方法上述固体石棉晶体材料的制备方法，包括如下步骤：(a)将石棉尾矿破碎至0.05-0.15mm，再将破碎的石棉尾矿与石英砂、石灰石、氟化钙、三氧化二铝和三氧化二硼混匀得到混合物；(b)采用等离子体火炬加热方式将混合物以20℃/min升温至1400℃，保温2h；再将混合物置入800℃下，保温1h；随后，再以10℃/min升温至1000℃，保温2h；(c)将混合物置入模具中进行铸造、采用常温风冷方式，且将混合物冷却至常温所用时间为24h，得到固体石棉晶体材料。实施例2一、固体石棉晶体材料上述固体石棉晶体材料包括如下重量份的原料：石棉尾矿65份、石英砂10份、石灰石25份、氟化钙1份、三氧化二铝2.5份和三氧化二硼0.5份。二、制备方法上述固体石棉晶体材料的制备方法，包括如下步骤：(a)将石棉尾矿破碎至0.05-0.15mm，再将破碎的石棉尾矿与石英砂、石灰石、氟化钙、三氧化二铝和三氧化二硼混匀得到混合物；(b)采用等离子体火炬加热方式将混合物以30℃/min升温至1600℃，保温3h；再将混合物置入700℃下，保温2h；随后，再以15℃/min升温至1100℃，保温1h；(c)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体石棉晶体材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：石棉尾矿60‑65份、石英砂10‑15份、石灰石20‑25份、晶核剂1‑2份、调整剂1‑2.5份和助溶剂0.3‑0.5份。

【技术特征摘要】
1.一种固体石棉晶体材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：石棉尾矿60-65份、石英砂10-15份、石灰石20-25份、晶核剂1-2份、调整剂1-2.5份和助溶剂0.3-0.5份。2.根据权利要求1所述的固体石棉晶体材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：石棉尾矿62份、石英砂13份、石灰石22份、晶核剂1.5份、调整剂2份和助溶剂0.4份。3.根据权利要求1或2所述的固体石棉晶体材料，其特征在于，所述晶核剂为氟化钙。4.根据权利要求1或2所述的固体石棉晶体材料，其特征在于，所述调整剂为三氧化二铝。5.根据权利要求1或2所述的固体石棉晶体材料，其特征在于，所述助溶剂为三氧化二硼。6.根据权利要求1或2所述的固体石棉晶体材料，其特征在于，所述固体石棉晶体材料中各元素质量含量为：O28-30％、Mg1-3％、Al3-5％、Si22-24％、K0.2-0.4％、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小琳，
申请(专利权)人：黄小琳，
类型：发明
国别省市：广东,44