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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
環(huán)保型高硅鋁人造石板材的制備
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
為推動(dòng)粉煤灰等固體廢棄物的綜合利用，達(dá)到節(jié)能減排目的。項(xiàng)目以粉煤灰為主要填料，不飽和聚酯樹(shù)脂為膠黏劑，制得一種粉煤灰不飽和樹(shù)脂基復(fù)合人造石。通過(guò)配方探索、工藝優(yōu)化，產(chǎn)品性能基本達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成本低于市售碳酸鈣人造石20%以上。同時(shí)，在粉煤灰人造石中試成功的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目技術(shù)可推廣至大多數(shù)工業(yè)固體廢物，開(kāi)發(fā)系列人造石產(chǎn)品。
詳細(xì)介紹：
創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)是當(dāng)前我國(guó)“十二五”規(guī)劃的重要目標(biāo)。推動(dòng)粉煤灰、尾礦等固體廢棄物的綜合利用工作，是貫徹落實(shí)發(fā)展觀，發(fā)展資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要環(huán)節(jié)。項(xiàng)目以粉煤灰為切入點(diǎn)，對(duì)固體廢棄物作人造石填料方面的利用進(jìn)行了深入研究。以粉煤灰為填料，191#不飽和聚酯樹(shù)脂為膠粘劑，通過(guò)添加一定量的鈦白粉、色粒等，成功制得一種粉煤灰-不飽和聚酯樹(shù)脂人造石。同時(shí)，項(xiàng)目對(duì)人造石澆鑄工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用真空振動(dòng)鑄模工藝，增大了人造石產(chǎn)品致密度，增強(qiáng)了產(chǎn)品力學(xué)性能。制得成品抗彎強(qiáng)度為43.5 MPa，硬度為57-64.5，光澤度、耐油、耐腐蝕、抗高溫、耐燃燒，抗凍性均達(dá)JC908-2002行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，按1.1×100×100cm3規(guī)格，本產(chǎn)品成本較市售鈣粉板人造石低25%以上，具有極強(qiáng)市場(chǎng)推廣價(jià)值。

作品圖片

  • 環(huán)保型高硅鋁人造石板材的制備
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  • 環(huán)保型高硅鋁人造石板材的制備
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作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1.研發(fā)目的 （1）探索以粉煤灰為代表的固體廢棄物利用新途徑，解決污染問(wèn)題,保護(hù)環(huán)境; （2）開(kāi)辟人造石原料新來(lái)源，提高人造石性能，降低成本。 2.研發(fā)思路 以有機(jī) /無(wú)機(jī)復(fù)合材料制備原理和方法為基礎(chǔ)。以粉煤灰為無(wú)機(jī)填料、不飽和聚酯樹(shù)脂為膠黏劑，添加色料、潤(rùn)滑劑、固化劑等配料，以真空鑄模工藝制備人造石板材。 研發(fā)路線為：粉煤灰物化性能分析與預(yù)處理→膠黏劑體系的選擇和優(yōu)化→人造石制備→性能測(cè)試→工藝優(yōu)化→中試。 產(chǎn)品研發(fā)原則：簡(jiǎn)化工藝，降低成本，工藝和產(chǎn)品環(huán)保，固體廢物利用率高。 3.創(chuàng)新點(diǎn) （1）以粉煤灰為填料，顯著降低人造石成本，達(dá)到固體廢棄物綜合高效利用，減輕環(huán)境危害； （2）采用真空振動(dòng)注模工藝，可有效解決人造石氣孔率高的問(wèn)題，增強(qiáng)產(chǎn)品致密度； （3）采用雙層復(fù)合工藝，面層以粉煤灰、粉煤灰色粒、顏料等作填料，凸顯其色彩感、紋理感，滿(mǎn)足不同消費(fèi)者需求；基層以粉煤灰為填料，進(jìn)一步降低成本，提高粉煤灰利用率。 4.技術(shù)關(guān)鍵 （1）粉煤灰一般為灰黑色，難以調(diào)色，項(xiàng)目通過(guò)添加鈦白粉、色粒等改善和解決了這一難題； （2）采用真空振動(dòng)澆鑄工藝，解決人造石排泡難題，增大人造石的致密度，增強(qiáng)人造石的抗彎強(qiáng)度； 5.技術(shù)指標(biāo) （1）制品規(guī)格為400×400×12mm； （2）各項(xiàng)理化性能基本達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； （3）成本比同規(guī)格市售人造石低20%以上； （4）人造石花色品種達(dá)3種以上。

科學(xué)性、先進(jìn)性

粉煤灰替代工業(yè)級(jí)填料，成本顯著降低。粉煤灰主要由石英、莫來(lái)石等組成，硬度大，有良好的油脂光澤和玻璃光澤，物理化學(xué)穩(wěn)定，耐酸堿腐蝕，作為人造石填料，能夠達(dá)到工業(yè)級(jí)人造石填料的指標(biāo)要求。市場(chǎng)上人造石常用碳酸鈣、氫氧化鋁等作填料，碳酸鈣制品耐磨性差、不耐腐蝕。氫氧化鋁制品成本明顯太高。項(xiàng)目以粉煤灰為填料，充分利用其穩(wěn)定性好、粒度小、硬度高、密度小等優(yōu)點(diǎn)，制得的成品各項(xiàng)理化性能優(yōu)良，性?xún)r(jià)比高。 采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，色澤調(diào)制簡(jiǎn)便易行，減少鈦白粉用量，進(jìn)一步降低成本。項(xiàng)目通過(guò)添加鈦白粉、色粒的方式，解決了粉煤灰人造石調(diào)色難問(wèn)題；通過(guò)調(diào)節(jié)粉煤灰色粒、顏料的顏色、粒徑、比例等途徑可制作不同花色的人造石，滿(mǎn)足不同消費(fèi)者需求。 真空震動(dòng)工藝促進(jìn)制品致密度顯著提高，節(jié)省震動(dòng)時(shí)間。傳統(tǒng)人造石加工工藝為：真空拌料→放料入?！駝?dòng)排泡→自然固化。該工藝存在排泡不充分、震動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、成品易分層、固化不完全的問(wèn)題。項(xiàng)目采用真空振動(dòng)澆注工藝，解決傳統(tǒng)工藝中放料入模階段又混入氣泡的問(wèn)題，能最大限度排除氣泡，提高產(chǎn)品性能。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2010年12月獲中國(guó)民航大學(xué)第十一期科技立項(xiàng)“創(chuàng)新杯”理學(xué)類(lèi)二等獎(jiǎng)。

作品所處階段

中試階段。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)。

作品可展示的形式

實(shí)物。

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

1.技術(shù)優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn) 產(chǎn)品各項(xiàng)理化性能優(yōu)良，光澤度高、外表美觀、花色種類(lèi)多，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。更為重要的是產(chǎn)品成本低，性?xún)r(jià)比高，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，通過(guò)對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，可降低能耗，達(dá)到節(jié)能目的。 2. 市場(chǎng)前景及社會(huì)效益 人造石質(zhì)輕，易粘合，既可節(jié)省運(yùn)輸成本，又可大量節(jié)省和有效利用石材資源。人造石還具有放射性低、抗腐蝕、耐風(fēng)化、堅(jiān)固耐用、光澤度高、顏色均勻一致等優(yōu)點(diǎn)，是其他建筑裝飾裝修材料難以比擬的。據(jù)統(tǒng)計(jì)推算，我國(guó)未來(lái)的人造石將達(dá)到4000～6000萬(wàn)平米規(guī)模。按照1.1×100×100cm 規(guī)格計(jì)算，產(chǎn)品與市售鈣粉板人造石成本價(jià)差可達(dá)50元左右。目前國(guó)家已出臺(tái)各種優(yōu)惠稅收政策，對(duì)從事固體廢棄物利用的研發(fā)項(xiàng)目和企業(yè)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和政策扶持。 盡管固體提廢棄物綜合利用研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)在國(guó)內(nèi)外開(kāi)展比較早，但真正達(dá)到實(shí)用和全面推廣的鮮見(jiàn)。項(xiàng)目成果可進(jìn)一步推廣到其他類(lèi)型固體廢物綜合利用方面，將推動(dòng)我國(guó)固體廢棄物資源化及其新產(chǎn)品的推廣普及的進(jìn)程，引領(lǐng)固體廢物利用新產(chǎn)品的工業(yè)化和實(shí)用化。

同類(lèi)課題研究水平概述

與本項(xiàng)目相關(guān)的研究主要涉及兩個(gè)方面：固體廢物綜合利用及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；人造石技術(shù)水平和市場(chǎng)前景。 首先，在固體廢棄物綜合利用方面，目前技術(shù)成熟的產(chǎn)品種類(lèi)少，固體廢物利用率很低。據(jù)中國(guó)礦業(yè)聯(lián)合會(huì)綠色礦業(yè)辦公室統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)粉煤灰和尾礦堆積量已高達(dá)80.51億噸。大量堆存的此種物質(zhì)不僅占用土地資源、破壞地貌植被，其含有的重金屬鉛、鋅等元素和化學(xué)藥劑等，更會(huì)造成對(duì)地表水、地下水及大氣環(huán)境的污染。此外，不少病、危、險(xiǎn)庫(kù)還潛伏著泥石流、山體滑坡、垮壩等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人民生命財(cái)產(chǎn)安全。從80年代開(kāi)始，我國(guó)在粉煤灰和尾礦等固體廢棄物綜合利用研究方面做了大量工作。相繼成功開(kāi)發(fā)了粉煤灰制備分子篩技術(shù)、尾礦制備微晶玻璃、尾礦墻地磚、粉煤灰預(yù)制混凝土件等。由于技術(shù)附加值較高的尾礦和粉煤灰產(chǎn)品成本明顯高于現(xiàn)有產(chǎn)品，一直未能產(chǎn)業(yè)化。該類(lèi)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化僅僅局限于非常低端的產(chǎn)品，以及初步的粗淺的利用。如粉煤灰鋪設(shè)路基、粉煤灰混凝土、尾礦路肩磚等等。盡管如此，加之低端產(chǎn)品的售價(jià)很低，扣除運(yùn)費(fèi)和勞動(dòng)力等費(fèi)用，很難產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益，致使其該類(lèi)利用也難于在大范圍展開(kāi)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于粉煤灰等固體廢棄物的研究涉及建材、農(nóng)業(yè)土壤改良、廢水處理、納米材料加工提純等各領(lǐng)域。本項(xiàng)目所開(kāi)發(fā)的粉煤灰人造石產(chǎn)品技術(shù)成熟度高、工藝簡(jiǎn)單、成本低、投資小，能夠真正實(shí)現(xiàn)固體廢物利用的工業(yè)化，相關(guān)技術(shù)便于在全國(guó)推廣。 其次，在人造石市場(chǎng)和技術(shù)方面，產(chǎn)品研發(fā)主要集中在美國(guó)和日本。美國(guó)杜邦公司對(duì)不同溫度下、不同引發(fā)劑的使用及用量進(jìn)行了大量深入研究，掌握了人造石制造過(guò)程中引發(fā)劑選擇及用量的技術(shù)關(guān)鍵；日本對(duì)人造石的研究主要集中在人造石配方上，現(xiàn)已掌握一系列有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的人造石配方，并擁有自主生產(chǎn)工藝和施工規(guī)范。目前，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了一大批人造石研發(fā)單位和企業(yè)，人造石在市場(chǎng)中的份額逐年增大。但采用氫氧化鋁為填料的這類(lèi)高檔人造石產(chǎn)品價(jià)格昂貴，購(gòu)買(mǎi)力受到限制。而以碳酸鈣等為填料的低端人造石雖然價(jià)格低廉，但是用性能太差，不耐酸堿腐蝕，力學(xué)強(qiáng)度低，無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)要求。目前，還未見(jiàn)以粉煤灰、尾礦為填料的人造石產(chǎn)品。項(xiàng)目研究在該方面走在國(guó)內(nèi)前列，具有良好的市場(chǎng)前景和社會(huì)效益。
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