基本信息
- 项目名称：
- 环保型高硅铝人造石板材的制备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为推动粉煤灰等固体废弃物的综合利用，达到节能减排目的。项目以粉煤灰为主要填料，不饱和聚酯树脂为胶黏剂，制得一种粉煤灰不饱和树脂基复合人造石。通过配方探索、工艺优化，产品性能基本达到行业标准，成本低于市售碳酸钙人造石20%以上。同时，在粉煤灰人造石中试成功的基础上，项目技术可推广至大多数工业固体废物，开发系列人造石产品。
- 详细介绍：
- 创建资源节约型、环境友好型社会是当前我国“十二五”规划的重要目标。推动粉煤灰、尾矿等固体废弃物的综合利用工作，是贯彻落实发展观，发展资源循环经济的重要环节。项目以粉煤灰为切入点，对固体废弃物作人造石填料方面的利用进行了深入研究。以粉煤灰为填料，191#不饱和聚酯树脂为胶粘剂，通过添加一定量的钛白粉、色粒等，成功制得一种粉煤灰-不饱和聚酯树脂人造石。同时，项目对人造石浇铸工艺进行优化，采用真空振动铸模工艺，增大了人造石产品致密度，增强了产品力学性能。制得成品抗弯强度为43.5 MPa，硬度为57-64.5，光泽度、耐油、耐腐蚀、抗高温、耐燃烧，抗冻性均达JC908-2002行业标准。通过市场调研，按1.1×100×100cm3规格，本产品成本较市售钙粉板人造石低25%以上，具有极强市场推广价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.研发目的 （1）探索以粉煤灰为代表的固体废弃物利用新途径，解决污染问题,保护环境; （2）开辟人造石原料新来源，提高人造石性能，降低成本。 2.研发思路 以有机 /无机复合材料制备原理和方法为基础。以粉煤灰为无机填料、不饱和聚酯树脂为胶黏剂，添加色料、润滑剂、固化剂等配料，以真空铸模工艺制备人造石板材。 研发路线为：粉煤灰物化性能分析与预处理→胶黏剂体系的选择和优化→人造石制备→性能测试→工艺优化→中试。 产品研发原则：简化工艺，降低成本，工艺和产品环保，固体废物利用率高。 3.创新点 （1）以粉煤灰为填料，显著降低人造石成本，达到固体废弃物综合高效利用，减轻环境危害； （2）采用真空振动注模工艺，可有效解决人造石气孔率高的问题，增强产品致密度； （3）采用双层复合工艺，面层以粉煤灰、粉煤灰色粒、颜料等作填料，凸显其色彩感、纹理感，满足不同消费者需求；基层以粉煤灰为填料，进一步降低成本，提高粉煤灰利用率。 4.技术关键 （1）粉煤灰一般为灰黑色，难以调色，项目通过添加钛白粉、色粒等改善和解决了这一难题； （2）采用真空振动浇铸工艺，解决人造石排泡难题，增大人造石的致密度，增强人造石的抗弯强度； 5.技术指标 （1）制品规格为400×400×12mm； （2）各项理化性能基本达到行业标准； （3）成本比同规格市售人造石低20%以上； （4）人造石花色品种达3种以上。
科学性、先进性
- 粉煤灰替代工业级填料，成本显著降低。粉煤灰主要由石英、莫来石等组成，硬度大，有良好的油脂光泽和玻璃光泽，物理化学稳定，耐酸碱腐蚀，作为人造石填料，能够达到工业级人造石填料的指标要求。市场上人造石常用碳酸钙、氢氧化铝等作填料，碳酸钙制品耐磨性差、不耐腐蚀。氢氧化铝制品成本明显太高。项目以粉煤灰为填料，充分利用其稳定性好、粒度小、硬度高、密度小等优点，制得的成品各项理化性能优良，性价比高。 采用多层复合结构，色泽调制简便易行，减少钛白粉用量，进一步降低成本。项目通过添加钛白粉、色粒的方式，解决了粉煤灰人造石调色难问题；通过调节粉煤灰色粒、颜料的颜色、粒径、比例等途径可制作不同花色的人造石，满足不同消费者需求。 真空震动工艺促进制品致密度显著提高，节省震动时间。传统人造石加工工艺为：真空拌料→放料入模→振动排泡→自然固化。该工艺存在排泡不充分、震动时间长、成品易分层、固化不完全的问题。项目采用真空振动浇注工艺，解决传统工艺中放料入模阶段又混入气泡的问题，能最大限度排除气泡，提高产品性能。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月获中国民航大学第十一期科技立项“创新杯”理学类二等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
- 无。
作品可展示的形式
- 实物。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.技术优势与特点 产品各项理化性能优良，光泽度高、外表美观、花色种类多，满足市场需求。更为重要的是产品成本低，性价比高，具有很强的市场竞争力。同时，通过对工艺进行优化，可降低能耗，达到节能目的。 2. 市场前景及社会效益 人造石质轻，易粘合，既可节省运输成本，又可大量节省和有效利用石材资源。人造石还具有放射性低、抗腐蚀、耐风化、坚固耐用、光泽度高、颜色均匀一致等优点，是其他建筑装饰装修材料难以比拟的。据统计推算，我国未来的人造石将达到4000～6000万平米规模。按照1.1×100×100cm 规格计算，产品与市售钙粉板人造石成本价差可达50元左右。目前国家已出台各种优惠税收政策，对从事固体废弃物利用的研发项目和企业进行经济和政策扶持。 尽管固体提废弃物综合利用研究和产品开发在国内外开展比较早，但真正达到实用和全面推广的鲜见。项目成果可进一步推广到其他类型固体废物综合利用方面，将推动我国固体废弃物资源化及其新产品的推广普及的进程，引领固体废物利用新产品的工业化和实用化。
同类课题研究水平概述
- 与本项目相关的研究主要涉及两个方面：固体废物综合利用及产品开发；人造石技术水平和市场前景。 首先，在固体废弃物综合利用方面，目前技术成熟的产品种类少，固体废物利用率很低。据中国矿业联合会绿色矿业办公室统计，目前我国粉煤灰和尾矿堆积量已高达80.51亿吨。大量堆存的此种物质不仅占用土地资源、破坏地貌植被，其含有的重金属铅、锌等元素和化学药剂等，更会造成对地表水、地下水及大气环境的污染。此外，不少病、危、险库还潜伏着泥石流、山体滑坡、垮坝等地质灾害，严重威胁着人民生命财产安全。从80年代开始，我国在粉煤灰和尾矿等固体废弃物综合利用研究方面做了大量工作。相继成功开发了粉煤灰制备分子筛技术、尾矿制备微晶玻璃、尾矿墙地砖、粉煤灰预制混凝土件等。由于技术附加值较高的尾矿和粉煤灰产品成本明显高于现有产品，一直未能产业化。该类产品的产业化仅仅局限于非常低端的产品，以及初步的粗浅的利用。如粉煤灰铺设路基、粉煤灰混凝土、尾矿路肩砖等等。尽管如此，加之低端产品的售价很低，扣除运费和劳动力等费用，很难产生明显的经济效益，致使其该类利用也难于在大范围展开。目前国内外对于粉煤灰等固体废弃物的研究涉及建材、农业土壤改良、废水处理、纳米材料加工提纯等各领域。本项目所开发的粉煤灰人造石产品技术成熟度高、工艺简单、成本低、投资小，能够真正实现固体废物利用的工业化，相关技术便于在全国推广。 其次，在人造石市场和技术方面，产品研发主要集中在美国和日本。美国杜邦公司对不同温度下、不同引发剂的使用及用量进行了大量深入研究，掌握了人造石制造过程中引发剂选择及用量的技术关键；日本对人造石的研究主要集中在人造石配方上，现已掌握一系列有自主知识产权的人造石配方，并拥有自主生产工艺和施工规范。目前，国内涌现出了一大批人造石研发单位和企业，人造石在市场中的份额逐年增大。但采用氢氧化铝为填料的这类高档人造石产品价格昂贵，购买力受到限制。而以碳酸钙等为填料的低端人造石虽然价格低廉，但是用性能太差，不耐酸碱腐蚀，力学强度低，无法满足市场要求。目前，还未见以粉煤灰、尾矿为填料的人造石产品。项目研究在该方面走在国内前列，具有良好的市场前景和社会效益。
