一种利用工业固废制备轻质铝板复合一体板配方和工艺的制作方法

本发明涉及工业固废再利用，具体为一种利用工业固废制备轻质铝板复合一体板配方和工艺。

背景技术：

1、工业固废是指在工业生产活动中产生的、丧失原有利用价值或虽未丧失但被抛弃的固态、半固态及置于容器中的气态物品，主要涵盖粉煤灰、钢渣、赤泥、尾矿、陶瓷废渣等，其年产生量数以亿吨计，若处置失当将对生态环境构成严重威胁；基于此，利用工业固废制备轻质铝板复合一体板的工艺应运而生，以工业固废经特殊改性后制成的轻质无机材料为芯层，经高压复合、热压固化及表面涂装等工序，将面板与芯材牢固结合为集装饰与保温隔热于一体的复合板材，实现了大宗固废的高值化利用与绿色建材的协同制备。

2、传统工艺在制备轻质铝板复合一体板时存在多个缺陷：

3、其一，依赖工业固废中过渡金属离子催化双氧水分解，因催化活性过强且缺乏调控手段，产气速率瞬间爆发，导致气泡合并、逃逸，引发爆泡与塌泡，孔隙结构杂乱无章；

4、其二，孔隙连通缺陷突出，发泡后气泡壁薄且相互贯通，形成开放性孔道，吸水率较高，水分渗入芯材内部会导致冻融破坏与保温性能失效，强度显著降低；

5、其三，界面结合薄弱，芯材与铝板之间依赖有机胶膜实现物理粘接，缺乏化学键合作用，耐候性差、易老化脱胶，且有机胶层在高温下易燃，严重制约了复合板的防火安全性与使用寿命。

6、因此，本发明提供一种利用工业固废制备轻质铝板复合一体板配方和工艺，用于解决上述所提出的相关技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用工业固废制备轻质铝板复合一体板配方和工艺，利用磷酸根对过渡金属离子的沉淀与络合作用，分阶段精准调控催化活性，再对废玻璃进行再利用，制备出功能填料，其表面经凝胶包覆后富含活性羟基，不仅能在发泡过程中架桥闭孔、降低吸水率，还能在热压阶段参与界面脱水缩合反应，使发泡浆料本身成为连接芯材与铝板的化学键合桥梁，大幅提升界面剥离强度，所制备出的复合一体板芯材为全无机不燃材料，兼具轻质、保温、防火、耐候等综合性能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种利用工业固废制备轻质铝板复合一体板配方，所述复合一体板配方包括：多片铝合金薄板和发泡浆料，所述发泡浆料设置于多片铝合金薄板之间，所述发泡浆料包括：95～105份工业固废、13～17份水玻璃、15～18份功能填料、3.8～4.2份双氧水以及40～50份去离子水。

4、更进一步地，所述功能填料的制备步骤，包括：

5、将废玻璃按第一粒径和第二粒径进行粉碎，分别得到第一玻璃粉和第二玻璃粉，将第一玻璃粉和第二玻璃粉按质量比11～13:4～6进行混合，得到多级玻璃粉；

6、需要进行补充的是，第一粒径为50～100μm，第二粒径为20～45μm；

7、按质量比15～17:30～32将多级玻璃粉与氢氧化钠溶液进行混合，升温至60～70℃，搅拌15～20min，搅拌结束后进行过滤，收集过滤产物，氢氧化钠溶液为0.4mol/l。

8、用去离子水洗涤过滤产物，通过80～85℃鼓风干燥1.8～2.2h，得到糙化玻璃粉，按质量比1:1.1～1.3将糙化玻璃粉分散于去离子水中，再分别加入质量为糙化玻璃粉0.4%～0.5%的磷酸氢二钠和0.3%～0.4%的氯化钙，加入结束后在23～25℃搅拌20～30min，搅拌结束后进行过滤，得到沉积玻璃粉，对沉积玻璃粉进行包覆，得到功能填料。

9、需要说明的是，用去离子水洗涤时，均需要用去离子水洗涤至中性。

10、更进一步地，所述对沉积玻璃粉进行包覆，具体为：

11、按质量比16～18:2.5～3.5:8～12:0.02～0.04将沉积玻璃粉、水玻璃、去离子水以及偏铝酸钠，升温至58～62℃并搅拌0.8～1.2h，搅拌结束后进行过滤，再用去离子水进行洗涤，在80～85℃中干燥1.8～2.2h，得到功能填料。

12、一种利用工业固废制备轻质铝板复合一体板工艺，所述工艺包括：

13、对工业固废进行多阶段活化，形成活化浆料，将活化浆料进行降温后进行金属离子调控，得到预降温浆料；

14、其中，所述工业固废包括钢渣、粉煤灰以及赤泥；

15、对废玻璃进行预处理，制备出功能填料，并利用功能填料进行发泡操作，得到发泡浆料；

16、对多片铝合金薄板进行预处理，将发泡浆料浇注在其中一片预处理后的铝合金薄板上，再用另一片预处理后的铝合金薄板进行覆盖，通过热压机进行梯度固化，脱模得到复合铝板；

17、将复合铝板静置一段时间进行养护，静置结束后烘干复合铝板，再对复合铝板进行修边与密封，得到复合一体板。

18、更进一步地，所述对工业固废进行多阶段活化，包括：

19、将钢渣、粉煤灰以及赤泥按质量比2～2.5:3～3.5:1进行混合，搅拌20～30min，得到混合固废；

20、按质量比6～7：1：2～3将混合固废、水玻璃以及去离子水进行混合，并加入质量为水玻璃0.9%～1.1%的磷酸二氢钠，升温至45～55℃，搅拌1.5～2h，得到第一浆料；

21、其中，磷酸二氢钠溶解后提供磷酸根离子与第一浆料中的钙离子反应生成磷酸钙微晶，均匀分散于第一浆料中。

22、得到第一浆料后，升温至75～85℃，继续搅拌1.5～2h，搅拌结束后，得到活化浆料，此时活化浆料的ph值在12～13。

23、更进一步地，所述得到预降温浆料，具体为：

24、将活化浆料降温至25～35℃，向活化浆料中加入质量为活化浆料0.06%～0.13%的磷酸氢二钠，搅拌至完全溶解，得到预降温浆料。

25、该磷酸氢二钠与上一步的磷酸二氢钠构成同源磷酸盐分阶段双重调控体系，确保后续发泡速率平稳可控，避免爆泡。

26、其中，功能填料制备完成后，需置于干燥密封的条件下进行保存，并于24h内使用。

27、更进一步地，所述得到发泡浆料，包括：

28、向预降温浆料中加入质量为混合固废15%～20%的功能填料，搅拌3～5min，在搅拌过程中加入质量分数为30%的双氧水，搅拌15～20s后转移至模具浇注，得到发泡浆料。

29、此外，且质量分数为30%的双氧水添加质量为功能填料的22%～24%，为防止功能填料因密度较高而发生沉降，可微调水玻璃的用量提升浆料粘度。

30、更进一步地，所述对多片铝合金薄板进行预处理，包括：

31、将多片铝合金薄板浸没于45～50℃、5%的氢氧化钠溶液中，浸没40～50s，浸没结束后浸入质量分数为2%的硝酸溶液中，持续8～12s取出，取出后用去离子水洗涤。

32、将发泡浆料浇注在其中一片预处理后的铝合金薄板上，再用另一片预处理后的铝合金薄板进行覆盖，且两片预处理后的铝合金薄板的羟基面均需与发泡浆料贴合，

33、更进一步地，所述通过热压机进行梯度固化，具体操作如下：

34、升温至58～60℃，施加0.2～0.3mpa的压力，保温25～30min，继续升温至120～125℃，压力升至0.8～1.0mpa，保温60～70min，进一步升温至150～155℃，保温60～70min。

35、更进一步地，所述将复合铝板静置一段时间进行养护，具体为：将复合铝板在60%～80%相对湿度、23～25℃的环境中静置36～48h。

36、静置结束后烘干复合铝板，再对复合铝板进行修边与密封，具体为：

37、将复合铝板转入鼓风烘箱，在70℃下干燥6h，排除残余自由水，稳定尺寸，按规格裁切板材，对铝板边缘进行折边，使芯材完全包覆，隔绝环境水分，得到复合一体板。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、本发明在低温段优先释放钙离子并与磷酸根生成磷酸钙微晶，同步钝化重金属；在中温段深度溶蚀释放硅、铝及过渡金属离子，形成富含活性前驱体的碱激发凝胶体系；随后，通过同源磷酸盐分阶段双重调控，对液相中过渡金属离子进行分阶段络合，使双氧水催化分解速率平稳可控，实现均匀发泡；以废玻璃为基体，经表面微溶蚀、磷酸钙锚定和硅铝酸盐凝胶包覆，制备出表面富含活性羟基的功能填料，替代外购商品化微珠填料，在气泡膨胀过程中架桥阻隔、构筑半封闭孔结构。最后，在热压梯度固化过程中，芯材无机凝胶与铝板表面羟基发生脱水缩合，生成化学键合界面，实现芯材与面板的一体化。

40、本工艺利用磷酸根对过渡金属离子的沉淀与络合作用，分阶段精准调控催化活性，再对废玻璃进行再利用，制备出功能填料，其表面经凝胶包覆后富含活性羟基，不仅能在发泡过程中架桥闭孔、降低吸水率，还能在热压阶段参与界面脱水缩合反应，使发泡浆料本身成为连接芯材与铝板的化学键合桥梁，大幅提升界面剥离强度，所制备出的复合一体板芯材为全无机不燃材料，兼具轻质、保温、防火、耐候等综合性能。