一种电热水泥板材及其制备方法

1.本发明涉及电热板材制备技术领域，尤其涉及一种电热水泥板材及其制备方法。


背景技术：

2.我国是石墨开采大国，随着石墨开采量的增加，石墨开采废石产量也急剧上升。石墨开采废石的传统处理方法为露天矿区堆放，长时间的堆积占用大量土地，造成了污染环境和资源浪费。资源综合利用是当今社会发展的主题，将石墨开采废石代替天然砂用于建筑水泥基材料，是解决天然骨料资源短缺和提高资源利用率问题的有效途径。
3.球形石墨尾料是球形石墨加工时产生的微粉，产出率占50％以上，具有粒径小、振实密度低等特点，目前主要用作增碳剂、铅笔芯或石墨涂料。由于产出量太大，供过于求，使得球形石墨尾料积压严重，成为困扰球形石墨厂家的难题。
4.然而目前并没有将石墨开采废石和球形石墨尾料作为主要原料制备电热水泥板材的方案。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提出了一种电热水泥板材及其制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。
6.第一方面，本发明提供了一种电热水泥板材的制备方法，包括以下步骤：
7.石墨开采废石进行预先破碎处理；
8.将破碎后的石墨开采废石置于磨矿机中进行磨矿处理；
9.再将磨矿处理后的石墨开采废石、水泥、水、球形石墨尾料混合后加入至模具中，然后向模具中两侧插入电极，养护后脱模，继续养护，烘干即得电热水泥板材。
10.优选的是，所述的电热水泥板材的制备方法，将磨矿处理后的石墨开采废石混合之前，还包括将磨矿处理后的石墨开采废石按以下级配表进行配比：
11.优选的是，所述的电热水泥板材的制备方法，将破碎后的石墨开采废石置于磨矿机中进行磨矿处理具体为：于转速为60-80r/min、磨矿质量分数为40-80％下磨矿5-25min。
12.优选的是，所述的电热水泥板材的制备方法，水泥的质量、水的质量以及石墨开采废石和球形石墨尾料的质量之和的比值为(20～24):(11～15):(63～67)，所述球形石墨尾料为石墨开采废石的质量的7～14％。
13.优选的是，所述的电热水泥板材的制备方法，将磨矿后的石墨开采废石、水泥、水、球形石墨尾料混合后，再加入减水剂，然后加入至模具中。
14.优选的是，所述的电热水泥板材的制备方法，于19～21℃下养护1～3d后脱模。
15.优选的是，所述的电热水泥板材的制备方法，于标准养护室中继续养护24～28d。
16.优选的是，所述的电热水泥板材的制备方法，干燥温度为45～55℃。
17.一种电热水泥板材，采用所述的制备方法制备得到。
18.本发明的一种电热水泥板材及其制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
19.1、本发明的电热水泥板材的制备方法，选用石墨开采废石和球形石墨尾料作为主要原料，制得的电热水泥板，具有有效的发热功能，能耗低，具有环保价值，越来越符合市场需求。本发明的电热水泥板材的制备方法，在用料上采用固体废弃物和廉价的导电相材料，相比于传统的电热水泥板材原料，进行了原材料导电性能的激发，最大程度的进行了废弃物的利用，具有技术价值。进一步的，通过对石墨开采废石进行磨矿处理，对石墨开采废石进行了骨料颗粒整形和残余石墨的性能的激发，提高电热板材整体强度，降低电热板材体积电阻率。以磨矿处理后的石墨开采废石和球形石墨尾料为原材料，采用二极法埋入不锈钢或者铜网电极，在不添加钢纤维或者碳纤维的基础上便可以达到较低的体积电阻率、较高的抗压、抗折强度。通过控制交流电电压大小，可获得不同发热温度的电热板材，板材发热速率快，发热功率低，发热温度高。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明其中一个实施例中电热水泥板材的结构示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
24.本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，包括以下步骤：
25.s1、石墨开采废石进行预先破碎处理；
26.s2、将破碎后的石墨开采废石置于磨矿机中进行磨矿处理；
27.s3、再将磨矿处理后的石墨开采废石、水泥、水、球形石墨尾料混合后加入至模具中，然后向模具中两侧插入电极，养护后脱模，继续养护，烘干即得电热水泥板材。
28.需要说明的是，本技术的电热水泥板材的制备方法，选用石墨开采废石和球形石墨尾料作为主要原料，制得的电热水泥板，具有有效地发热功能，能耗低，具有环保价值，越来越符合市场需求。本发明制得的电热水泥板材，在用料上采用固体废弃物和廉价的导电
相材料。相比于传统的电热水泥板材原料，进行了原材料导电性能的激发，最大程度的进行了废弃物的利用，具有技术价值。进一步的，通过对石墨开采废石进行磨矿处理，对石墨开采废石进行了骨料颗粒整形和残余石墨的性能的激发，提高电热板材整体强度，降低电热板材体积电阻率。以磨矿处理后的石墨开采废石和球形石墨尾料为原材料，采用二极法埋入不锈钢或者铜网电极，在不添加钢纤维或者碳纤维的基础上便可以达到较低的体积电阻率、较高的抗压、抗折强度。通过控制交流电电压大小，可获得不同发热温度的电热板材，板材发热速率快，发热功率低，发热温度高，其制备工艺简单，成本低。本技术的电热水泥板材的制备方法，制备工艺简便，原料易得、工艺生产成本低，且板材成品率高，具有很好的经济价值。通过控制物料配比，成型压力，成型水分等工艺条件，改变电压大小，可制备出不同密度等级、强度等级和发热温度的电热板材，满足不同建筑领域对于板材的力学性能和发热温度的要求，应用范围广，具有应用价值。
29.在一些实施例中，将磨矿处理后的石墨开采废石混合之前，还包括将磨矿处理后的石墨开采废石按以下级配表进行配比：
[0030][0031]
具体的，上述石墨开采废石的级配表根据gb-t14684-2001进行配比。以累积筛余(筛分完全后，筛上部分占总体质量的百分比)表示石墨开采废石的各粒级含量，其中，粒级10.00mm累积筛余0％，粒级4.75mm累积筛余0-10％，粒级2.36mm累积筛余10-56％，粒级1.18mm累积筛余56-76％，粒级0.60mm累积筛余85-76％粒级，0.30mm累积筛余90-85％，粒级0.15mm累积筛余95-90％，粒级0.075mm累积筛余100-95％。
[0032]
在一些实施例中，将破碎后的石墨开采废石置于磨矿机中进行磨矿处理具体为：于转速为60-80r/min、磨矿质量分数为40-80％下磨矿5-25min。优选的，于转速为70r/min、磨矿质量分数为60％下磨矿10min。
[0033]
确定最佳磨矿条件，使破碎后的石墨开采废石颗粒在裂隙处断裂，进行颗粒整形，暴露残余石墨，减少石粉产率，提高力学强度和导电性能。具体的，磨矿机中钢球运动方式采用泻落式，研磨为主，冲击为辅，在磨矿质量分数60％条件下进行磨矿试验，结果显示，磨矿质量分数60％、磨矿10min可获得低石粉产率、高抗压抗折强度和低体积电阻率的电热板材。
[0034]
在一些实施例中，水泥的质量、水的质量以及石墨开采废石和球形石墨尾料的质量之和的比值为(20～24):(11～15):(63～67)，球形石墨尾料为石墨开采废石的质量的7～14％。
[0035]
在一些实施例中，将磨矿后的石墨开采废石、水泥、水、球形石墨尾料混合后，再加入减水剂，然后加入至模具中。
[0036]
具体的，减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂的加入量根据砂浆流动性进行适量添加，例如减水剂的添加量为水泥质量的1～5％。
[0037]
在一些实施例中，于19～21℃下养护1～3d后脱模。
[0038]
在一些实施例中，于标准养护室中继续养护24～28d。具体的，混凝土养护室是专
用于混凝土试验室的养护设备，符合国家gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》：确保混凝土标养室温度20℃
±
2℃、相对湿度95％rh以上。
[0039]
在一些实施例中，干燥温度为45～55℃。
[0040]
在一些实施例中，电极可以为不锈钢电极网，模具可根据使用的要求进行确定，比如模具开设具有矩形腔室，这样成型后得到的电热水泥板材也为矩形，且包括两个电极。
[0041]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种电热水泥板材，采用上述的制备方法制备得到，其结构如图1所示，其包括水泥板1以及电极2，显然水泥板1与模具相适配，将磨矿后的石墨开采废石、水泥、水、球形石墨尾料混合后加入至模具中，然后向模具中两侧插入电极，养护后脱模，继续养护，烘干即得包括水泥板1和电极2的电热水泥板材。本发明的电热水泥板材，在力学性能上，电热板材具有较高的抗压强度和抗折强度，用于墙面粘贴不易损坏。在电学性能上，体积电阻率低，在安全电压下就可以具有较高的发热温度，发热功率小，降低了电能消耗。在热学性能上，电热板材升温速率较快，在0.5-1h内表可达到较高的温度，1.5h内基本达到最终温度。在使用时通过将电极与电源连接，通过控制交流电电压大小，可获得不同发热温度的电热板材，板材发热速率快，发热功率低，发热温度高，其制备工艺简单，成本低。
[0042]
以下进一步以具体实施例说明本技术的电热水泥板材的制备方法及其制备方法。以下实施例中所用的石墨开采废石和球形石墨尾料均来源于黑龙江萝北云山某矿厂。
[0043]
实施例1
[0044]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，包括以下步骤：
[0045]
s1、石墨开采废石经颚式破碎机及对辊破碎机破碎至合适粒级；
[0046]
s2、将s1的石墨开采废石置于磨矿机中，于转速为70r/min、磨矿质量分数为60％下磨矿15min；
[0047]
s3、再将磨矿后的石墨开采废石按照以下级配表进行配比：
[0048]
粒级/mm4.752.361.180.600.300.150.0750.00累积筛余/％3.3655.4775.3782.3586.5091.6596.31100.00；
[0049]
s4、再将52.5标号水泥、水在搅拌锅中混合均匀后再加入步骤s3中磨矿后的石墨开采废石，继续搅拌，搅拌均匀的物料倒入模具中，然后向模具中两侧插入不锈钢电极网后振实，在20℃下养护2天后脱模，继续放入标准养护室中养护26天，养护完成后进行50℃烘干处理，即得水泥板材；
[0050]
其中，52.5标号水泥的质量、水的质量以及石墨开采废石的比值为22:11:67；
[0051]
其中，模具具有4cm
×
4cm
×
16cm(即长宽均为4cm、高度为16cm)的成型腔室。
[0052]
实施例2
[0053]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤s2中磨矿质量分数40％，其余均工艺均与实施例1相同。
[0054]
实施例3
[0055]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤s2中磨矿质量分数50％，其余均工艺均与实施例1相同。
[0056]
实施例4
[0057]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤s2中磨矿质量分数70％，其余均工艺均与实施例1相同。
[0058]
实施例5
[0059]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤s2中磨矿质量分数80％，其余均工艺均与实施例1相同。
[0060]
实施例6
[0061]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤s2中磨矿时间为5min，其余均工艺均与实施例1相同。
[0062]
实施例7
[0063]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤s2中磨矿时间为10min，其余均工艺均与实施例1相同。
[0064]
实施例8
[0065]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤s2中磨矿时间为20min，其余均工艺均与实施例1相同。
[0066]
实施例9
[0067]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤s2中磨矿时间为25min，其余均工艺均与实施例1相同。
[0068]
实施例10
[0069]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，包括以下步骤：
[0070]
s1、石墨开采废石经颚式破碎机及对辊破碎机破碎至合适粒级；
[0071]
s2、将s1的石墨开采废石置于磨矿机中，于转速为70r/min、磨矿质量分数为60％下磨矿15min；
[0072]
s3、再将磨矿后的石墨开采废石按照以下级配表进行配比：
[0073]
粒级/mm4.752.361.180.600.300.150.0750.00累积筛余/％3.3655.4775.3782.3586.5091.6596.31100.00；
[0074]
s4、再将球形石墨尾料、52.5标号水泥、水、聚羧酸减水剂在搅拌锅中混合均匀后再加入步骤s3中磨矿后的石墨开采废石，继续搅拌，搅拌均匀的物料倒入模具中，然后向模具中两侧插入不锈钢电极网后振实，在20℃下养护2天后脱模，继续放入标准养护室中养护26天，养护完成后进行50℃烘干处理，即得电热水泥板材；
[0075]
其中，52.5标号水泥的质量、水的质量以及石墨开采废石和球形石墨尾料的质量之和的比值为22:13:65，球形石墨尾料为石墨开采废石的质量的9％，聚羧酸减水剂的质量为52.5标号水泥的质量的1.44％；
[0076]
其中，模具具有4cm
×
4cm
×
16cm(即长宽均为4cm、高度为16cm)的成型腔室。
[0077]
实施例11
[0078]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，包括以下步骤：
[0079]
s1、石墨开采废石经颚式破碎机及对辊破碎机破碎至合适粒级；
[0080]
s2、将s1的石墨开采废石置于磨矿机中，于转速为70r/min、磨矿质量分数为60％下磨矿15min；
[0081]
s3、再将磨矿后的石墨开采废石按照以下级配表进行配比：
[0082]
粒级/mm4.752.361.180.600.300.150.0750.00累积筛余/％3.3655.4775.3782.3586.5091.6596.31100.00；
[0083]
s4、再将球形石墨尾料、52.5标号水泥、水、聚羧酸减水剂在搅拌锅中混合均匀后再加入步骤s3中磨矿后的石墨开采废石，继续搅拌，搅拌均匀的物料倒入模具中，然后向模具中两侧插入不锈钢电极网后振实，在20℃下养护2天后脱模，继续放入标准养护室中养护26天，养护完成后进行50℃烘干处理，即得电热水泥板材；
[0084]
其中，52.5标号水泥的质量、水的质量以及石墨开采废石和球形石墨尾料的质量之和的比值为22:13:65，球形石墨尾料为石墨开采废石的质量的10％，聚羧酸减水剂的质量为52.5标号水泥的质量的1.52％；
[0085]
其中，模具具有4cm
×
4cm
×
16cm(即长宽均为4cm、高度为16cm)的成型腔室。
[0086]
实施例12
[0087]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，包括以下步骤：
[0088]
s1、石墨开采废石经颚式破碎机及对辊破碎机破碎至合适粒级；
[0089]
s2、将s1的石墨开采废石置于磨矿机中，于转速为70r/min、磨矿质量分数为60％下磨矿15min；
[0090]
s3、再将磨矿后的石墨开采废石按照以下级配表进行配比：
[0091]
粒级/mm4.752.361.180.600.300.150.0750.00累积筛余/％3.3655.4775.3782.3586.5091.6596.31100.00；
[0092]
s4、再将球形石墨尾料、52.5标号水泥、水、聚羧酸减水剂在搅拌锅中混合均匀后再加入步骤s3中磨矿后的石墨开采废石，继续搅拌，搅拌均匀的物料倒入模具中，然后向模具中两侧插入不锈钢电极网后振实，在20℃下养护2天后脱模，继续放入标准养护室中养护26天，养护完成后进行50℃烘干处理，即得电热水泥板材；
[0093]
其中，52.5标号水泥的质量、水的质量以及石墨开采废石和球形石墨尾料的质量之和的比值为22:13:65，球形石墨尾料为石墨开采废石的质量的11％，聚羧酸减水剂的质量为52.5标号水泥的质量的1.68％；
[0094]
其中，模具具有4cm
×
4cm
×
16cm(即长宽均为4cm、高度为16cm)的成型腔室。
[0095]
实施例13
[0096]
本技术实施例提供了一种电热水泥板材的制备方法，包括以下步骤：
[0097]
s1、石墨开采废石经颚式破碎机及对辊破碎机破碎至合适粒级；
[0098]
s2、将s1的石墨开采废石置于磨矿机中，于转速为70r/min、磨矿质量分数为60％下磨矿15min；
[0099]
s3、再将磨矿后的石墨开采废石按照以下级配表进行配比：
[0100]
粒级/mm4.752.361.180.600.300.150.0750.00累积筛余/％3.3655.4775.3782.3586.5091.6596.31100.00；
[0101]
s4、再将球形石墨尾料、52.5标号水泥、水、聚羧酸减水剂在搅拌锅中混合均匀后再加入步骤s3中磨矿后的石墨开采废石，继续搅拌，搅拌均匀的物料倒入模具中，然后向模具中两侧插入不锈钢电极网后振实，在20℃下养护2天后脱模，继续放入标准养护室中养护26天，养护完成后进行50℃烘干处理，即得电热水泥板材；
[0102]
其中，52.5标号水泥的质量、水的质量以及石墨开采废石和球形石墨尾料的质量之和的比值为22:13:65，球形石墨尾料为石墨开采废石的质量的7.4％，聚羧酸减水剂的质量为52.5标号水泥的质量的1.52％；
[0103]
其中，模具具有0.6cm
×
16cm
×
16cm(即长度为0.6cm、宽度和高度均为16cm)的成型腔室。
[0104]
按照上述实施例1以及实施例5～8中的磨矿处理工艺测试磨矿后石墨开采废石中石粉质量含量(％)，以及按照实施例1以及实施例5～8中的方法制备得到的电热水泥板材的28天抗压强度(mpa)、28天抗折强度(mpa)28天烘干体积阻率(ω
·
m)，结果如下表1所示。其中28天抗压强度、抗折强度以及烘干体积阻率表示步骤s4中养护2天后脱模，继续标准养护室中养护26天，总共28d。
[0105]
表1-实施例1～5中不同磨矿质量分数试验结果
[0106]
磨矿质量分数/％4050607080石粉质量含量/％15.4418.5417.7116.7817.2528天抗压强度(mpa)46.0049.4049.6050.5544.8528天抗折强度(mpa)7.808.208.508.308.0028天烘干体积阻率(ω
·
m)393.46472.91384.22390.95393.05
[0107]
按照上述实施例1～5中的磨矿处理工艺测试磨矿后石墨开采废石中石粉质量含量(％)，以及按照实施例1～5中的方法制备得到的水泥板材的28天抗压强度(mpa)、28天抗折强度(mpa)28天烘干体积阻率(ω
·
m)，结果如下表2所示。其中28天抗压强度、抗折强度以及烘干体积阻率表示步骤s4中养护2天后脱模，继续标准养护室中养护26天，总共28d。
[0108]
表2-实施例1及实施例6～9中不同磨矿时间试验结果
[0109]
磨矿时间/min510152025石粉质量含量/％10.9413.5317.1018.3819.1728天抗压强度(mpa)49.9543.7049.6050.3055.2528天抗折强度(mpa)6.607.708.508.507.8028天烘干体积阻率(ω
·
m)334.65281.53384.22385.41388.67
[0110]
由上表1～2可知，磨矿质量分数60％、磨矿10min可获得低石粉产率、高抗压抗折强度和低体积电阻率的电热板材。
[0111]
测试实施例10～13中制备得到的电热水泥板材在通电36v交流电压(即电热水泥板材的电极接交流电压)后的最终温度、发热功率以及该温度下对应的抗压强度、抗折强度、体积电阻率，结果如下表3所示。
[0112]
表3-实施例10-13制备得到的电热水泥板材的性能
[0113][0114]
测试实施例10～13中制备得到的电热水泥板材在接通36v交流电压后在不同通电时间后的温度，结果如下表4所示。
[0115]
表4-实施例10～13中制备得到的电热水泥板材在不同通电时间后的温度
[0116][0117]
由上表3～4可知，通电36v交流电压，电热水泥板材通电1h便可以较快的速率达到较高的发热温度，通电2h以1.05w-12.23w的发热功率达到40-92℃，可以将根据应用场所选择不同发热温度的电热水泥板材。
[0118]
上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。