合成水化硅酸鈣的方法及由該方法合成的水化硅酸鈣與流程
本公開涉及新材料合成技術領域，具體地，涉及一種合成水化硅酸鈣的方法及由該方法合成的水化硅酸鈣。
背景技術：
水化硅酸鈣是以cao-sio2-h2o體系存在的三元化合物的統稱，由于其成分與結構的復雜性和潔凈度不同，水化硅酸鈣的種類多種多樣。一般來說，當溫度高于100℃(壓力高于1個標準大氣壓)時水熱合成的水化硅酸鈣結晶狀態良好，主要包括硬硅鈣石和托貝莫來石；當溫度低于100℃時，通常所得到的硅酸鈣結晶度較差。托貝莫來石(6cao·5sio2·6h2o)是一種結晶度較高的水化硅酸鈣，具有較強的熱穩定性，但托貝莫來石在300℃條件下會失去層間水，當溫度達到750℃時，其晶體結構會遭到破壞，轉為非晶態的無定型物質。硬硅鈣石晶體屬于單斜晶系，化學式為(6cao·6sio2·h2o)，結晶可形成纖維狀或針狀晶體。在所有的水化硅酸鈣礦物中硬硅鈣石是結晶水含量最低、耐溫性最好的一種礦物，使用溫度可達到1000℃，具有耐高溫、低密度等優良特性，而且硬硅鈣石纖維容易被體液吸收，具有生物可溶性，其對人體的毒性不僅遠低于石棉礦物纖維，也明顯低于一般的硅酸鋁耐火纖維，使用安全，是一種綠色環保的新型節能材料。
水化硅酸鈣的合成方法主要包括沉淀法、溶膠凝膠法和水熱合成法。沉淀法和溶膠凝膠法的原料一般為純化合物，與實際中水泥、礦渣以及粉煤灰等復雜物質組成的原料差別較大。水熱合成法的原料種類、水固比與實際相對一致，是實驗室合成結晶較好的水化硅酸鈣的較為理想的方法，但生成的水化硅酸鈣在化學組成以及微觀形貌方面根據反應條件的變化呈現較大的差異，在實際應用中受到一定的限制。
技術實現要素：
本公開的目的是提供一種合成水化硅酸鈣的方法及由該方法合成的水化硅酸鈣，該方法的開發低成本，污染小，實現了沙產業與綠色材料的有機結合，所合成的水化硅酸鈣附加值高，市場應用前景好。
為了實現上述目的，本公開第一方面：提供一種合成水化硅酸鈣的方法，該方法包括以下步驟：
a、對風積沙進行預處理，得到經過預處理的風積沙粉體，所述經過預處理的風積沙粉體的粒度為5-20μm，sio2含量不低于90重量％；
b、在還原劑的存在下對脫硫石膏進行熱還原處理，并對所得的生石灰進行消解，得到石灰漿；
c、將步驟a中得到的所述經過預處理的風積沙粉體、步驟b中得到的所述石灰漿與可選的水混合進行第一反應，得到第一反應物，以摩爾比計，所述第一反應物中cao：sio2：h2o＝(1-1.5)：1：(0.5-2.0)；
d、向步驟c中得到的所述第一反應物內加入激活劑與可選的水，進行第二反應，得到含有水化硅酸鈣的第二反應物，以摩爾比計，所述第二反應物中cao：sio2：h2o＝(0.95-1.1)：1：(0.1-1.5)，所述激活劑為選自粉煤灰、硅微粉和漂珠中的至少一種。
可選地，步驟a中，所述預處理包括擦洗；所述擦洗包括將風積沙與水和擦洗助劑混合后進行攪拌然后漂洗，得到擦洗后的風積沙，以100重量份的所述風積沙為基準，所述擦洗助劑的用量為0.01-0.5重量份，所述水的用量為50-100重量份，所述擦洗助劑為選自硅酸鈉、氯化鈣、氯化鈉和焦磷酸鈉中的至少一種，所述擦洗的時間為10-20分鐘。
可選地，步驟a中，所述預處理還包括在進行所述擦洗后再進行濕磨的步驟，所述濕磨包括將所述擦洗后的風積沙與助磨劑混合后進行研磨，以100重量份的所述擦洗后的風積沙為基準，所述助磨劑的用量為0.2-3重量份，所述助磨劑為選自氯化鈉、油酸鈉和環烷酸鈉中的至少一種，所述濕磨的時間為30-50分鐘。
可選地，步驟b中，所述還原劑為選自焦炭、煤和co中的至少一種，所述脫硫石膏與還原劑的摩爾比為1：(0.1-5)，所述脫硫石膏以caso4計，所述還原劑以c計。
可選地，所述熱還原處理的條件為：溫度為800-1200℃，時間為10-30分鐘。
可選地，步驟b中，所述消解包括：將所述生石灰與水混合，得到石灰漿，所述生石灰與水的重量比為1：(10-30)，所述消解使得所述石灰漿含有粒徑不高于0.1μm，比表面積為10-30m2/g的ca(oh)2粒子。
可選地，所述消解的條件為：溫度為50-100℃，時間為50-90分鐘。
可選地，該方法還包括：步驟c中，將所述經過預處理的風積沙粉體、石灰漿與外加劑混合進行第一反應，所述外加劑與經過預處理的風積沙粉體的摩爾比為(0.001-0.1)：1，所述經過預處理的風積沙粉體以sio2計，所述外加劑為選自bacl2、kcl和srcl2中的至少一種。
可選地，步驟c中的所述第一反應的條件為：反應溫度為160-200℃，壓力為1-2mpa，由室溫升至所述反應溫度的升溫階段的攪拌速率為200-400rpm，達到所述反應溫度后的保溫階段的攪拌速率為50-100rpm，反應時間為3-4小時
可選地，步驟d中，以100重量份的所述經過預處理的風積沙粉體為基準，所述激活劑的用量為1-30重量份。
可選地，步驟d中，所述第二反應的條件為：反應溫度為180-230℃，壓力為2-3mpa，由室溫升至所述反應溫度的升溫階段的攪拌速率為200-400rpm，達到所述反應溫度后的保溫階段的攪拌速率為50-100rpm，反應時間為6-12小時。
可選地，步驟d中，所述第二反應的條件為：反應溫度為200-220℃，壓力2-3mpa，反應時間為8-10小時
可選地，該方法還包括：將步驟d中得到的所述含有水化硅酸鈣的第二反應物進行加壓成型和蒸壓養護的步驟，所述加壓成型的條件為：溫度為10-30℃，壓力為15-25mpa，時間為1-5分鐘，所述蒸壓養護的條件為：溫度為160-200℃，壓力為1-2mpa，時間為6-10小時。
本公開第二方面：提供一種由本公開第一方面所述的方法合成的水化硅酸鈣。
通過上述技術方案，本公開采用風積沙、脫硫石膏和粉煤灰等作為原料，開發了一套低成本、低污染處理技術的新型節能材料水化硅酸鈣合成方法，實現了工業廢料的再生利用以及沙產業與綠色材料的有機結合，所生產的水化硅酸鈣附加值高，市場應用前景好。
本公開的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
附圖是用來提供對本公開的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本公開，但并不構成對本公開的限制。在附圖中：
圖1是本公開提供的合成水化硅酸鈣的方法的一種具體實施方式的流程圖；
圖2是實施例1中制備的硅酸鈣板制品的電鏡照片；
圖3是實施例1-5中制備的硅酸鈣板制品的xrd圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本公開的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本公開，并不用于限制本公開。
本公開第一方面：提供一種合成水化硅酸鈣的方法，圖1是該方法的一種具體實施方式的流程圖。該方法包括以下步驟：
a、對風積沙進行預處理，得到經過預處理的風積沙粉體，所述經過預處理的風積沙粉體的粒度為5-20μm，sio2含量不低于90重量％；
b、在還原劑的存在下對脫硫石膏進行熱還原處理，并對所得的生石灰進行消解，得到石灰漿；
c、將步驟a中得到的所述經過預處理的風積沙粉體、步驟b中得到的所述石灰漿與可選的水混合進行第一反應，得到第一反應物，以摩爾比計，所述第一反應物中cao：sio2：h2o＝(1.0-1.5)：1：(0.5-2.0)；
d、向步驟c中得到的所述第一反應物內加入激活劑與可選的水，進行第二反應，得到含有水化硅酸鈣的第二反應物，以摩爾比計，所述第二反應物中cao：sio2：h2o＝(0.95-1.1)：1：(0.1-1.5)，所述激活劑為選自粉煤灰、硅微粉和漂珠中的至少一種。
我國是沙漠分布地域廣泛、受沙漠化危害嚴重的國家。粉煤灰和脫硫石膏是我國當前排量較大的工業廢渣，給國民經濟建設及生態環境造成了巨大的壓力，其綜合利用，變廢為寶、變害為利，是解決我國電力生產環境污染與資源匱乏之間矛盾的重要手段。本公開以風積沙、脫硫石膏和粉煤灰等為原料，開發低成本，低污染處理技術的水化硅酸鈣合成方法，實現了工業廢料的再生利用以及沙產業與綠色材料的有機結合。
根據本公開，步驟a中，所述預處理的目的是將風積沙處理為具體特定粒度和sio2含量的風積沙粉體，以提高二氧化硅的溶解度，更有利于水化硅酸鈣的合成。所述預處理可以包括擦洗。所述擦洗可以包括將風積沙與水和擦洗助劑混合后進行攪拌然后漂洗，得到擦洗后的風積沙。所述擦洗可以在本領域的常規設備中進行，例如可以在擦洗機內進行。實際操作時，可以將風積沙置于擦洗機內，加入適量的水和擦洗助劑，在機械力的作用下不斷攪拌、翻動，砂粒間互相撞擊、擦磨，附在砂粒表面的泥分及疏松的氧化物薄膜被剝離，然后用清水進行漂洗，去除泥分及微粒，得到擦洗后的風積沙。通過擦洗可以借助機械力和風積沙砂粒間的剪切力來除去風積沙表面的薄膜氧化物和泥性雜質礦物等，并擦碎未成單體的礦物集合體，達到提純效果。根據需要，漂洗后還可以進行分級的步驟，以篩選出合適的產品，該步驟為本領域的常規步驟，本公開不再贅述。所述擦洗機可以為本領域所常規使用的，可以商購得到，例如可以為河南省豫礦機械制造有限公司生產的sp100型號擦洗機。
所述擦洗中，固體濃度對擦洗的效果影響很大，固體料含量太高，起不到擦磨作用，固體料含量低，則砂粒間撞擊、擦磨的機會少，擦洗的效果差。根據本公開的方法，以100重量份的所述風積沙為基準，所述擦洗助劑的用量可以為0.01-0.5重量份，所述水的用量可以為50-100重量份，在上述用量下可以達到較為理想的擦洗效果。為了進一步得到具有耐高溫、低密度等優良特性的水化硅酸鈣，以100重量份的所述風積沙為基準，所述擦洗助劑的用量優選為0.02-0.1重量份，所述水的用量優選為55-65重量份。所述擦洗助劑可以為選自硅酸鈉、氯化鈣、氯化鈉和焦磷酸鈉中的至少一種。擦洗助劑中的活性分子在風積沙和雜質礦物顆粒表面可以發生化學和特性吸附，從而有效地降低了礦物顆粒表面能并提高了顆粒間的電斥力，起到了對細粒的分散作用和對礦物顆粒間的裂分作用，能夠進一步提高擦洗效果。為了減少設備磨損，降低成本，擦洗的時間可以控制在10-20分鐘。
為了將擦洗后的風積沙進一步粉碎成符合粒度要求的超細粉體，所述預處理還可以包括在進行所述擦洗后再進行濕磨的步驟。所述濕磨包括將所述擦洗后的風積沙與助磨劑混合后進行研磨。所述研磨可以為本領域的常規方法，例如可以為以攪拌磨和振動磨，上述研磨方法的操作步驟為本領域技術人員所熟知，一般是將待研磨物料置于摩擦設備中并加入磨礦介質、水等，開動研磨設備，使磨礦介質球體產生離心力、旋轉力及上下運動，通過沖擊、剪切、壓縮和摩擦等的復合作用可以非常有效的將物料粉碎成超細粉體。所采用的磨礦介質的要求是磨耗少、硬度高，直徑大小可以為1-10mm，實際操作中可以選用不同規格的磨礦介質進行搭配使用。研磨設備可以為本領域的常規設備，為了防止研磨設備筒體內壁機械鐵的污染和損耗，摩擦設備的內壁可以做成高耐磨的聚酯筒壁。所述研磨設備可以為本領域所常規使用的，可以商購得到，例如可以為洛陽啟星技術開發有限公司生產的mjs1000型號摩擦設備。
根據本公開，在濕磨的過程中，添加對風積沙有助磨作用的物質作為助磨劑，可降低風積沙顆粒的表面能，加速風積沙的粉碎，提高粉磨效率，降低能耗。為了最大程度的發揮助磨劑的助磨作用，所述助磨劑的用量以100重量份的所述擦洗后的風積沙為基準，所述助磨劑的用量可以為0.2-3重量份。所述助磨劑可以為選自氯化鈉、油酸鈉和環烷酸鈉中的至少一種。所述濕磨的時間可以為30-50分鐘。
經過預處理后的風積沙粉體粒子分散相的特性發生了轉變，比表面積急劇增大，化學反應速率顯著提高，吸附性能、光學性能、熔化性能等均發生顯著變化。風積沙經擦洗后sio2含量不低于90重量％，優選可以達到95％以上，再經濕磨后得到的風積沙粉體的粒度為5-20μm，優選為8-10μm，顆粒呈球狀，大小均勻。風積沙在預處理的過程中，硅砂粒子的表層無定型化，可以提高二氧化硅的溶解度，將有利于水化硅酸鈣的合成。
脫硫石膏又稱排煙脫硫石膏、硫石膏或fgd石膏，主要成分為二水硫酸鈣(caso4·2h2o)，其含量≥90％。根據本公開，在脫硫石膏中添加還原劑，可是使其在低溫下分解，所得的產物生石灰(cao)可以用作水化硅酸鈣合成的反應原料，同時生成的so2經過純化后可用于制備硫酸等工業產品，實現資源的循環利用。步驟b中，所述還原劑可以為選自焦炭、煤和co中的至少一種，在還原劑的存在下對脫硫石膏進行熱還原處理，不僅有利于降低caso4的分解溫度，而且可以大幅度降低能耗。為了達到理想的效果，所述脫硫石膏與還原劑的摩爾比可以為1：(0.1-5)，優選為1：(0.5-1)，所述脫硫石膏以caso4計，所述還原劑以c計。脫硫石膏的粒度可以為10-100μm，為了進一步生成具有耐高溫、低密度等優良特性的水化硅酸鈣，脫硫石膏的粒度優選為45-75μm。當還原劑為焦炭、煤等固體時，所述還原劑的粒度可以為不大于100目，優選為不大于200目。
為了進一步提高脫硫石膏的分解率，所述熱還原處理的條件可以為：溫度為800-1200℃，優選為900-1100℃；時間為10-30分鐘，優選為15-25分鐘。
根據本公開，對脫硫石膏進行熱還原處理，得到生石灰，然后對所得的生石灰進行消解，可以得到石灰漿。根據本公開，步驟b中，所述消解可以包括：將所述生石灰與水混合，得到石灰漿。所述生石灰與水的重量比可以為1：(10-30)，優選為1：(10-20)，所述消解使得所述石灰漿含有粒徑不高于0.1μm，進一步不高于0.06μm，比表面積為10-30m2/g，優選為14-18m2/g的ca(oh)2粒子。所得的均勻的ca(oh)2粒子可以在后續反應中進一步形成ca(h2o)5(oh)+水合離子從而有利于水化硅酸鈣的合成。為了獲得符合上述條件的微細ca(oh)2粒子，所述消解可以在攪拌下進行。所述消解的條件可以為：溫度為50-100℃，優選為80-100℃，時間為50-90分鐘。消解完成后，可以使石灰漿過篩以除去雜質，篩子的孔徑可以為100-300目，例如200目。
通過消解的過程可將cao轉變為ca(oh)2，物料粒子產生了體積膨脹，從而增加了原料的內比表面積，提高了鈣質原料的反應活性，使更多的硅質原料可以和鈣質原料充分的接觸。當ca(oh)2和sio2同時存在時，sio2的溶解度將顯著增加，由于sio2在oh-的作用下更容易生成[h2sio4]2-陰離子團而溶解，因而使水化硅酸鈣的合成反應能夠進行得更加充分，有利于硅酸鈣晶體的生長發育。
根據本公開，步驟c中，以摩爾比計，優選所述第一反應物中cao：sio2：h2o＝(1.1-1.2)：1：(0.7-1.2)，在該配比下可獲得結晶水含量更低、耐溫性更好的水化硅酸鈣。為了進一步促進水化硅酸鈣的合成，該方法還可以包括：步驟c中，將所述經過預處理的風積沙粉體、石灰漿與外加劑混合進行第一反應。外加劑是指為了改變料漿性質、反應進程或制備不同性能要求的材料，而定量添加的特殊物質。晶種外加劑能顯著地改善水熱合成水化硅酸鈣的動力學過程，起核化劑作用，提高反應率，縮短反應時間，改善制品的微觀結構，提高制品中結晶相的結晶度和均勻度，改進制品的物理力學性能。所述外加劑與經過預處理的風積沙粉體的摩爾比為(0.001-0.1)：1，優選為(0.01-0.02)：1，所述經過預處理的風積沙粉體以sio2計。所述外加劑可以為選自bacl2、kcl和srcl2中的至少一種。通過添加外加劑能改善反應過程中的微孔結構動力學過程，促進凝膠化，提升合成反應速率。ba2+、k+和sr2+有利于硅酸鈣晶體的形成，可以生成大直徑的中空二次粒子，獲得低密度制品。cl-對產物形貌影響的關鍵作用在于氯離子所引起的溶液鹽效應，在cl-作用下，溶液鹽效應促使ca(oh)2發生解離，使得溶液中ca2+的含量增加，從而為ca2+與硅氧四面體鏈的結合創造條件，促進了硅酸鈣晶體的生成。
根據本公開，步驟c中的所述第一反應的條件可以為：反應溫度為160-200℃，優選為180-200℃；壓力為1-2mpa，由室溫升至所述反應溫度的升溫階段的攪拌速率為200-400rpm，優選為300-350rpm，達到所述反應溫度后的保溫階段的攪拌速率為50-100rpm，優選為60-80rpm。反應時間為3-4小時。
根據本公開，步驟d中，向所述第一反應物內加入激活劑進行第二反應，可以促進水化硅酸鈣的合成。所述激活劑可以為選自粉煤灰、硅微粉和漂珠中的至少一種。粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物。粉煤灰是非晶體和晶體礦物的混合物，非晶體礦物主要為無定形二氧化硅，其含量大約占50％以上，由于受機械力和堿性溶液的作用，粉煤灰中玻璃體的硅氧結構從聚合態向單體轉化，降低了玻璃體的聚合度，使玻璃體表面羥基化，易于與氫氧化鈣反應生成水化硅酸鈣。除二氧化硅外，粉煤灰的主要氧化物組成還包括al2o3、feo、fe2o3、cao和tio2等。由于鋁硅元素性質相近、結構相似，在反應過程中，al3+能取代部分si4+進入晶體結構中，當反應體系中鋁含量較高時，取代率可達到10-15％，所得到的產物為含鋁的水化硅酸鈣。硅微粉是由天然石英(sio2)或熔融石英(天然石英經高溫熔融、冷卻后的非晶態sio2)經破碎、球磨(或振動、氣流磨)、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉，其主要成分為結晶的二氧化硅。漂珠是煤粉在熱電廠鍋爐內燃燒時，粘土質物質熔融成微液滴，在爐內湍流的熱空氣作用下高速自旋形成渾圓硅鋁球體，燃燒和裂解反應產生的氮氣、氫氣和二氧化碳等氣體，在熔融的高溫硅鋁球體內迅速膨脹，在表面張力作用下，形成中空的玻璃泡，然后進入煙道迅速冷卻，硬化后，成為高真空的玻璃態空心微珠，其主要化學成分為硅、鋁的氧化物，其中sio2約為50-65％，al2o3約為25-35％。以100重量份的述經過預處理的風積沙粉體為基準，所述激活劑的用量可以為1-30重量份，優選為8-15重量份。
根據本公開，步驟d中，所述第二反應的條件可以為：反應溫度為180-230℃，壓力為2-3mpa，反應時間為6-12小時。反應溫度和保溫時間對晶體的生成有重要的影響，反應溫度升至180℃，原料反應生成的硅酸鈣水化產物為托貝莫來石；反應溫度升至200℃，原料反應生成的硅酸鈣水化產物為硬硅鈣石。在溫度滿足條件下，保溫時間大于8h可保證硅質材料與鈣質材料充分反應，全部生成硬硅鈣石。因此，為了進一步生成具有耐高溫、低密度等優良特性的硬硅鈣石，第二反應的條件優選為：溫度為200-220℃，壓力2-3mpa，反應時間為8-10h。
根據本公開，為了促進反應中的傳熱、質子遷移以及反應物的分散，保證原料間充分反應，步驟d中，由室溫升至所述反應溫度的升溫階段的攪拌速率為200-400rpm，優選為300-350rpm，達到所述反應溫度后的保溫階段的攪拌速率為50-100rpm，優選為60-80rpm。在動態水熱反應保溫階段對料漿進行攪拌操作，料漿中出現球形粒子的平均粒徑隨攪拌速率增大而降低。
根據本公開，步驟d中，水固比對晶體生成以及球型粒子微觀形貌有重要影響，在第二反應過程中保持適當的水固比，能夠使晶體纖維發育良好，球體表面纖維突起明顯。通過進行第二反應，優選使得所述第二反應物中cao：sio2：h2o＝(0.98-1.0)：1：(0.1-0.2)。
根據本公開，所述第一反應和第二反應可以在常規水熱合成反應器中進行，例如高壓釜。
本公開提供的合成水化硅酸鈣的方法還可以包括，將步驟d中得到的所述含有水化硅酸鈣的第二反應物進行加壓成型和蒸壓養護的步驟。所述加壓成型的條件可以為：溫度為10-30℃，壓力為15-25mpa，時間為1-5分鐘，所述蒸壓養護的條件可以為：溫度為160-200℃，壓力為1-2mpa，時間為6-10小時。成型過程中還可以根據需要添加增強材料，此為本領域的常規方法，本公開不在贅述。經過加壓成型和蒸壓養護后可以得到具有優良特性的硅酸鈣板制品。
本公開第二方面，提供一種由本公開第一方面所述的方法合成的水化硅酸鈣。
下面通過實施例對本公開做進一步的說明，但并不因此而限制本公開的內容。
實施例中所用到的化學品除特殊標明外，均為分析純。
實施例中，二氧化硅含量的檢測方法參照《gb/t14506.3-2010硅酸鹽巖石化學分析方法第3部分：二氧化硅量測定》進行。采用日本理學dmax-rb型x射線衍射儀(xrd)進行樣品物相分析，測試條件為：cu靶
實施例1
(1)取風積沙1100kg，在連續擦洗脫泥機內加入660kg水，加入500g硅酸鈉作為助劑進行擦洗，擦洗時間20分鐘，得到1000kg擦洗后的風積沙。風積沙經過擦洗凈化后，二氧化硅含量經檢測為98％。擦洗后的風積沙采用攪拌磨進行濕磨，使用磨耗少、硬度高，直徑大小為1-10mm的陶瓷磨礦介質球，添加2kg氯化鈉助劑混合后進行攪拌然后漂洗，濕磨的時間為50分鐘，濕磨后的風積沙粉體的粒度指標達到8-10μm；
(2)取粒度為60μm的脫硫石膏(caso4·2h2o含量為90％)2500kg，加入150kg固定炭含量為88％，粒度為200目的焦炭粉(購自山西清徐焦化廠，商品號為c90)為還原劑進行熱還原處理，進行熱還原處理的溫度控制在1000-1100℃，制備出的生石灰用于步驟(3)，副產物氧化硫循環用于工業生產；
(3)將步驟(2)獲得的生石灰1000kg與10000kg水混合，水溫為80℃，在強力攪拌條件下消解成石灰漿，并通過200目篩以除去雜質，所得的石灰漿含有粒徑為0.06μm，比表面積為15m2/g的ca(oh)2粒子；
(4)取步驟(1)所得的風積沙粉體800kg，按cao：sio2(摩爾比)為1.2添加步驟(3)所得的石灰漿配料，加入40kg氯化鋇作為外加劑，加入需要量的水，進入高壓釜中進行第一反應，反應溫度為180℃，升溫階段攪拌速率為300rpm，保溫階段攪拌速率為60rpm，壓力為1.5mpa，反應4h，得到第一反應物，第一反應物中cao：sio2：h2o(摩爾比)為1.2：1：1.2；然后向高壓釜中加入78kg粉煤灰激活劑和需要量的水進行第二反應，壓力為2.3mpa，反應溫度為200℃，升溫階段攪拌速率為300rpm，保溫階段攪拌速率為60rpm，保溫時間為8h，得到含有水化硅酸鈣的第二反應物，第二反應物中cao：sio2：h2o(摩爾比)為0.99：1：0.17；
(5)將含有水化硅酸鈣的第二反應物料漿充分攪拌混合后加入模具，在20mpa壓力下加壓成型，保壓3min，室溫預養5h后脫模，預制板放入蒸壓釜中在1.05mpa，180℃條件下蒸養8h，自然干燥后得到硅酸鈣板制品s1。制品s1的電鏡照片見圖2，xrd圖如圖3。由圖2可以看出，本實施例合成的硅酸鈣制品呈纖維狀，長度約5μm，寬度約20nm，其相互交織纏繞成團聚體，內部形成很多空隙，從而使制品的體積密度較小。
實施例2
采用實施例1的方法制備硅酸鈣板制品，不同的是，步驟(4)中，第二反應的溫度為180℃，制備得到硅酸鈣板制品s2。制品s2的電鏡照片與圖2類似，xrd圖如圖3。
實施例3
采用實施例1的方法制備硅酸鈣板制品，不同的是，步驟(4)中，第二反應的溫度為190℃，制備得到硅酸鈣板制品s3。制品s3的電鏡照片與圖2類似，xrd圖如圖3。
實施例4
采用實施例1的方法制備硅酸鈣板制品，不同的是，步驟(4)中，第二反應的溫度為210℃，制備得到硅酸鈣板制品s4。制品s5的電鏡照片與圖2類似，xrd圖如圖3。
實施例5
采用實施例1的方法制備硅酸鈣板制品，不同的是，步驟(4)中，第二反應的溫度為220℃，制備得到硅酸鈣板制品s5。制品s6的電鏡照片與圖2類似，xrd圖如圖3。
實施例6
采用實施例1的方法制備硅酸鈣板制品，不同的是，步驟(1)為：取風積沙1100kg，在連續擦洗脫泥機內加入1100kg水，加入2000g氯化鈣作為助劑進行擦洗，擦洗時間20分鐘，得到980kg擦洗后的風積沙。風積沙經過擦洗凈化后，二氧化硅含量經檢測為92％。擦洗后的風積沙采用攪拌磨進行濕磨，使用磨耗少、硬度高，直徑大小為1-10mm的陶瓷磨礦介質球，添加2kg油酸鈉助劑混合后進行攪拌然后漂洗，濕磨的時間為30分鐘，濕磨后的風積沙粉體的粒度指標達到12-20μm，其他步驟相同，制備得到硅酸鈣板制品s6。
實施例7
采用實施例1的方法制備硅酸鈣板制品，不同的是，步驟(2)為：取粒度為80μm的脫硫石膏(caso4·2h2o含量為90％)2500kg，加入60kg固定炭含量為85％，粒度為100目的焦炭粉(購自山西清徐焦化廠，商品號為c85)為還原劑進行熱還原處理，進行熱還原處理的溫度控制在800-850℃，其他步驟相同，制備得到硅酸鈣板制品s7。
實施例8
采用實施例1的方法制備硅酸鈣板制品，不同的是，步驟(3)為：將步驟(2)獲得的生石灰1000kg與30000kg水混合，水溫為50℃，在強力攪拌條件下消解成石灰漿，并通過200目篩以除去雜質，所得的石灰漿含有粒徑為0.1μm，比表面積為30m2/g的ca(oh)2粒子，其他步驟相同，制備得到硅酸鈣板制品s8。
實施例9
采用實施例1的方法制備硅酸鈣板制品，不同的是，步驟(4)中，取步驟(1)所得的風積沙粉體800kg，按cao：sio2(摩爾比)為1.5添加步驟(3)所得的石灰漿配料，加入138kg氯化鋇作為外加劑，加入需要量的水，進入高壓釜中進行第一反應，反應溫度為160℃，升溫階段攪拌速率為200rpm，保溫階段攪拌速率為50rpm，壓力為1.6mpa，反應4h，得到第一反應物，第一反應物中cao：sio2：h2o(摩爾比)為1.5：1：2；然后向高壓釜中加入40kg粉煤灰激活劑和需要量的水進行第二反應，壓力為2.3mpa，反應溫度為200℃，升溫階段攪拌速率為300rpm，保溫階段攪拌速率為60rpm，保溫時間為8h，得到含有水化硅酸鈣的第二反應物，第二反應物中cao：sio2：h2o(摩爾比)為1.1：1：0.6，其他步驟相同，制備得到硅酸鈣板制品s9。
對比例1
本對比例用于說明采用現有的水熱合成法合成水化硅酸鈣。具體方法為：42.5號水泥占原料20重量％的比例進行配料，調整硅質原料和鈣質原料加入量使cao：sio2(摩爾比)達到1.0～1.2，水灰比為0.3～0.5，混合均勻后將料漿加入模具，在20mpa壓力下成型，室溫預養脫模，然后在1.05mpa，180℃條件下蒸壓養護10h，自然干燥后制得硅酸鈣板，通過水泥中的硅酸二鈣和硅酸三鈣水化生成c-s-h凝膠，得到初期強度，并通過蒸養作用進一步水化、晶化生成片狀托貝莫來石，部分轉化為硬硅鈣石。本對比例制備得到硅酸鈣板制品s10。
測試實施例
按標準gb/t7019-2014《纖維水泥制品實驗方法》測試硅酸鈣板制品s1-s11的密度、含水率、濕漲率和熱收縮率，測試結果見表1。
按標準gb/t10294-2008《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定防護熱板法》測試硅酸鈣板制品s1-s10的導熱系數，測試結果見表1。
表1
由表1可見，采用本公開提供的方法所制備的硅酸鈣板制品具有密度低、耐高溫的優良特性，為a級不燃材料，與傳統方法制備的硅酸鈣板制品相比重量更輕、耐高溫性能更好。
由圖3可見，采用本公開提供的方法，第二反應優選在溫度為200-220℃，壓力2-3mpa，反應時間為8-10h的條件下進行時，可以生成具有耐高溫、低密度等優良特性的硬硅鈣石。
以上結合附圖詳細描述了本公開的優選實施方式，但是，本公開并不限于上述實施方式中的具體細節，在本公開的技術構思范圍內，可以對本公開的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本公開的保護范圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本公開對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本公開的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
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