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轻质泡沫陶瓷建筑板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，公开一种轻质泡沫陶瓷建筑板材及其制备方法。这种轻质泡沫陶瓷建筑板材，由包括质量百分含量为40～60％的粉煤灰、30～50％的瓷土、5～10％的发泡材料、0～5％的长石以及0～1％的锂云母石经粉碎、造粒、压坯成型及煅烧制成。本发明的陶瓷建筑板材大量使用粉煤灰为原料，成本低廉，制备过程中原材料被超细研磨，各组分混合均匀，再通过粉体造粒技术重组发泡基体组织结构，使产品可形成均匀泡沫状并提升韧性；成品板材中具有均匀獨立闭口微孔形成的瓷化泡沫结构，微孔的大小和产品密度可根据产品具体用途加以调节，可作为墙体、地面、隔音、防火、漂浮等多方面的用途；产品可锯切加工，可作为木板材的替代品。

Description

轻质泡沫陶瓷建筑板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型建筑材料及其制备方法，尤其涉及一种轻质泡沫陶瓷建筑板材及其制备方法。
背景技术
粉煤灰煤炭燃烧中排放出的一种粘土状火山灰质粉末，煤电厂大量产生，可少量加入作为瓷砖原料。授权公告号为CN 1182067C的发明专利公开一种高掺量粉煤灰瓷质砖及其制备方法，使用60～70％的粉煤灰、25～40％的超细瓷土和0～10％的长石制瓷砖。这种方法大量采用粉煤灰作为原料，原料成本低，但是制得的瓷砖密度大，用途单一。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种大量掺入粉煤灰并且具有多种用途的瓷质板材及其制备方法。
实现本发明目的的技术方案为：
一种轻质泡沫陶瓷建筑板材，由原料经粉碎、造粒、压坯成型及煅烧制成，其特征在于：所述原料包括质量百分含量为40～60％的粉煤灰、30～50％的瓷土、5～10％的发泡材料、0～8％的长石以及0～2％的锂云母石。
在一种优选的方案中，所述发泡材料为含有结晶水的原生矿物或结晶化合物。
在一种更优选的技术方案中，所述发泡材料为珍珠岩或蛭石或两者的混合物。
作为本发明的另一方面，还提供一种轻质泡沫陶瓷建筑板材的制备方法：
(1)将粉煤灰、瓷土和发泡材料分别经破碎研磨及筛分除铁备用；
(2)按质量比取筛分后的粉煤灰、瓷土和发泡材料加1～3倍质量的水搅拌均匀浸泡陈化12～24小时；
(3)喷粉干燥制成含水率为5～6.5％的20～80目均勻粉粒；
(4)用50Mpa或以上压力压坯成型，并烘干至含水率小于或等于2％；
(5)在8～15小时内将烘干的坯体升温到1100～1300℃；
(6)分段退火；
(7)自然冷却到环境温度，按需要尺寸切割，磨平修整即得成品。
在一种优选的技术方案中，所有原料皆研磨至320目或更细的均匀粉末。
在一种优选的技术方案中，所述发泡材料为含有结晶水的原生矿物或结晶化合物。
在一种更优选的技术方案中，所述发泡材料为珍珠岩或蛭石或两者的混合物。
在一种优选的技术方案中，烧成温度为1150～1250℃
在一种优选的技术方案中，退火分九段进行，第一段1000℃以上12小时，第二段900℃以上12小时，第三段800℃以上12小时，第四段600℃以上12小时，第五段500℃以上12小时，第六段300℃以上24小时，第七段150℃以上2 4小时℃，第八段100℃以上12小时，第九段40℃以上8小时。
粉煤灰、瓷土和发泡材料等原料分别经破碎研磨成粉后混合加水搅拌浸泡陈化，经喷粉干燥制粒，再将压制成坯处理过的坯体在高温(1100～1250℃)下反应，产生大量气体，膨胀，熔融玻璃相的同时作用下。形成均匀密佈的独立闭口坚韧的玻璃纤维质泡沫，经退火冷却后形成整体瓷化的本产品初形。再按需要尺寸切割成产品。
本发明的有益效果：大量使用粉煤灰，变废为宝，而且大大降低瓷质板材的原料成本；产品具有高强轻质、抗热防火、可锯切、不吸水、耐腐蚀等陶瓷的特性，抗压强度2～19Mpa，抗弯强度1～7MPa，密度200～800kg/m3，可以用作漂浮、保温、隔音以及防火材料，也可用作墙体、地面材料以及防腐材料等，具有广泛的用途，还可替代木材使用。
具体实施方式
本发明的陶瓷建筑板材主要用于日常生活中，因此优选所有原材料经过高灵敏度r射线检测仪检测，保证產品中放射性污染物含量符合全球的最高安全标准。
所有的原材料均经过超细研磨处理，使各组分混合均匀。
粉煤灰的前处理：球磨8～16小时，用320目筛分，筛下粉用电磁去铁备用。
瓷土处理同粉煤灰
发泡材料为在高温下能产生大量气体、膨胀、熔融玻璃相的原生矿物或結晶化合物，其产气并膨胀的原理在于发泡能量来自原生矿物及結晶化合物中的结晶水的释放。发泡材料可选用工业用珍珠岩、蛭石(膨胀率10倍以上)等，其处理过程与粉煤灰相同。
长石(含钾+钙+钠3+1+8％以上)在陶瓷生产过程中主要起到助熔作用，可以使烧成温度降低100℃左右。同時还能提高产品的韧性。加入量为原料总质量的0～5％，其处理过程与粉煤灰相同。
锂云母石(锂辉石)在发泡过程中可以起调节作用，加入量为原料总质量的0～1％。其处理过程与粉煤灰相同。
将处理好的原材料按质量比混合，加以1～3倍质量的水混合搅拌浸泡陈化12～24小时，然后啧粉干燥成均匀粉粒，控制含水率5.5～6.5％。调整发泡材料配合比可控制产品气孔大小，密度变化等。加多发泡材料可加大产品气孔，但是产品强度会降低。
在大于50MPa压力下压坯成型，烘干至含水率2％以下。
可采用三种煅烧方式：大型微波炉对温度可控程度高，升温极快，升温1100～1200℃，只要2小时左右，但成本很高；微波混气炉锻烧，升温到1100～1200℃，时间4小时左右，成本还是很高；优选采用煤气炉，大型辊道窟，由室温升到1200℃，以每小时120℃左右的速度升温时间需要超过10小时以上。
控制温度高低可控制产品气孔大小，密度变化。温度越高，产品所产生的气孔越大，比重越轻，但(抗压、抗弯)强度会降低。因此最终要采用温度的高低，是取决于产品用途。产品用途取决于产品气孔大小和强度。作为漂浮、保温、隔音材料用途气孔可以加大。作为强度需要高的墙体、地面材料等用途气孔要做小。
退火可在60～120小时内进行，可以根据产品用途、气候以及环境等条件决定。优选采用九段缓慢退火，第一段1000℃以上12小时，第二段900℃以上12小时，第三段800℃以上12小时，第四段600℃以上12小时，第五段500℃以上12小时，第六段300℃以上24小时，第七段150℃以上24小时℃，第八段100℃以上12小时，第九段40℃以上8小时。退火过程中可进行撷取大量热能回收，如用于啧粉干燥成粒，烘干坯体，产生水蒸气等。
退火后的产品经自然冷却到环境温度，然后采用如梯形多刀园锯等设备按需要的尺寸切割，如可切割成2400×1200×20-300mm等，然后磨平修整得成品，最后检验包装。
以下用实施例来说明本发明，但实施例不构成对本发明的任何限制。
实施例1
原料中粉煤灰、瓷土、发泡材料、长石和锂云母石的质量百分含量为50％、40％、7％、2％及1％，其中发泡材料含珍珠岩60％、蛭石30％。原料制成含水6.5％的60目粉粒。用55Mpa压成生坯，在110℃烘干10小时，含水率为2.0％。用煤气炉煅烧，在12小时内升温到1160℃(±10℃)。煅烧中产生大量气体、膨胀、熔融玻璃相的同时作用下，形成具有均匀密布的独立闭口坚韧的玻璃纤维质泡沫。经退火冷却后所得整体瓷化的产品，常温下的密度为650kg/m3，抗压强度大于18MPa，抗弯强度大于5.2MPa，可锯切及固定螺钉，可以作为轻型墙体等用途。
实施例2
坯料配方及制作过程同实施例1。用微波炉锻烧，2.5小时内升温到1300℃(±10℃)。产品氣孔明显扩大，常温下的密度为200kg/m3，抗压强度大于6MPa，抗弯强度大于1MPa，可锯切及固定螺钉，可以作为漂浮、隔音材料等。
实施例3
原料中粉煤灰、瓷土、发泡材料、长石质量百分含量为60％、30％、5％、5％，其中发泡材料含珍珠岩60％、蛭石30％。原料采用粉体加工技术制成含水6.0％的20目粉粒。用55Mpa压成生坯，在110℃烘干11小时，含水率为2.0％。用煤气炉煅烧，在12小时内升温到1170℃(±10℃)。经冷却后得到气泡明显细小瓷化产品，常温下的密度为800kg/m3，抗压强度大于19MPa，抗弯强度大于8MPa，可锯切及固定螺钉，可以作为隔热地板用途。
实施例4
原料中粉煤灰、瓷土、发泡材料的质量为40％、50％、10％，其中发泡材料含珍珠岩60％、蛭石30％。原料采用粉体加工技术制成含水6.5％的粉粒。用55Mpa压成生坯，在110℃烘干12小时，含水率为1.7％。用煤气炉煅烧，在12小时内升温到1250℃(±10℃)。经冷却后得到气泡较大的瓷化产品，常温下的密度为420kg/m3，抗压强度大于12MPa，抗弯强度大于3MPa，可锯切及固定螺钉，可以作为隔音墙体材料用。

Claims (5)

1.一种轻质泡沫陶瓷建筑板材，由原料经粉碎、造粒、压坯成型及煅烧制成，其特征在于：所述原料包括质量百分含量为40～60％的粉煤灰、30～50％的瓷土、5～10％的发泡材料、0～5％的长石以及0～1％的锂云母石，所述发泡材料为含有结晶水的原生矿物或结晶化合物，具体为珍珠岩或蛭石或两者的混合物。
2.如权利要求1所述轻质泡沫陶瓷建筑板材的制备方法，其特征在于包括如下顺序步骤：
(1)将粉煤灰、瓷土和发泡材料分别经破碎研磨及筛分除铁备用；
(2)按质量比取筛分后的粉煤灰、瓷土和发泡材料加1～3倍质量的水搅拌均匀浸泡陈化12～24小时；
(3)喷粉干燥制成含水率为5.5～6.5％的20～80目均勻粉粒；
(4)用50MPa或以上压力压坯成型，并烘干至含水率小于或等于2％；
(5)在8～15小时内将烘干的坯体升温到1100～1300℃；
(6)分段退火；
(7)自然冷却到环境温度，按需要尺寸切割，磨平修整即得成品。
3.根据权利要求2所述轻质泡沫陶瓷建筑板材的制备方法，其特征在于：所有原料皆研磨至320目或更细的均匀粉末。
4.根据权利要求2所述轻质泡沫陶瓷建筑板材的制备方法，其特征在于：烧成温度为1150-1250℃。
5.根据权利要求4所述轻质泡沫陶瓷建筑板材的制备方法，其特征在于：退火分九段进行，第一段1000℃以上12小时，
第二段900℃以上12小时，第三段800℃以上12小时，
第四段600℃以上12小时，第五段500℃以上12小时，
第六段300℃以上24小时，第七段150℃以上24小时℃，
第八段100℃以上12小时，第九段40℃以上8小时。
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