CN102515828B

CN102515828B - 利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102515828B
Application number: CN201110416661.9A
Authority: CN
Inventors: 蹇守卫; 马保国; 苏雷; 赵志广; 刘敏; 孔维; 蔡蒙晨
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN102515828A

Abstract

本发明涉及利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料及其制备方法。利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料，其特征在于：它是按重量百分比将铁尾矿粉30-60%，铁矿围岩粉20-50%，发泡剂0.5-10%，助溶剂0-1%，稳泡剂0.1-9%混合均匀后加水混磨成料浆微波煅烧、降温而得。该利用铁矿围岩和铁尾矿制备多孔保温材料的方法铁矿围岩和铁尾矿利用率高，制得的多孔保温材料密度低，保温性能优异。

Description

利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料类，涉及利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料及其制备方法。

背景技术

随着钢铁工业的迅速发展，铁矿剥离产生的围岩和尾矿等固体废弃物总量达20亿t。这占用了大量土地，且由于矿山尾矿多已磨至0. 15甚至0. 07mm以下，因此将其储存于尾矿坝中或就近排入河道、山谷、低地时，常会渗流溢出，刮风扬尘，形成沙尘暴而严重污染水源、土壤和空气，恶化周边地区的生活和生产条件，给人类生活环境带来了严重污染和危害。除此，尾矿中的有害成分以及残留的选矿药剂也会对生态环境造成严重危害。这由此而引起了全社会的广泛关注。

在此同时，随着矿产资源的大量开发利用，矿石的日益贫乏，尾矿作为二次资源也已逐渐受到世界各国的重视。而目前我国尾矿的综合利用率仅为7%，且多因铁尾矿的化学成分接近建筑用陶瓷材料，玻璃、砖瓦等所需要的成分，而用于建筑材料中的原材料尽管目前也有一些报道将铁尾矿用于制备烧结保温材料，如西安墙体材料研究院专利公开号CN101638918A的中国专利申请公开了一种以铁尾矿和天然原料页岩为主要原料，添加增韧剂，助溶剂和发泡剂利用传统窑炉烧结工艺制备保温材料的方法，武汉理工大学公开号为CN102167618A 的中国专利申请公开了一种粉煤灰-铁尾矿基多孔保温材料及其制备方法，它由粉状固体废弃物、粘结剂、助熔增韧剂和复合发泡剂混合而成。但其均存在着传热不均匀、发泡气孔尺寸分布差异大，密度高，保温性能差的问题，难以实现工业化生产；铁尾矿使用量所占的比例低，仅达到10-40%，尚需使用其他天然原料如页岩等，铁尾矿利用率低，不利于铁尾矿的大量、规模化利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于克服现有铁尾矿制备的保温材料存在铁尾矿利用率不高、密度高、保温性能差的缺点，提供一种利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料及其制备方法，该制备方法铁矿围岩和铁尾矿利用率高，制得的多孔保温材料密度低，保温性能优异。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：

利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料，其特征在于：它是按重量百分比将铁尾矿粉30-60%，铁矿围岩粉20-50%，发泡剂0.5-10%，助溶剂0-1%，稳泡剂0.1-9%混合均匀后加水混磨成料浆微波煅烧、降温而得。

按上述方案，所述的铁尾矿粉由铁尾矿筛分而得，细度＜100μm。

按上述方案，所述的铁矿围岩粉由铁矿剥离后产生的围岩烘干、粉磨至细度＜100μm而得。

按上述方案，所述的发泡剂为碳化硅、碳酸钙、草酸钙中的一种或一种以上的混合。所述的发泡剂是通过易燃或分解以产生气体如CO₂而起到发泡剂的作用。

按上述方案，所述的助溶剂为碳酸钠、氟硅酸钠、乙二胺、氧化锰中的一种或一种以上的混合。

按上述方案，所述的稳泡剂为六偏磷酸钠、硼酸、磷酸钠、三氧化二锑、硼砂、焦磷酸钠中的一种或一种以上的混合。

利用铁矿围岩和铁尾矿制备多孔保温材料的方法，其特征在于：它是将铁尾矿粉、铁矿围岩粉、发泡剂、助溶剂、稳泡剂按重量百分比为铁尾矿粉30-60%，铁矿围岩粉20-50%，发泡剂0.5-10%，助溶剂0-1%，稳泡剂0.1-9%，选取物料，混合均匀，然后加水混磨成料浆，陈化，干燥，700-1000℃微波煅烧，降温，脱模而得。

按上述方案，所述微波辐照功率为2.45GHz±25MHz。

按上述方案，所述的微波煅烧时间为0.5-5h。

本发明的有益效果：

1、本发明采用铁矿剥离产生的围岩和尾矿作主要原料，铁矿围岩和尾矿利用率高达90%，减排效益明显，制备过程节能环保；

采用微波煅烧工艺进行烧结，烧结均匀，并由于铁尾矿残存的以化学状态均匀分布的天然的吸波剂氧化铁的存在，可有效提高微波的吸收能力，使加热温度均匀化，为获得质量稳定、保温性能好的多孔保温材料提供了可靠的工艺手段；同时也避免了因普通微波烧结工艺所需额外添加吸波剂而带来的体系不均匀问题；

制备过程中加入的发泡剂可在煅烧过程中通过易燃或分解以产生气体如CO₂而起到发泡的作用；加入的适当量的助溶剂和稳泡剂，可降低煅烧温度，同时增大发泡温度范围，降低制备过程中连通孔的产生几率，提高由此制得的多孔保温材料的机械强度，提高成品率；

2、本发明中利用铁矿围岩和铁尾矿微波烧结制备的多孔保温材料密度低（约50-150 kg/m³）、保温性能优异（导热系数约0.05-0.07W/mK），可广泛应用于工业、民用建筑。

具体实施方式：

下面结合实施例进一步说明本发明的发明内容。

实施例1：

将铁尾矿筛选而得的细度＜100μm的铁尾矿粉、铁矿剥离后产生的围岩烘干、球磨机粉磨至＜100μm的铁矿围岩粉、发泡剂、助溶剂、稳泡剂按重量百分比为铁尾矿粉60%，铁矿围岩粉20%，工业级碳化硅10%，工业级氟硅酸钠1%，工业级硼酸9%，选取物料，混合均匀，然后加水混磨成料浆，并放入模具中陈化，碾压，干燥，置于微波频率为2.45GHz±25MHz的微波场中加热升温至900±50℃，微波煅烧0.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为50kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK的多孔保温材料。

实施例2：

将铁尾矿筛选而得的细度＜100μm的铁尾矿粉、铁矿剥离后产生的围岩烘干、球磨机粉磨至＜100μm的铁矿围岩粉、发泡剂、助溶剂、稳泡剂按重量百分比为铁尾矿粉30%，铁矿围岩粉50%，工业级草酸钙10%，工业级氧化锰1%，工业级六偏磷酸钠9%，选取物料，混合均匀，然后加水混磨成料浆，并放入模具中陈化，碾压，干燥，置于微波频率为2.45GHz±25MHz的微波场中加热升温至750±50℃，微波煅烧5h，缓慢降温，脱模，切割即得到密度为60kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK的多孔保温材料。

实施例3：

将铁尾矿筛选而得的细度＜100μm的铁尾矿粉、铁矿剥离后产生的围岩烘干、球磨机粉磨至＜100μm的铁矿围岩粉、发泡剂、助溶剂、稳泡剂按重量百分比为铁尾矿粉40%，铁矿围岩粉50%，工业级碳化硅0.5%，工业级碳酸钠1%，工业级磷酸钠8.5%，选取物料，混合均匀，然后加水混磨成料浆，并放入模具中陈化，碾压，干燥，置于微波频率为2.45GHz±25MHz的微波场中加热升温至800±50℃，微波煅烧2.5h，降温，脱模即得到密度为150kg/m³，导热系数为0.07-0.08W/mK的多孔保温材料。

实施例4：

将铁尾矿筛选而得的细度＜100μm的铁尾矿粉、铁矿剥离后产生的围岩烘干、球磨机粉磨至＜100μm的铁矿围岩粉、发泡剂、稳泡剂按重量百分比为铁尾矿粉50%，铁矿围岩粉40%，工业级草酸钙7%，工业级三氧化二锑3%，选取物料，混合均匀，然后加水混磨成料浆，并放入模具中陈化，碾压，干燥，置于微波频率为2.45GHz±25MHz的微波场中加热升温至950±50℃，微波煅烧5h，缓慢降温，脱模，切割即得到密度为100kg/m³，导热系数为0.06-0.07W/mK的多孔保温材料。

实施例5：

将铁尾矿筛选而得的细度＜100μm的铁尾矿粉、铁矿剥离后产生的围岩烘干、球磨机粉磨至＜100μm的铁矿围岩粉、发泡剂、助溶剂、稳泡剂按重量百分比为铁尾矿粉60%，铁矿围岩粉30%，工业级碳化硅9%，工业级乙二胺0.5%，工业级焦磷酸钠0.5%，选取物料，混合均匀，然后加水混磨成料浆，并放入模具中陈化，碾压，干燥，置于微波频率为2.45GHz±25MHz的微波场中加热升温至900±50℃，微波煅烧0.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为60kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK的多孔保温材料。

Claims

1.利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料，其特征在于：它是按重量百分比将铁尾矿粉30-60%，铁矿围岩粉20-50%，发泡剂0.5-10%，助熔剂0-1%，稳泡剂0.1-9%混合均匀后加水混磨成料浆、陈化，干燥，700-1000℃微波煅烧，降温，脱模而得，微波辐照功率为2.45GHz±25MHz，微波煅烧时间为0.5-5h；所述的铁尾矿粉由铁尾矿筛分而得，细度＜100μm：所述的铁矿围岩粉由铁矿剥离后产生的围岩烘干、粉磨至细度＜100μm而得。

2.根据权利要求1所述的利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料，其特征在于：所述的发泡剂为碳化硅、碳酸钙、草酸钙中的一种或一种以上的混合。

3.根据权利要求1所述的利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料，其特征在于：所述的助熔剂为碳酸钠、氟硅酸钠、乙二胺、氧化锰中的一种或一种以上的混合。

4.根据权利要求1所述的利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料，所述的稳泡剂为六偏磷酸钠、硼酸、磷酸钠、三氧化二锑、硼砂、焦磷酸钠中的一种或一种以上的混合。

5.权利要求1所述的利用铁矿围岩和铁尾矿制备的多孔保温材料的制备方法，其特征在于：它是将铁尾矿粉、铁矿围岩粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂按重量百分比为铁尾矿粉30-60%，铁矿围岩粉20-50%，发泡剂0.5-10%，助熔剂0-1%，稳泡剂0.1-9%，选取物料，混合均匀，然后加水混磨成料浆，陈化，干燥，700-1000℃微波煅烧，降温，脱模而得，微波辐照功率为2.45GHz±25MHz，微波煅烧时间为0.5-5h；所述的铁尾矿粉由铁尾矿筛分而得，细度＜100μm：所述的铁矿围岩粉由铁矿剥离后产生的围岩烘干、粉磨至细度＜100μm。