CN102557532A - 轻质高强防火板材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明轻质高强防火板材的制备方法，包括以下步骤：①选择化学激发剂，将化学激发剂与煤炭灰渣进行混合，获得化学激发剂与煤炭灰渣的混合料；②在混合料中添加天然或人工无机轻质骨料，获得配合料；③在配合料中添加水充分搅拌，加入模板内用压力压制成板材，以环境温度养护，制得轻质高强防火板材，其密度为0.60g～1.60g/cm3，抗压强度为5.2～15MPa，导热系数为0.2～0.7W/m·K。本发明的积极效果是：能充分利用煤炭灰渣的资源；制得的轻质高强防火板材既有保温防火的作用，又有装饰的作用，可减少建筑装饰工序和成本，符合建筑节能和低碳的要求；方法简单，原料来源广泛，成本较低，能够工业化推广应用。

Description

轻质高强防火板材的制备方法

技术领域

本发明涉及铝硅酸盐类固体废物资源化技术领域，涉及煤炭灰渣的高附加值综合利用，具体地说，是一种轻质高强防火板材的制备方法。

背景技术

防火材料是指具有一定等级防火性能的施工或装潢材料，以建筑标准可分为三种：（1）不燃材料：如混凝土、砖或空心砖、瓦、石料、钢铁、铝、玻璃、玻璃纤维、矿棉、陶瓷品、砂浆、石灰及其他不因火热引起燃烧、熔化、破裂变形以及产生有害气体之材料；（2）耐火板：如木丝水泥板、耐燃石膏板等材料；（3）耐燃材料：如耐燃纤维板、耐燃塑料板、石膏板等材料。

随着我国建筑业的高速发展和建筑节能意识的提高，人们对墙体材料的数量、品种、功能及质量提出了新的更高的要求。建筑结构大空间、大柱网、大开间灵活隔断技术的出现使墙体材料在由块状制品向板状制品、由单一墙体向复合墙体、由重型墙体向轻型墙体发展。因此，建筑板材越来越受到业界的青睐。在国外，建筑板材在墙体材料中的使用量已占有相当大的份额：在日本占60%，在美国占47%，在德国占41%，在东南亚的一些国家也达到了30%以上。我国现在每年新增房屋建筑面积18～19亿平方米，其中框架结构的房屋占25%左右，一般情况下，每平方米框架结构的建筑面积需要用建筑板材1.82～2.42平方米，因此，我国目前的建筑业需要大量的建筑板材。但是，目前我国建筑板材的产量仅为墙体材料总产量的3%，远远不能满足需求。另外，由于建筑板材质量好、档次高，具有外观光滑美观，抗渗性强等优点，非常适合作清水墙和公共建筑(包括桥梁和隧道)的墙裙结构，既能美化城市建筑，又能提高建筑物质量，还能增加新的功能，因此，开发新的建筑板材或者建筑板材的生产技术具有非常现实的意义。

 目前，生产建筑板材的主要技术有：中国专利96106288.6“轻质隔声炉渣混凝土建筑板材”；中国专利86106776“一种建筑板材及其制作方法”；中国专利93120570.0“轻质复合建筑板材”；中国专利02277622.2“一种新型建筑板材”；中国专利200410011365.0“固体废弃物模压复合法制备新型建筑板材”；中国专利200420050808.2“一种轻质建筑板材”等。但是，这些建筑板材在防火性能方面存在比重大、保温能力差的问题，在保温性能方面存在强度低、防火能力差、存在安全隐患的问题。其中的一些技术虽是利用固体废物制备建筑板材，但是这些固体废物主要是作为填充料在使用，没有激发固体废物本身的反应特性，所以，这些建筑板材的质量普遍不稳定，而且缺乏美观度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轻质高强防火板材的制备方法，能够利用煤炭燃烧的灰渣或者是煤炭利用过程中灰渣铝资源利用的余渣生产具有性能稳定、密度小、保温防火性能优良等特点的轻质高强防火板材。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种轻质高强防火板材的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）根据煤炭灰渣的化学组成和矿物组成选择能够提供钠或钙的化学激发剂，化学激发剂应能提供碱性环境，其中的阳离子和阴离子至少有一种能参与反应形成铝硅酸盐产物，将化学激发剂与煤炭灰渣按质量百分比10～50% : 50～90%进行混合，获得化学激发剂与煤炭灰渣的混合料；

（2）在步骤（1）获得的混合料中添加天然或人工无机轻质骨料，添加的体积比为混合料的1～5倍，获得配合料；

（3）在步骤（2）获得的配合料中添加水充分搅拌，加入模板内用压力压制成板材，以环境温度养护，制得轻质高强防火板材。

步骤（1）所述的煤炭灰渣包括煤炭燃烧的灰渣或者是煤炭利用过程中灰渣铝资源利用的余渣。

所述的煤炭灰渣包含粉煤灰、锅炉底渣和循环硫化床燃烧炉灰渣，掺和量大于总质量的50%。

步骤（1）所述的化学激发剂为能提供钠或钙离子的碱性化合物的一种或多种。（5-1）步骤（1）所述的铝硅酸盐产物为铝硅酸钙和铝硅酸钠。

步骤（2）所述的无机轻质骨料的最大粒度小于30mm，在碱性条件下和遇水均不膨胀。

步骤（3）所述的环境温度为15～40℃。

步骤（3）所述的轻质高强防火板材的其密度为0.60g ～1.60g/cm3，抗压强度为5.2～15MPa，导热系数为0.2～0.7W/m·K。

本发明轻质高强防火板材的制备方法的积极效果是：

(1)能充分利用煤炭灰渣的资源，变“废”为宝，提供了一种新的建筑板材；

(2)所制备的轻质高强防火板材既有保温防火的作用，又有装饰的作用，可减少建筑装饰的工序和成本，符合建筑节能和低碳的要求；

(3)方法简单，原料来源广泛，成本较低，效果明显，具有工业化推广的前景。

具体实施方式

以下给出本发明轻质高强防火板材的制备方法的具体实施方式，提供5个实施例，但是需要指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例1

（1）按质量百分比将50%的煤粉锅炉低钙粉煤灰与50%钙质激发剂混合，获得化学激发剂与煤炭灰渣的混合料；

（2）在混合料中添加体积比为1倍、粒径为1～3mm的珍珠岩轻质骨料，获得配合料；

（3）在配合料中添加水充分搅拌，加入模板内用压力压制成板材，以环境温度养护，制得轻质高强防火板材，其密度为1.60g/cm3，抗压强度为7.4MPa，导热系数为0.7W/m·K。

实施例2

（1）按质量百分比将70%的煤粉锅炉低钙粉煤灰与10%的钠质激发剂、20%的钙质激发剂混合，获得化学激发剂与煤炭灰渣的混合料；

（2）在混合料中添加体积比为4倍、粒径为1～3mm的珍珠岩轻质骨料，获得配合料；

（3）工艺同实施例1，制得轻质高强防火板材，其密度为1.10g/cm3，抗压强度为5.2MPa，导热系数为0.4W/m·K。

实施例3

（1）按质量百分比将90%的高钙粉煤灰与10%的含钙激发剂混合，获得化学激发剂与煤炭灰渣的混合料；

（2）在混合料中添加体积比为5倍、粒径为5～30mm的粉煤灰烧结陶粒轻质骨料，获得配合料；

（3）工艺同实施例1，制得轻质高强防火板材，其密度为1.26g/cm3,抗压强度为13.2MPa，导热系数为0.6W/m·K。

实施例4

（1）按质量百分比将70%的循环流化床粉煤灰与1%的含镁激发剂、29%的含钙激发剂混合，获得化学激发剂与煤炭灰渣的混合料；

（2）在混合料中添加体积比为5倍、粒径为2～5mm的珍珠岩轻质骨料，获得配合料；

（3）工艺同实施例1，以70℃蒸汽养护，制得轻质高强防火板材，其密度为0.60g/cm3,抗压强度为12.6MPa，导热系数为0.2W/m·K。

实施例5

（1）按质量百分比将50%的粉煤灰提铝余渣与50%的含钙激发剂混合，获得化学激发剂与煤炭灰渣的混合料；

（2）在混合料中添加体积比为2倍、粒径为1～3mm的珍珠岩轻质骨料，获得配合料；

（3）工艺同实施例1，以70℃蒸汽养护，制得轻质高强防火板材，其密度为0.90g/cm3,抗压强度为15.0MPa，导热系数为0.5W/m·K。

Claims (8)

1. 一种轻质高强防火板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据煤炭灰渣的化学组成和矿物组成选择能够提供钠或钙的化学激发剂，化学激发剂应能提供碱性环境，其中的阳离子和阴离子至少有一种能参与反应形成铝硅酸盐产物，将化学激发剂与煤炭灰渣按质量百分比10～50% : 50～90%进行混合，获得化学激发剂与煤炭灰渣的混合料；

（2）在步骤（1）获得的混合料中添加天然或人工无机轻质骨料，添加的体积比为混合料的1～5倍，获得配合料；

（3）在步骤（2）获得的配合料中添加水充分搅拌，加入模板内用压力压制成板材，以环境温度养护，制得轻质高强防火板材。

2. 根据权利要求1所述的轻质高强防火板材的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的煤炭灰渣包括煤炭燃烧的灰渣或者是煤炭利用过程中灰渣铝资源利用的余渣。

3. 根据权利要求2所述的轻质高强防火板材的制备方法，其特征在于，所述的煤炭灰渣包含粉煤灰、锅炉底渣和循环硫化床燃烧炉灰渣，掺和量大于总质量的50%。

4. 根据权利要求1所述的轻质高强防火板材的制备方法，其特征在于，步骤（1）所

述的化学激发剂为能提供钠或钙离子的碱性化合物的一种或多种。

5. 根据权利要求1所述的轻质高强防火板材的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的铝硅酸盐产物为铝硅酸钙和铝硅酸钠。

6. 根据权利要求1所述的轻质高强防火板材的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的无机轻质骨料的最大粒度小于30mm，在碱性条件下和遇水均不膨胀。

7. 根据权利要求1所述的轻质高强防火板材的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的环境温度为15～40℃。

8. 根据权利要求1所述的轻质高强防火板材的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的轻质高强防火板材的其密度为0.60g ～1.60g/cm3，抗压强度为5.2～15MPa，导热系数为0.2～0.7W/m·K。