CN102786287A - 采用河道淤泥制备的a1级防火保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用河道淤泥制备的A1级防火保温材料及其制备方法，其原料配方由提炼的河道淤泥和长石熔剂组成，配方泥浆的各组分为:河道淤泥﹑本地白泥﹑高岭土﹑优质长石﹑滑石﹑发泡剂﹑水；制备方法为采用本地河道淤泥25-55wt%及15-35wt%的塑性料与长石熔剂5-35wt%的比例，控制1-3wt%发泡剂，加水32-36%的水进行球磨粒度均匀，使用热模注浆法成形体结构，应用红外线干燥后，放置耐火平板窑车，在隧道窑中1100-1250℃烧制而成。本发明的制备工艺强化国家节能环保意识，低排放，低污染，将现有能源价值最大化；所得的泥浆具有良好的流动性，注浆成型脱水性能，坯体干燥和烧成稳定，产品闭气孔均匀，强度高；具备耐水抗渗、耐温保温、耐酸防腐等性能特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种A1级防火保温材料的制备方法，尤其是一种用河道淤泥制备A级防火保温材料的方法。
背景技术
随着近几年国家提倡节能环保，“绿色”环保，及能源的有效利用意识，同时不断涌现出很多新型轻质保温材料的开发及产业化，从早期的蜂窝陶瓷材料，泡沫陶瓷材料，轻质陶瓷材料，逐渐演变到今天的防火保温材料；A1级防火保温材料的问世改写了行业“高污染、高能耗、低附加值”的现状；那么采用河道淤泥制备A1级防火保温材料，大部分采自本地河流淤泥为主要原材料，通过现代先进机械化设备，成型，干燥，烧成，可以根据应用时所需尺寸定制切割，利用价值最大化，废品最小化；以河道淤泥，发泡剂高温反应而产生的闭气孔，气孔分布均匀，具备很高强度，吸水率低，导热系数低，在建筑外墙，窑炉烟囱技改应用中具有良好的防火保温，隔热隔音，耐酸防腐功效。
A1级防火保温材料，主要依靠泡沫气孔的分布来产生保温防火效果，不仅仅要严格控制球磨工序和烧成制度，球磨的细度不够，其产生的气孔率低，分布不均匀；烧成过程中保温时间不足，产生的气孔密度低；另一方面，对原料的选择，配方的比例要求比较苛刻；如果配方中全部引用发泡剂反应作发泡效果，产生的气孔大小分布不均，强度不够，成本高；引入的河道淤泥百分含量太少，发泡效果不明显，引入的量过多，干燥强度大，烧成收缩大；难以满足应用领域的要求。
发明内容
本发明需要解决的问题是如何引用河道淤泥整合配方改良A1级防火保温材料的气孔密度，气孔大小，气孔强度，保证A1级防火保温材料的性能；
为了解决上述问题，本发明提出采用河道淤泥作为主要发泡原料，产生的气孔均匀，变废为宝，整合资源；开发出一种采用河道淤泥制备A1级防火保温材料的方法。
一种采用河道淤泥制备A1级防火保温材料，按照配方重量百分比，包括由下述组分原料；高岭土0-20wt%，本地白泥5-15wt%，河道淤泥25-55wt%，优质长石5-35wt%，滑石1-5wt%，发泡剂1-3wt%调配后，加水32-36wt%球磨成泥浆，经热模注浆成型，红外线干燥后烧结而成；其中配方中的高岭土，本地白泥，河道淤泥为塑性料；本地白泥主要选用江苏浙江附近的白泥，其质量百分含量如下；
| 化学组成 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | TiO2 | K2O | Na2O | 烧失量 |
| 百分含量% | 67-72 | 18-22 | 0.5-1.2 | 0.2-0.8 | 0.3-0.8 | 0.1-1 | 1-1.5 | 2.2-2.8 | 3.5-5.0 |
长石，滑石为熔剂；河道淤泥，发泡剂形成闭气孔效果。
综上所述，其河道淤泥的含沙量在4-9%，干燥收缩3%以下，烧成收缩7%以下，化学百分含量范围如下：
| 化学组成 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | TiO2 | K2O | Na2O | 烧失量 |
| 含量% | 63-69 | 13-20 | 2.2-2.8 | 2.8-3.2 | 0.8-1.6 | 0.5-0.8 | 1-1.8 | 1.7-2.6 | 11.6-13.5 |
所述球磨泥浆的流速36-60m/s，泥浆筛余量为：200目筛筛余1.5%以下；250目筛筛余3%以下；325目筛筛余5%以下。
一种上述材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料配比，高岭土0-20wt%，本地白泥5-15wt%，河道淤泥25-55wt%，优质长石5-35wt%，滑石1-5wt%，发泡剂1-3wt%，其中配方中的高岭土，本地白泥，河道淤泥为塑性料；长石，滑石为熔剂；河道淤泥，发泡剂起到形成闭气孔发泡效果。
（2）原料球磨，按照该批次配比重量，称取水32%-36%；根据料重比例设置球磨时间；以泥浆筛余量的要求为标准；
（3）热模注浆；将泥浆通过输送管道注入温热的石膏模型，脱水成形体模板坯体，再经红外线干燥；将上述坯体于200℃以下干燥；
（4）烧结：将上述干燥后的坯体置于防火平板窑车，中间铺一层滑石粉，经隧道窑进行烧结，烧结温度为1100-1250℃，烧成后，再进行切割，包装及后期加工；
综上所述方法，其河道淤泥的含沙量在4-9%，干燥收缩3%以下，烧成收缩7%以下，化学百分含量范围如下：
| 化学组成 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | TiO2 | K2O | Na2O | 烧失量 |
| 百分含量% | 63-69 | 13-20 | 2.2-2.8 | 2.8-3.2 | 0.8-1.6 | 0.5-0.8 | 1-1.8 | 1.7-2.6 | 11.6-13.5 |
所述球磨泥浆的流速36-60m/s，泥浆筛余量为：200目筛筛余1.5%以下；250目筛筛余3%以下；325目筛筛余5%以下。烧成升温速度为5-45℃/min，高温保温时间60-120min
本发明的采用河道淤泥制备A级防火保温材料，强化国家节能环保意识，低排放，低污染，将现有能源价值最大化；所得的泥浆具有良好的流动性，注浆成型脱水性能，坯体干燥和烧成稳定，产品闭气孔均匀，强度高；具备耐水抗渗，耐温保温，耐酸防腐等性能特点。
具体实施方式
综合上述提供的方案，如何引用河道淤泥解决现今存在的问题，以下进行进一步案例诠释；
A1级防火材料制备方法，先将加工后的原料河道淤泥、高岭土、本地白土、长石、滑石、加水进行预球磨，当泥浆筛余量达到控制范围内，在出浆的前30-60min才加入一定比例发泡剂，严格控制球磨时间，再进行热模注浆，石膏模型温度始终控制在45-80℃，脱水后进行200℃以下密封式红外线干燥，当坯体水分控制在2.0%以下才以放置平板窑车，进行高温烧成，烧成制度控制在5-45℃/min升温速度至1100-1250℃，高温煅保温60-120min，冷却出窑；
例表1为本发明A1级防火保温材料配方原料组成及烧成工艺正交实验表：
例表1所示，采用的河道淤泥作为主要发泡原料，引入的百分含量应该控制在25-55%（重量）,如果添加的比例小于25%，坯体强度低，容易破损，烧成中产生闭气孔率低，隔热效果差，若比例大于55%，球磨的泥浆流动性差，坯体干燥强度大，产生的气孔大小不一，不够均匀；
例表1所示，配方中除了引用河道淤泥作主要发泡原料的同时，还会添加少量发泡剂辅助其发泡，（因为发泡剂主要含有SiC、CaCO3、Fe2O3、膨润土、滑石、合成济），有利于高温进行充分化学反应，使其产生闭气孔率高，大小均匀，强度大，导热系数小，添加的量若大于3%，则气孔体积大，强度反而降低；
配方中通常情况都会引入一定比例长石，及少量滑石作为熔剂使用，少量滑石既可当碱土金属熔剂，其化学成分中MgCO3含量，也有助于气孔产生；长石的量一般控制在5-35%，熔融后形成玻璃态溶解其他物质，从而加速坯体莫来石晶体的生长和发育，超过35%，会有过多玻璃相产生，导致气孔率降低，产品韧性降低。
烧成制度控制过程中，合理的温度制度对产品的气孔率，密度强度产生直接影响；烧结温度超过1250℃，莫来石晶粒变大，液相增多，可能会使产品软化变形，气孔率反而直线降低，保温时间控制在60-120min，保温时间小于60min，莫来石晶相转变尚未完成，闭气孔分布不够均匀。
例表2为A1级防火保温材料检测性能参数
按照上述实施案例实验分析，通过国家规定性能指标检测方式，室温下采用双冲压检测抗拉强度，抽真空吸水率仪器，导热系数仪，蓄热系数测定仪，以及X射线判定结晶相变情况，扫描电子显微镜观察其断面结构组织；其检测干燥后强度，抗拉强度，导热蓄热系数，干密度，吸水率的参数如例表2所示。
经过实施案例参数分析，由例表2观察出，在A1级防火保温材料的制备配方中，添加一定比例河道淤泥作为主要发泡剂，在外加少量发泡剂，辅助高温化学反应，其材料的干密度低，可至225kg/m3，气孔率高，气孔大小均匀，强度大；但随着添加的百分含量的增多，其球磨泥浆的流动性降低，干燥强度大，干燥时间长；所以一般百分含量（重量）控制在25-55%范围内；效果最佳；
由例表2可以看出，烧成温度控制在1100-1250℃，高火保温时间60-120min烧制，莫来石晶体转变完全，防火保温材料的抗拉强度可以达到0.35mpa以上；气孔分布均匀，强度大，方便产品后期加工，物流及使用；
综合上述整套流程工序，及实施案例效果分析，一种采用河道淤泥制备A1级防火保温材料的方法，其各项性能指标都在质量标准范围内，提倡国家节能环保，低碳低排意识，将能源利用价值最大化，污染最小化。
Claims (9)
1.一种采用河道淤泥制备的A1级防火保温材料，其特征在于，按照配方质量百分比，包括由下述组分原料：
高岭土0-20wt%、本地白泥5-15wt%、河道淤泥25-55wt%、长石5-35wt%、滑石1-5wt%和发泡剂1-3wt%；原料调配后加水制得泥浆，泥浆中含水的质量百分比为32-36wt%；用泥浆制得成品是先注浆成型，再经干燥、烧结而成。
2.如权利要求1所述的用河道淤泥制备的A1级防火保温材料，其特征在于，所述河道淤泥的含沙量为4-9%，干燥收缩小于3%，烧成收缩小于7%；河道淤泥的质量百分含量如下：
3.如权利要求1或2所述的A1级防火保温材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）原料配比：高岭土0-20wt%、本地白泥5-15wt%、河道淤泥25-55wt%、长石5-35wt%、滑石1-5wt%和发泡剂1-3wt%；
（2）原料研磨：取步骤1）的原料加水研磨配制泥浆；泥浆中的水的质量百分比为32%-36%，余量为原料；以泥浆筛余量的要求为标准；
（3）热模注浆；将步骤2）得到的泥浆注入模型，脱水成形体模板坯体，再将坯体于200℃以下干燥，使得坯体水分以下2.0%；
（4）烧结：将步骤3）得到的坯体进行烧结，烧结温度为1100-1250℃得到产品；烧结过程中的升温速度为5-45℃/min，高温煅烧的保温时间为60-120min，然后冷却出窑。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是步骤2）中，研磨得到泥浆的标准是泥浆筛余量为：200目筛筛余总质量的1.5%以下、或250目筛筛余总质量的3%以下、或325目筛筛余总质量的5%以下。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是步骤2）中，先把原料中的河道淤泥、高岭土、本地白土、长石和滑石加水进行预研磨；当泥浆筛余量达到标准范围内时，在出浆的前30-60min再加入发泡剂。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是步骤2）中，研磨是采用球磨方式，球磨泥浆的流速36-60m/s。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是模型为温热的石膏模型，石膏模型温度始终控制在45-80℃；干燥方式为红外线干燥。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所述步骤4）中，步骤3）得到的坯体置于防火平板窑车上，在平板窑车与坯体之间铺一层滑石粉，经隧道窑进行烧结。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所述步骤4）中，烧成冷却后，再进行切割，包装及后期加工。
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