CN104072193B - 基于含硅铝固废的发泡陶瓷材料及制备防火保温板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于含硅铝固废的发泡陶瓷材料及制备防火保温板的方法。属于无机保温材料领域，该材料各组成原料重量配方如下：含硅铝固废71-95份，含钙矿石3-15份，助熔剂4-20份，发泡剂0.5-5份。该方法为将含硅铝固废、含钙矿石、助熔剂和发泡剂的混合物球磨、造粒，再将粒料平铺和高温焙烧一段时间后，冷却得到发泡陶瓷防火保温板成品。该发泡陶瓷防火保温板产品具有质轻、防火、保温性好、强度高和抗腐蚀性的特点，可用于建筑防火、保温等场合。
Description
技术领域
本发明属于无机保温材料领域，主要涉及一种基于含硅铝固废的发泡陶瓷材料及其制备防火保温板的方法。
背景技术
发泡陶瓷材料具有密度轻、导热系数低、强度高、不燃烧和抗腐蚀的特性，随着建筑节能和防火性能要求越来越高,发泡陶瓷保温板被用作外墙防火保温材料和建筑隔火墙等领域，需求越来越大。
目前发泡陶瓷主要使用废陶瓷、天然矿石、工业尾矿、废淤泥、工业废矿、石英和粘土为主要原料制成。然而，由于原料的多样和复杂性，造成产品容重过大0.3-0.8Kg/m3，增加了能耗和施工难度。选择一种存量较大、成分稳定的原料并制备容重较低和导热系数较低的发泡材料，降低产品能耗具有重要的经济和技术价值。
我国能源以煤炭为主，煤炭开采过程中大量煤矸石没有得到有效利用，产生大量的环境和社会问题。在选煤和洗煤过程中，大量煤泥由于成分复杂、含有泥沙、发热量低和含水量大等原因，其利用较为困难。粉煤灰作为电厂燃煤排出固体废物，其大量排放造成严重的环境和社会问题。这些固体废物的主要特点是含有大量的硅铝化学成分和较低的发热量，作为燃料使用不经济，其硅铝提纯又较为困难，因此，充分利用煤矸石、煤泥和粉煤灰中的硅铝成分和发热量成为一项急需解决的难题。
利用煤矸石、煤泥和粉煤灰等含硅铝固废制备发泡陶瓷，不仅可以充分利用煤矸石的燃烧热量，降低能耗，还可得到高性能发泡陶瓷保温板产品。申请号为200910195362.X的中国专利公开了一种煤矸石和粉煤灰制备太阳热反射隔热保温发泡陶瓷材料及其制造方法，该方法煤矸石总的用量不高(最高50％左右)，发泡陶瓷产品容重大于500Kg/m3,导热系数大于0.09W/m*K，性能有待提高。申请号为201210077885.2的中国专利公开了一种利用粉煤灰、宁海土微粉、玻璃粉、滑石粉和发泡剂制备发泡陶瓷保温板的方法，其粉煤灰利用率最高为70％，且产品密度较高，达到270-400Kg/m3，抗拉强度只有0.2MPa左右，产品性能较差。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足，提供一种基于含硅铝固废的发泡陶瓷材料及制备防火保温板的方法，其中原料含硅铝固废含量高，且制成的发泡陶瓷材料表面孔较小、容重较轻、导热系数低。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于含硅铝固废的发泡陶瓷材料，，其特征在于，该材料主要由含硅铝固废、含钙矿石、助熔剂及发泡剂混合焙烧而成，各组成原料重量百分比配方如下：含硅铝固废71-95份，含钙矿石3-15份，助熔剂4-20份，发泡剂0.5-5份。
上述方案中，含硅铝固废是指煤矸石、粉煤灰或煤泥中的任一种，含硅铝固废中氧化硅含量为40-80％，氧化铝含量为10-30％，其他5-30％。
上述方案中，含钙矿石是指石灰石、方解石、透闪石、白云石或陶土中的任一种。
上述方案中，助熔剂是指钠长石、菱镁石、风积砂或微硅粉中的任一种。
上述方案中，发泡剂是指氧化铁、铁泥或铁红中的任一种。
一种采用所述发泡陶瓷材料制备防火保温板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将含硅铝固废、含钙矿石、助熔剂和发泡剂各原料分别用破碎机先破碎至50mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经10-200目过筛；
2)将经过筛后的71-95份的含硅铝固废，3-15份的含钙矿石，4-20份的助熔剂，0.5-5份的发泡剂均匀混合；
3)将步骤2)所得混合物采用湿法球磨至料浆，料浆经喷雾干燥或/和造粒机制成1-5mm粒料；
4)将步骤3)所得粒料在高温磨具中均匀铺平，然后在高温1000-1300℃的窑内焙烧60-120分钟后，冷却得到发泡陶瓷防火保温板成品。
相比现有技术而言，本发明具有以下优点：
(1)本发明选用的原料配方中含硅铝固废含量较高达71-95％，可以充分利用含硅铝固废的硅铝成分，形成无机陶瓷基体材料，减少高价值硅铝源的使用。
(2)本发明选用含硅铝固废原料具有一定的发热量，可充分利用其内部碳组分高温燃烧产生的热量，节省产品能耗，又可利用碳氧化产生的气体，形成均匀的气孔，降低产品容重和导热系数。
(3)本发明制备的发泡陶瓷材料表面80％以上孔在1-3mm之间，产品以堇青石晶相为主，莫来石晶相少，产品性能突出，产品容重小于160Kg/m3；导热系数小于0.08W/m*K。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的一种利用含硅铝固废为主要原料制备发泡陶瓷防火保温板的方法作进一步详细说明。
实施例1
本实施例中的发泡陶瓷材料为煤泥71份，方解石8份，菱镁石20份，铁红1份混合而成。用上述原料制备防火保温板的方法，包括：
将含硅铝固废、含钙砂石、助熔剂和发泡剂分别用破碎机先破碎至50mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经10-200目过筛，取10-200目以下物料备样用。选取重量比配方如下的煤泥71份，方解石8份，菱镁石20份，铁红1份作为原料，其中煤泥含氧化硅为65％，氧化铝10％，其他25％。将选好的物料混合均匀，将混合物湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后料浆经喷雾干燥或/和造粒机制成1-5mm颗粒；将粒体在高温磨具中均匀铺平，然后在高温1200℃的窑内焙烧90分钟后，冷却得到发泡陶瓷防火保温板成品。检测产品容重为145Kg/m3，导热系数为0.065W/m*K。
实施例2
本实施例中的发泡陶瓷材料为煤矸石75份，白云石15份，风积砂5份，氧化铁5份混合而成。用上述原料制备防火保温板的方法，包括：
将含硅铝固废、含钙砂石、助熔剂和发泡剂分别用破碎机先破碎至50mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经10-200目过筛，取10-200目以下物料备样用。选取重量比配方如下，含煤矸石75份，白云石15份，风积砂5份，氧化铁5份作为原料，其中煤矸石含氧化硅为80％，氧化铝15％，其他5％。将选好的物料混合均匀，将混合物湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后料浆经喷雾干燥或/和造粒机制成1-5mm颗粒；将粒体在高温磨具中均匀铺平，然后在高温1300℃的窑内焙烧60分钟后，冷却得到发泡陶瓷防火保温板成品。检测产品容重为124Kg/m3，导热系数小于0.051W/m*K。
实施例3
本实施例中的发泡陶瓷材料为煤矸石95份，石灰石2份，钠长石2.5份，铁泥0.5份混合而成。用上述原料制备防火保温板的方法，包括：
将含硅铝固废、含钙砂石、助熔剂和发泡剂分别用破碎机先破碎至50mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经10-200目过筛，取10-200目以下物料备样用。选取重量比配方如下，煤矸石95份，石灰石2份，钠长石2.5份，铁泥0.5份作为原料，其中煤矸石含氧化硅为55％，氧化铝20％，其他25％。将选好的物料混合均匀，将混合物湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后料浆经喷雾干燥或/和造粒机制成1-5mm颗粒；将粒体在高温磨具中均匀铺平，然后在高温1000℃的窑内焙烧120分钟后，冷却得到发泡陶瓷防火保温板成品。检测产品容重为153Kg/m3，导热系数小于0.072W/m*K。
实施例4
本实施例中的发泡陶瓷材料为粉煤灰74份，透闪石9份，微硅粉15份，铁红2份混合而成。用上述原料制备防火保温板的方法，包括：
将含硅铝固废、含钙砂石、助熔剂和发泡剂分别用破碎机先破碎至50mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经10-200目过筛，取10-200目以下物料备样用。选取重量比配方如下的粉煤灰74份，透闪石9份，微硅粉15份，铁红2份作为原料，其中粉煤灰含氧化硅为40％，氧化铝30％，其他30％。将选好的物料混合均匀，将混合物湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后料浆经喷雾干燥或/和造粒机制成1-5mm颗粒；将粒体在高温磨具中均匀铺平，然后在高温1250℃的窑内焙烧80分钟后，冷却得到发泡陶瓷防火保温板成品。检测产品容重为150Kg/m3，导热系数为0.069W/m*K。
实施例5
本实施例中的发泡陶瓷材料为粉煤灰85份，陶土4份，菱镁石6份，铁泥5份混合而成。用上述原料制备防火保温板的方法，包括：
将含硅铝固废、含钙砂石、助熔剂和发泡剂分别用破碎机先破碎至50mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经10-200目过筛，取10-200目以下物料备样用。选取重量比配方如下的粉煤灰85份，陶土4份，菱镁石6份，铁泥5份作为原料，其中煤泥含氧化硅为50％，氧化铝25％，其他25％。将选好的物料混合均匀，将混合物湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后料浆经喷雾干燥或/和造粒机制成1-5mm颗粒；将粒体在高温磨具中均匀铺平，然后在高温1180℃的窑内焙烧100分钟后，冷却得到发泡陶瓷防火保温板成品。检测产品容重为159Kg/m3，导热系数为0.078W/m*K。
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于含硅铝固废的发泡陶瓷材料，其特征在于，该材料主要由含硅铝固废、含钙矿石、助熔剂及发泡剂混合而成，各组成原料重量配方如下：含硅铝固废71-95份，含钙矿石3-15份，助熔剂4-20份，发泡剂0.5-5份；
所述含硅铝固废是指煤矸石、粉煤灰或煤泥中的任一种，含硅铝固废中氧化硅含量为40-80％，氧化铝含量为10-30％，其他为5-30％；
所述含钙矿石是指石灰石、方解石、透闪石、白云石或陶土中的任一种；
所述助熔剂是指钠长石、菱镁石、风积砂或微硅粉中的任一种。
所述发泡剂是指氧化铁、铁泥或铁红中的任一种。
2.一种采用权利要求1所述发泡陶瓷材料制备防火保温板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将含硅铝固废、含钙矿石、助熔剂和发泡剂各原料分别用破碎机先破碎至50mm以下，然后用粉碎机粉碎，并经10-200目过筛；
2)将经过筛后的71-95份的含硅铝固废，3-15份的含钙矿石，4-20份的助熔剂，0.5-5份的发泡剂均匀混合；
3)将步骤2)所得混合物采用湿法球磨至料浆，料浆经喷雾干燥或/和造粒机制成1-5mm粒料；
4)将步骤3)所得粒料在高温磨具中均匀铺平，然后在高温1000-1300℃的窑内焙烧60-120分钟后，冷却得到发泡陶瓷防火保温板成品；
所制得的发泡陶瓷防火保温板密度小于160Kg/m3，导热系数小于0.08W/(m*K)。
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