CN104671824A - 一种利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，较好地解决了现有保温材料存在的价格高、容重大、吸水性大、易粉化、抗压力比较差、防水性能不够理想等技术问题。该方法主要以煤矸石为原料，掺加一定质量的矿物原料和化工原料，经球磨混合处理、喷雾造粒、装模、1150～1250℃高温烧结后制得轻质发泡陶瓷保温材料，其容重在300～500kg/m3，导热系数在0.06～0.15w/(m·k),抗压强度为3～12MPa。本发明制得的轻质发泡陶瓷保温材料具有容重小、导热系数低、抗压强度高、保温性能优良及防火性能佳等特点，可以制成外保温墙体、间隔墙及隔音墙等。

Description

一种利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，属于建筑材料制造及应用技术领域。
背景技术
据统计中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。为了消除污染，自60年代起，很多国家开始重视煤矸石的处理和利用。到目前为止，煤矸石的利用力度还不够大。技术不完善，地区发展不平衡，对环境的影响依然很严重。
当今各种保温材料存在以下问题：玻璃棉在实际使用中，并不适于直接使用且玻璃丝棉板易变型、不耐挤压、不耐水；硅酸铝纤维存在硅酸铝的造价高，抗压力比较差，易产生粉尘，防水性能不太好；硬质类绝热制品价格高、吸水性大、易粉化，添加料多，易造成产品后期强度低和空鼓开裂等现象；泡沫混凝土导热系数偏高，保温性能差，且容重高，承重性能不及其他墙体保温板；气凝胶由于气凝胶昂贵的制备成本、材料本身难以克服的低强度、高脆性及生产工艺复杂等缺点成为制约其广泛应用的瓶颈。为此，人们一直在寻求与研究一种能大大提高煤矸石使用率且性能优越的保温材料。
发明内容
本发明以解决上述问题为目的，主要解决现有保温材料存在的造价高、保温性能不够好、强度低、易变形及生产工艺复杂的技术问题，而提供一种原料来源广泛，保温性能优良且经济环保的利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，主要以煤矸石为原料，掺加一定质量的矿物原料和化工原料，经球磨混合处理、喷雾造粒、装模、1150～1250℃高温烧结后制得轻质发泡陶瓷保温材料，其容重在300～500kg/m3，导热系数在0.06～0.15w/(m·k),抗压强度为3～12MPa。
具体方法是通过下述工艺步骤实现的：
(1)将煤矸石与矿物原料、化工原料按质量百分比配料，其中煤矸石、矿物原料、化工原料以85％～95％:3％～14％:1％～5％的比例称量各种原料组分加入球磨机中，之后加入占物料总质量40～65％的水，球磨处理4h后料浆过80目筛。
(2)将步骤(1)中制得的料浆进行喷雾造粒处理，之后将造粒物料放入组合好的模具中，模具材质为堇青石莫来石材质。
(3)将步骤(2)中布置好的模具及待烧物料放入窑炉中，1150～1250℃高温烧成后制得新型高强度轻质发泡陶瓷保温材料。
上述矿物原料采用白炭黑、菱苦土、镁钙砂中的一种或多种；化工原料采用纯碱、羧甲基纤维素钠或硅酸钠中的一种或多种；球磨介质球为中铝球，球与物料的体积比为1:2～3。
本发明的有益效果及特点：本发明较好地解决了现有新型墙体材料存在的容重大、节能保温效果不佳等一系列技术问题。采用本方法制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重小、导热系数低、抗压强度高、保温性能优良、防火性能佳，具有很高的安全性，充分利用了煤矸石资源，提高了固体废弃物的资源化利用，具有很好的经济价值和环保价值。
具体实施方式
实施例一：
称取4.25kg煤矸石、0.4kg白炭黑、0.25kg菱苦土、0.05kg纯碱、0.025kg羧甲基纤维素钠、0.025kg硅酸钠，将以上物料装入球磨罐之后加水2.6kg，球磨处理4h，控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5，之后对料浆进行喷雾造粒，将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中，将模具和待烧物料置于窑炉中，1150℃左右高温烧成后制得轻质发泡陶瓷保温材料。
制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重为450kg/m3，导热系数在0.10w/(m·k)，抗压强度为7.5MPa。
实施例二：
称取4.3kg煤矸石、0.25kg白炭黑、0.25kg菱苦土、0.075kg镁钙砂、0.025kg纯碱、0.025kg羧甲基纤维素钠、0.025kg硅酸钠，将以上物料装入球磨罐之后加水2.8kg，球磨处理4h，控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5，之后将料浆取出过80目筛，之后对料浆进行喷雾造粒，将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中，将模具和待烧物料置于窑炉中，1180℃高温烧成后制得轻质发泡陶瓷保温材料。
制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重为400kg/m3，导热系数在0.10w/(m·k)，抗压强度为6.2MPa。
实施例三：
称取4.5kg煤矸石、0.25kg白炭黑、0.15kg镁钙砂、0.05kg纯碱、0.025kg羧甲基纤维素钠、0.025kg硅酸钠，将以上物料装入球磨罐之后加水3kg，球磨处理4h，控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5，之后将料浆取出过80目筛，之后对料浆进行喷雾造粒，将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中，将模具和待烧物料置于窑炉中，1200℃左右高温烧成后制得轻质发泡陶瓷保温材料。
制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重为350kg/m3，导热系数在0.09w/(m·k)，抗压强度为4.0MPa。
实施例四：
称取4.7kg煤矸石、0.1kg白炭黑、0.1kg菱苦土、0.1kg镁钙砂、0.05kg纯碱、0.025kg羧甲基纤维素钠、0.025kg硅酸钠，将以上物料装入球磨罐之后加水3.2kg，球磨处理4h，控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5，之后将料浆取出过80目筛，之后对料浆进行喷雾造粒，将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中，将模具和待烧物料置于窑炉中，1250℃左右高温烧成后制得轻质发泡陶瓷保温材料。
制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重为310kg/m3，导热系数在0.08w/(m·k)，抗压强度为3.5MPa。
采用上述方法制备的轻质发泡陶瓷保温材料，可以制成外保温墙体、间隔墙及隔音墙等。

Claims (7)

1.一种利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，该方法主要以煤矸石为原料，掺加一定质量的矿物原料和化工原料，经球磨混合处理、喷雾造粒、装模、1150～1250℃高温烧结后制得轻质发泡陶瓷保温材料，其容重在300～500kg/m3，导热系数在0.06～0.15w/(m·k),抗压强度为3～12MPa。
2.如权利要求1所述的利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，是通过下述工艺步骤实现的：
(1)将煤矸石与矿物原料、化工原料按质量百分比配料，其中煤矸石、矿物原料、化工原料以85％～95％:3％～14％:1％～5％的比例称量各种原料组分加入球磨机中，之后加入占物料总质量40～65％的水，球磨处理4h后料浆过80目筛；
(2)将步骤(1)中制得的料浆进行喷雾造粒处理，之后将造粒物料放入组合好的模具中，模具材质为堇青石莫来石材质；
(3)将步骤(2)中布置好的模具及待烧物料放入窑炉中，1150～1250℃高温烧成后制得新型高强度轻质发泡陶瓷保温材料；
上述矿物原料采用白炭黑、菱苦土、镁钙砂中的一种或多种；化工原料采用纯碱、羧甲基纤维素钠或硅酸钠中的一种或多种；球磨介质球为中铝球，球与物料的体积比为1:2～3。
3.如权利要求2所述的利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，是通过下述具体工艺步骤实现的：
称取4.25kg煤矸石、0.4kg白炭黑、0.25kg菱苦土、0.05kg纯碱、0.025kg羧甲基纤维素钠、0.025kg硅酸钠，将以上物料装入球磨罐之后加水2.6kg，球磨处理4h，控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5，之后将料浆取出过80目筛，之后对料浆进行喷雾造粒，将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中，将模具和待烧物料置于窑炉中，1150℃左右高温烧成后制得轻质发泡陶瓷保温材料，制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重为450kg/m3，导热系数在0.14w/(m·k)，抗压强度为7.5MPa。
4.如权利要求2所述的利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，是通过下述具体工艺步骤实现的：
称取4.3kg煤矸石、0.25kg白炭黑、0.25kg菱苦土、0.075kg镁钙砂、0.025kg纯碱、0.025kg羧甲基纤维素钠、0.025kg硅酸钠，将以上物料装入球磨罐之后加水2.8kg，球磨处理4h，控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5，之后将料浆取出过80目筛，之后对料浆进行喷雾造粒，将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中，将模具和待烧物料置于窑炉中，1180℃高温烧成后制得轻质发泡陶瓷保温材料，制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重为400kg/m3，导热系数在0.13w/(m·k)，抗压强度为6.3MPa。
5.如权利要求2所述的利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，是通过下述具体工艺步骤实现的：
称取4.5kg煤矸石、0.25kg白炭黑、0.15kg镁钙砂、0.05kg纯碱、0.025kg羧甲基纤维素钠、0.025kg硅酸钠，将以上物料装入球磨罐之后加水3kg，球磨处理4h，控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5，之后将料浆取出过80目筛，之后对料浆进行喷雾造粒，将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中，将模具和待烧物料置于窑炉中，1200℃左右高温烧成后制得轻质发泡陶瓷保温材料，制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重为350kg/m3，导热系数在0.125w/(m·k)，抗压强度为5.4MPa。
6.如权利要求2所述的利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，是通过下述具体工艺步骤实现的：
称取4.7kg煤矸石、0.1kg白炭黑、0.1kg菱苦土、0.1kg镁钙砂、0.05kg纯碱、0.025kg羧甲基纤维素钠、0.025kg硅酸钠，将以上物料装入球磨罐之后加水3.2kg，球磨处理4h，控制介质球与待磨物料体积比为1:2.5，之后将料浆取出过80目筛，之后对料浆进行喷雾造粒，将造粒物料放入组合好的堇青石莫来石材质模具中，将模具和待烧物料置于窑炉中，1250℃左右高温烧成后制得轻质发泡陶瓷保温材料，制得的轻质发泡陶瓷保温材料容重为310kg/m3，导热系数在0.11w/(m·k)，抗压强度为4.8MPa。
7.如权利要求2或3或4或5或6所述的利用煤矸石制备轻质发泡陶瓷保温材料的方法，采用上述方法制备的轻质发泡陶瓷保温材料，可以制成外保温墙体、间隔墙及隔音墙。
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