專利名稱：一種輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所提供的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料，屬于新型墻體材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用鐵尾礦等固體廢棄物制備的輕質(zhì)輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，但各種資源和能源卻日趨緊缺，大氣污染、水污染和土地污染等日益嚴(yán)重，節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境已成我們必須面對(duì)的緊要問(wèn)題。隨著人民生活水平的提高，住宅的需求量進(jìn)一步增加，每年新建房屋面積高達(dá)17 18億平方米，超過(guò)所有發(fā)達(dá)國(guó)家每年建成建筑面積的總和，物耗水平相較發(fā)達(dá)國(guó)家，鋼材高出10% 25%，每立方米混凝土多用水泥80公斤，污水回用率僅為25%。國(guó)民經(jīng)濟(jì)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，推行建筑節(jié)能勢(shì)在必行、迫在眉睫。而在礦山領(lǐng)域，排放的礦山廢渣量已達(dá)50 60億t，并且每年以3 4億t的速度增長(zhǎng)，而綜合利用率不到20%。同時(shí)隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，鐵礦石的開(kāi)采量不斷增加，選礦廠排出的鐵尾礦越來(lái)越多。大量尾礦的長(zhǎng)期堆積不僅占用土地，而且還造成環(huán)境污染。因鐵尾礦化學(xué)成分接近建筑用陶瓷材料、玻璃、磚瓦等所需要的成分，用鐵尾礦做原料制作各種建材產(chǎn)品，成本較低，尾礦利用率高，用量大，既利用了廢物，減少了環(huán)境污染， 又節(jié)約了大量土地。多孔材料顯著是具有較高的氣孔率和較低的基體導(dǎo)熱系數(shù)，具有很好的隔熱保溫效果，所以多孔材料現(xiàn)今越來(lái)越多地大量應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。因此從環(huán)保和節(jié)能兩方面來(lái)看， 利用尾礦、固體廢棄物等工業(yè)廢渣制備的多孔材料，可作為建筑物隔熱保溫的理想材料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是利用一種利用鐵尾礦等固體廢棄物制備的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料，該產(chǎn)品有高效利用固體廢棄物、節(jié)約土地資源、保溫隔熱效果好、防水防火、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的制備采用以下的技術(shù)方案一種輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料，其特征在于其組分及其組分含量按質(zhì)量比計(jì)為固體廢棄物粘結(jié)劑助熔劑增韌劑發(fā)泡劑= I O. 58 I. 7 O. 18 O. 56 O. 04 O. 24 O. 02 O. 03經(jīng)混合燒結(jié)而成，所述的粘結(jié)劑為頁(yè)巖，所述助熔劑為長(zhǎng)石，所述的增韌劑為云母，所述的發(fā)泡劑為熱分解型復(fù)合發(fā)泡劑，其由磷酸鈣、煤粉和碳酸鈣按質(zhì)量比I : I : 3的混合物。按上述方案，所述的固體廢棄物為鐵尾礦與煤矸石、舊磚瓦、陶瓷粉末、碎玻璃廢洛中的任意一種或多種混合磨細(xì)而成，其粒徑為O. 07 O. 15mm,其中鐵尾礦占固體廢棄物總質(zhì)量的55 90%。按上述方案，所述的頁(yè)巖的粒徑在O. 15mm以下。按上述方案，所述的發(fā)泡劑的粒徑小于O. 075mm。按上述方案，所述的長(zhǎng)石與云母二者混合時(shí)質(zhì)量比為長(zhǎng)石云母=1:0.5
輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟按質(zhì)量比計(jì)為固體廢棄物粘結(jié)劑助熔劑增韌劑發(fā)泡劑=I O. 58 1.7 O. 18 O. 56 O. 04 O. 24 O. 02 O. 03取固體廢棄物、粘結(jié)劑、助熔劑、增韌劑和發(fā)泡劑，備用，將固體廢棄物磨細(xì)至粒徑約為O. 07 O. 15mm，再與粘結(jié)劑、助熔劑、增稠劑、發(fā)泡劑混合，并向混合均勻后的原材料中加入原材料總質(zhì)量的7 16%水造粒，置于SiC或者Al2O3 耐火模具中在設(shè)定的燒成制度下燒成I 4小時(shí)，冷卻后制得輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料。按上述方案，所述的燒成制度為低于400°C，升溫速率為3 5°C /min ;400°C 900°C，升溫速率為5 10°C /min ;900°C 燒成溫度，升溫速率為I 5°C /min，并于燒成溫度下保溫I 4小時(shí)，所述的燒成溫度為1080 1160°C。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要的優(yōu)點(diǎn)(I)所用鐵鐵尾礦與煤矸石、舊磚瓦、陶瓷末、碎玻璃等皆為固體廢棄物，不僅可以使資源得到循環(huán)利用，減少?gòu)U棄物對(duì)環(huán)境的污染，而且可以節(jié)約大量土地資源；具有良好的保溫隔熱性能，具有良好的防水、防火、高耐久性等特點(diǎn)；(2)本發(fā)明所提供的多孔保溫隔熱材料采用熱分解型發(fā)泡劑，使燒結(jié)制品在高溫?zé)Y(jié)時(shí)產(chǎn)生大量的密閉微孔，熱震性能好，該燒結(jié)制品可由發(fā)泡劑的添加量和溫度制度控制制品的體積密度和氣孔的大小及分布，可進(jìn)一步調(diào)整導(dǎo)熱系數(shù)和材料的強(qiáng)度；(3)本發(fā)明所提供的多孔保溫隔熱材料抗壓強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)低，體積密度小，還具有防火阻燃、防水抗?jié)B、易于施工等特點(diǎn)。所制得的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料的孔隙率為 33. 62 48. 29 % %，平均導(dǎo)熱系數(shù)為O. 09 O. 16ff/m · K,體積密度為500 1450Kg/m3， 抗壓強(qiáng)度為5 14Mpa，其余各項(xiàng)指標(biāo)也能滿足GB 13544-2000和GB6566-2001的要求。
圖I為本發(fā)明輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料的結(jié)構(gòu)截面圖；圖2為本發(fā)明的XRD衍射圖譜。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例I :將鐵尾礦等固體廢棄物、頁(yè)巖、長(zhǎng)石、云母、發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為 I 1.3 O. 4 O. 2 O. 03混合并攪拌均勻，加入原材料總質(zhì)量的14%水造粒，陳化I天， 獲得適宜的可塑性后放入SiC耐火模具中，在1100°C下燒成2小時(shí)左右，可得到導(dǎo)熱系數(shù)為 O. 127ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為9. 6MPa，密度為1023g/cm3，其余各項(xiàng)指標(biāo)也滿足GB13544-2000 和GB6566-2001要求的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料。其中，發(fā)泡劑的粒徑小于O. 075mm,其余固體原料的粒徑小于O. 15mm;所述固體廢棄物為鐵尾礦、煤矸石與舊磚瓦按照質(zhì)量比 25 : 3 : 2組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為5°C/min ;400°C 900°C，升溫速率為 IO0C /min ；900°C~ 1100°C，升溫速率為 3°C /min，并于 1100°C保溫 2 小時(shí)。其余原料的化學(xué)分析見(jiàn)表1-3，制品的物理性能見(jiàn)附表4，圖2所示為不同燒結(jié)溫度下制得樣品的XRD圖譜，由圖可看出，樣品中的主要物相為石英、斜長(zhǎng)石和少量赤鐵礦。 其中，隨燒結(jié)溫度的升高，石英、斜長(zhǎng)石及赤鐵礦對(duì)應(yīng)的峰強(qiáng)度有所下降，說(shuō)明三種礦物含量隨燒結(jié)溫度的升高而減少。由于沒(méi)有新的物相產(chǎn)生，分析其原因可能是隨燒結(jié)溫度的升高礦物熔融產(chǎn)生更多的液相。實(shí)施例2 將鐵尾礦等固體廢棄物、頁(yè)巖、長(zhǎng)石、云母、發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為 I I. I O. 25 O. 12 O. 025混合并攪拌均勻，加入原材料總質(zhì)量的15%水造粒，獲得適宜的可塑性后使放入SiC模具中，在1110°C下燒成3小時(shí)左右，可得到導(dǎo)熱系數(shù)為 O. 114ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為8. 3MPa，密度為942g/cm3，其余各項(xiàng)指標(biāo)也滿足GB13544-2000 和GB6566-2001要求的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料。其中，發(fā)泡劑的粒徑小于O. 075mm,其余固體原料的粒徑小于O. 15mm;所述固體廢棄物為鐵尾礦、煤矸石與舊磚瓦按照質(zhì)量比 14 3 3組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為5°C/min ;400°C 900°C，升溫速率為10°C /min ;900°C 1110°C，升溫速率為4°C /min，并于1110°C保溫3小時(shí)。其余原料的化學(xué)分析見(jiàn)表1-3。實(shí)施例3 將鐵尾礦等固體廢棄物、頁(yè)巖、長(zhǎng)石、云母、發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為 I I. 2 O. 2 O. 15 O. 03混合并攪拌均勻，加入原材料總質(zhì)量的15%水造粒，獲得適宜的可塑性后使放入SiC模具中，在1120°C下燒成2小時(shí)左右，可得到導(dǎo)熱系數(shù)為 O. 099ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為7. 5MPa，密度為829g/cm3，其余各項(xiàng)指標(biāo)也滿足GB13544-2000 和GB6566-2001要求的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料。其中，發(fā)泡劑的粒徑小于O. 075mm，其余固體原料的粒徑小于O. 15mm ;所述固體廢棄物為鐵尾礦、煤矸石與碎玻璃按照質(zhì)量比 16 3 2組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為5°C/min ;400°C 900°C，升溫速率為10°C /min ;900°C 1120°C，升溫速率為3°C /min，并于1120°C保溫2小時(shí)。其余原料的化學(xué)分析見(jiàn)表1-3。實(shí)施例4 將鐵尾礦等固體廢棄物、頁(yè)巖、長(zhǎng)石、云母、發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為 I O. 7 O. 2 O. I O. 02混合并攪拌均勻，加入原材料總質(zhì)量的14%水造粒，獲得適宜的可塑性后使放入SiC模具中，在1130°C下燒成3小時(shí)左右，可得到導(dǎo)熱系數(shù)為 O. 108ff/m ·Κ，抗壓強(qiáng)度為6. 9MPa，密度為695g/cm3，其余各項(xiàng)指標(biāo)也滿足GB13544-2000和 GB6566-2001要求的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料。其中，發(fā)泡劑的粒徑小于O. 075mm，其余固體原料的粒徑小于O. 15mm ;所述固體廢棄物為鐵尾礦、舊磚瓦按照質(zhì)量比17 3組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為50C /min ;400°C 900°C，升溫速率為8V /min ;900°C 1130°C，升溫速率為5°C /min，并于1130°C保溫3小時(shí)。其余原料的化學(xué)分析見(jiàn)表1_3。實(shí)施例5 將鐵尾礦等固體廢棄物、頁(yè)巖、長(zhǎng)石、云母、發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為 I 1.3 0.4 O. 23 O. 03混合并攪拌均勻，加入原材料總質(zhì)量的14%水造粒，獲得適宜的可塑性后使放入SiC模具中，在1140°C下燒成3小時(shí)左右，可得到導(dǎo)熱系數(shù)為 O. 119ff/m · K，抗壓強(qiáng)度為5. 6MPa，密度為560g/cm3，其余各項(xiàng)指標(biāo)也滿足GB13544-2000 和GB6566-2001要求的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料。其中，發(fā)泡劑的粒徑小于O. 075mm，其余固體原料的粒徑小于o. 15mm;所述固體廢棄物為鐵尾礦、煤矸石與舊磚瓦按照質(zhì)量比 13 5 2組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為5°C/min;400°C 900°C，升溫速率 為9°C /min ；900°C 1140°C，升溫速率為4°C /min，并于1140°C保溫3小時(shí)。其余原料的 化學(xué)分析見(jiàn)表1-3附表表1鐵尾礦的化學(xué)分析/Wt %
SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O MgO CaO57.10 16.26~8 0441 ““2M1.64表2煤矸石的化學(xué)分析/Wt %
化學(xué)成分 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O煤石干石 13.32 55.50 18.15 5.42 3.38 1.23 0.64 1.67 0.64表3舊磚瓦的化學(xué)分析/Wt%
化學(xué)成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O R2O舊磚瓦 21.74 5.06 3.56 66.6 0.88 0.81 0.55 0.05 0.41表4制品的物理性能
項(xiàng)目導(dǎo)熱系數(shù)/W/nvK抗壓強(qiáng)度/MPa體積密度/ g/cm3
實(shí)施例 10.1279.61023
實(shí)施例 20.1148.3942
實(shí)施例 30.0997.5829
實(shí)施例 40.1086.9695
實(shí)施例 5_0.119_16_560
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料，其特征在于其組分及其組分含量按質(zhì)量比計(jì)為固體廢棄物粘結(jié)劑助熔劑增韌劑發(fā)泡劑=1 :0. 58 I. 7 :0. 18 O. 56 :0. 04 O. 24 :0. 02 O. 03 經(jīng)混合燒結(jié)而成，所述的粘結(jié)劑為頁(yè)巖，所述助熔劑為長(zhǎng)石，所述的增韌劑為云母，所述的發(fā)泡劑為熱分解型復(fù)合發(fā)泡劑，其由磷酸鈣、煤粉和碳酸鈣按質(zhì)量比I :1 3的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料，其特征是所述的固體廢棄物為鐵尾礦與煤矸石、舊磚瓦、陶瓷粉末、碎玻璃廢渣中的任意一種或多種混合磨細(xì)而成，其粒徑為O.07、. 15mm，其中鐵尾礦占固體廢棄物總質(zhì)量的55 90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料，其特征是所述的頁(yè)巖的粒徑在O.15mm 以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料，其特征是所述的發(fā)泡劑的粒徑小于 O. 075mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料，其特征是所述的長(zhǎng)石與云母二者混合時(shí)質(zhì)量比為長(zhǎng)石:云母=1 0. 5" . 5。
6.權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟按質(zhì)量比計(jì)為固體廢棄物粘結(jié)劑助熔劑增韌劑發(fā)泡劑=1 :0. 58 I. 7 :0. 18 O. 56 O.04、. 24 :0. 02、. 03取固體廢棄物、粘結(jié)劑、助熔劑、增韌劑和發(fā)泡劑，備用，將固體廢棄物磨細(xì)至粒徑約為O. 07、. 15_，再與粘結(jié)劑、助熔劑、增稠劑、發(fā)泡劑混合，并向混合均勻后的原材料中加入原材料總質(zhì)量的疒16%水造粒，置于SiC或者Al2O3耐火模具中在設(shè)定的燒成制度下燒成廣4小時(shí)，冷卻后制得輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料制備方法，其特征在于所述的燒成制度為低于400°C，升溫速率為3 5。。/min ；400°C 900°C，升溫速率為5 10。。/min ； 900 0C 燒成溫度，升溫速率為f5°C /min，并于燒成溫度下保溫廣4小時(shí)，所述的燒成溫度為 108(Tll60°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用鐵尾礦等固體廢棄物制備的輕質(zhì)輕質(zhì)多孔保溫隔熱材料及其制備方法，其組分及其組分含量按質(zhì)量比計(jì)為固體廢棄物粘結(jié)劑助熔劑增韌劑發(fā)泡劑=10.58~1.70.18~0.560.04~0.240.02~0.03經(jīng)混合燒結(jié)而成。本發(fā)明可由發(fā)泡劑的添加量和溫度制度控制制品的體積密度和氣孔的大小及分布，具有利用固體廢棄物、節(jié)約資源、保溫隔熱、輕質(zhì)耐用、防火阻燃、防水耐腐蝕、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B09B3/00GK102584321SQ20121000649
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者宋雪峰, 李相國(guó), 肖慧, 蹇守衛(wèi), 馬保國(guó), 黃健 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)