CN101962266B - 一种轻质高强微晶陶瓷保温板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质高强微晶陶瓷保温板，化学组分及含量为：SiO2(30％～75％)、Al2O3(5％～20％)、CaO(1％～20％)、MgO(1％～15％)、Fe2O3+FeO(1％～10％)、Na2O+K2O+Li2O(1％～10％)、晶核剂(1％～8％)，所有百分数为重量百分比。该保温板在制备的时候先将废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂混合，经球磨、压滤、造粒、陈腐后，直接将粉料铺满耐火模具并刮平入窑；经高温烧结、快速冷却、核化处理、快速升温与晶化处理，之后再次冷却、退火处理制得制品。本发明轻质高强微晶陶瓷保温板的平均粒径在0.5-5um，晶粒密集、分布均匀、发育良好。

Description

一种轻质高强微晶陶瓷保温板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑保温材料的技术领域，特别是一种轻质高强微晶陶瓷保温板及其制备方法。
背景技术
当前，从我国多年实施节能建筑政策的实践过程来看，在取得重大经济效应和社会效益的同时，也暴露出令人十分担忧的问题，其中最突出的当属墙体节能材料。以聚苯板、聚氨酯为代表的有机类外墙保温材料，因其易燃、易老化和有毒等问题直接危及到人的生命安全和社会稳定。无机类墙体保温材料与有机类保温材料相比在耐火性、耐腐蚀性、稳定性和节能环保等方面的优势十分突出，正逐渐用于替代有机类保温材料(王美君.建筑中最常用的保温隔热材料[J].砖瓦世界，2005(1)：48)。
中国专利申请CN 101597178A提出利用粉煤灰制备泡沫陶瓷保温板，将过筛后的粉煤灰除铁，与钾长石、高岭土和氧化铈湿磨混匀、干燥，压坯后放入电炉内烧结即制得制品。中国专利申请CN 101139200A公开了一种新型墙体轻质保温材料，其将氧化镁或氢氧化镁、珍珠岩、粉煤灰或碳酸钙等原料中加入硫酸亚铁等改性剂，制得保温性能好、含水率小的保温材料。
此类陶瓷保温板虽然具有气孔率高、导热系数低的特点，但是其陶瓷的晶化程度低，导致制品的机械强度偏低，吸水率高，耐磨性差，严重影响到制品的应用场合和使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻质高强微晶陶瓷保温板及其制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种轻质高强微晶陶瓷保温板，化学组分及含量为：SiO2(30％～75％)、Al2O3(5％～20％)、CaO(1％～20％)、MgO(1％～15％)、Fe2O3+FeO(1％～10％)、Na2O+K2O+Li2O(1％～10％)、晶核剂(1％～8％)，所有百分数为重量百分比。
一种制备轻质高强微晶陶瓷保温板的方法，是将废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂混合，经球磨、压滤、造粒、陈腐后，直接将粉料铺满耐火模具并刮平入窑；经高温烧结、快速冷却、核化处理、快速升温与晶化处理，之后再次冷却、退火处理制得制品。
本发明与现有技术相比，其显著优点：1)采用该方法制备的微晶陶瓷保温板不仅具有防火保温、隔热隔音、抗冻抗渗等综合特性，而且其抗压强度高，耐磨、耐腐蚀，可用于建筑外墙整体防水、阻火、保温工程。2)本发明轻质高强微晶陶瓷保温板的平均粒径在0.5-5um，晶粒密集、分布均匀、发育良好。与同密度玻化陶瓷板相比，其抗压强度提高15-35％，耐磨性提高10-30％，吸水性大幅度降低，具有良好的综合性能和使用性能，广泛应用于化工、电力、冶金、建筑等行业，取代进口产品。
具体实施方式
本发明的一种轻质高强微晶陶瓷保温板，化学组分及含量为：SiO2(30％～75％)、Al2O3(5％～20％)、CaO(1％～20％)、MgO(1％～15％)、Fe2O3+FeO(1％～10％)、Na2O+K2O+Li2O(1％～10％)、晶核剂(1％～8％)，所有百分数为重量百分比。上述晶核剂为贵金属氧化物、氟化物、磷酸盐中的一种或两种及以上的混合。
一种制备轻质高强微晶陶瓷保温板的方法是将废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂混合，经球磨、压滤、造粒、陈腐后，直接将粉料铺满耐火模具并刮平入窑；经高温烧结、快速冷却、核化处理、快速升温与晶化处理，之后再次冷却、退火处理制得制品。该制品是以透辉石为主晶相，硅灰石为次晶相及少量其它杂相的轻质高强微晶陶瓷。
上述废矿物的化学组分及含量为：SiO2(30％～75％)、Al2O3(5％～20％)、CaO(1％～20％)、MgO(1％～15％)、Fe2O3+FeO(1％～10％)、Na2O+K2O+Li2O(1％～10％)、晶核剂(1％～8％)，所有百分数为重量百分比。上述晶核剂为贵金属氧化物、氟化物、磷酸盐中的一种或两种及以上的混合。在高温烧结时，烧结最高温度为1100-1250℃，保温时间20-120分钟。在快速冷却时冷却速度400℃/小时-MAX。核化处理温度为600-680℃，保温20-90分钟。快速升温与晶化处理时是将核化处理后的熔融液迅速升温至720-800℃，升温速度400℃/小时-MAX，保温20-90分钟。再次冷却是将晶化后熔融的玻璃液需迅速冷却至450-550℃，冷却速度200℃/小时-MAX。上述窑炉可以是隧道窑、辊道窑、倒焰窑、多孔推板窑等中的任一种。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例一
按化学成分：SiO2(32％)、Al2O3(20％)、CaO(10％)、MgO(10％)、Fe2O3+FeO(10％)、Na2O+K2O+Li2O(10％)、选取废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂TiO2(8％)混合、经球磨、压滤、造粒、陈腐，放入耐火模具铺满刮平，经高温烧结，烧结最高温度为1110-1130℃，保温时间30分钟；迅速转入600-630℃窑炉进行核化处理，冷却速度500℃/小时，核化温度为600-630℃，保温40分钟；迅速升温至720-750℃进行晶化处理，升温速度500℃/小时，保温50分钟，再次冷却至450-550℃，冷却速度200℃/小时，最后随炉冷却制得轻质高强微晶陶瓷保温板。与同密度玻化陶瓷板相比，制品平均粒径2.5um，抗压强度提高16％，耐磨性提高15％，吸水性降低10％。
实施例二
按化学成分：SiO2(56％)、Al2O3(10％)、CaO(8％)、MgO(5％)、Fe2O3+FeO(6％)、Na2O+K2O+Li2O(10％)、选取废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂CaF2(5％)混合、经球磨、压滤、造粒、陈腐，放入耐火模具铺满刮平，经高温烧结，烧结最高温度为1140-1180℃，保温时间30分钟；迅速转入630-660℃窑炉进行核化处理，冷却速度550℃/小时，核化温度为640-670℃，保温60分钟；迅速升温至750-780℃进行晶化处理，升温速度550℃/小时，晶化温度为750-780℃，保温60分钟，再次冷却至450-550℃，冷却速度300℃/小时，最后随炉冷却制得轻质高强微晶陶瓷保温板。与同密度玻化陶瓷板相比，制品平均粒径4.1um，抗压强度提高23％，耐磨性提高20％，吸水性降低15％。
实施例三
按化学成分：SiO2(60％)、Al2O3(18％)、CaO(5％)、MgO(3％)、Fe2O3+FeO(6％)、Na2O+K2O+Li2O(6％)、选取废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂TiO2(1.5％)+ZrO2(2％)混合、经球磨、压滤、造粒、陈腐，放入耐火模具铺满刮平，经高温烧结，烧结最高温度为1200-1250℃，保温时间25分钟；迅速转入620-650℃窑炉进行核化处理，冷却速度450℃/小时，核化温度为620-650℃，保温50分钟；迅速升温至740-760℃进行晶化处理，升温速度600℃/小时，晶化温度为740-760℃，保温45分钟，再次冷却至450-550℃，冷却速度400℃/小时，最后随炉冷却制得轻质高强微晶陶瓷保温板。与同密度玻化陶瓷板相比，制品平均粒径3.2um，抗压强度提高25％，耐磨性提高19％，吸水性降低17％。
实施例四
按化学成分：SiO2(65％)、Al2O3(15％)、CaO(6％)、MgO(2％)、Fe2O3+FeO(2％)、Na2O+K2O+Li2O(6％)、选取废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂TiO2(4％)混合、经球磨、压滤、造粒、陈腐，放入耐火模具铺满刮平，经高温烧结，烧结最高温度为1130-1150℃，保温时间30分钟；迅速转入600-630℃窑炉进行核化处理，冷却速度500℃/小时，核化温度为600-630℃，保温40分钟；迅速升温至720-750℃进行晶化处理，升温速度500℃/小时，晶化温度为720-800℃，保温50分钟，再次冷却至450-550℃，冷却速度450℃/小时，最后随炉冷却制得轻质高强微晶陶瓷保温板。与同密度玻化陶瓷板相比，制品平均粒径2.5um，抗压强度提高18％，耐磨性提高21％，吸水性降低14％。
实施例五
按化学成分：SiO2(75％)、Al2O3(15％)、CaO(2％)、MgO(2％)、Fe2O3+FeO(1％)、Na2O+K2O+Li2O(4％)、选取废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂TiO2(1％)混合、经球磨、压滤、造粒、陈腐，放入耐火模具铺满刮平，经高温烧结，烧结最高温度为1150-1170℃，保温时间30分钟；迅速转入600-630℃窑炉进行核化处理，冷却速度500℃/小时，核化温度为600-630℃，保温40分钟；迅速升温至720-750℃进行晶化处理，升温速度500℃/小时，晶化温度为720-800℃，保温50分钟，再次冷却至450-550℃，冷却速度350℃/小时，最后随炉冷却制得轻质高强微晶陶瓷保温板。与同密度玻化陶瓷板相比，制品平均粒径2.5um，抗压强度提高16％，耐磨性提高19％，吸水性降低16％。

Claims (9)

1.一种轻质高强微晶陶瓷保温板，其特征在于，化学组分及含量为：SiO230％～75％、Al2O35％～20％、CaO 1％～20％、MgO 1％～15％、Fe2O3+FeO 1％～10％、Na2O+K2O+Li2O 1％～10％、晶核剂1％～8％，所有百分数为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的轻质高强微晶陶瓷保温板，其特征在于，晶核剂为贵金属氧化物、氟化物、磷酸盐中的一种或两种及以上的混合。
3.一种制备权利要求1所述轻质高强微晶陶瓷保温板的方法，其特征在于，将废矿物、发泡剂、烧结改性剂混合破碎，与晶核剂混合，经球磨、压滤、造粒、陈腐后，直接将粉料铺满耐火模具并刮平入窑；经高温烧结、快速冷却、核化处理、快速升温与晶化处理，之后再次冷却、退火处理制得制品。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，晶核剂为贵金属氧化物、氟化物、磷酸盐中的一种或两种及以上的混合。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在高温烧结时，烧结最高温度为1100-1250℃，保温时间20-120分钟。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在快速冷却时冷却速度400℃/小时-MAX。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，核化处理温度为600-680℃，保温20-90分钟。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，快速升温与晶化处理时是将核化处理后的熔融液迅速升温至720-800℃，升温速度400℃/小时-MAX，保温20-90分钟。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，再次冷却是将晶化后熔融的玻璃液需迅速冷却至450-550℃，冷却速度200℃/小时-MAX。
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