CN102515543A

CN102515543A - 一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法

Info

Publication number: CN102515543A
Application number: CN2011104469679A
Authority: CN
Inventors: 赵保华; 邹辞阳; 赵玉岭; 梁东成
Original assignee: ZIBO YUJING NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZIBO YUJING NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，利用资源丰富的黄河泥沙为主要原料，生产微晶泡沫保温板材的方法，辅助原料主要有钙石粉、工业碳酸钡、工业纯碱、工业硼砂、工业氧化铝、氧化锌及澄清剂等，本发明中微晶泡沫保温板材具有优异的物理化学性能，绿色环保，且其生产工艺过程中比较适合工业流水线工艺流程，原料丰富，成本低，晶化发泡时间短，生产效率高，节省能源，资源综合有效利用等特点。

Description

一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法

技术领域：

本发明中微晶泡沫保温板材是一种硅酸盐制品，属于建筑建材行业产品，特别是涉及一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法。

背景技术：

1、我国黄河泥沙的现况

黄河孕育了中华文明，被喻为中华民族的母亲河，黄河是世界上含沙量最大的河流，素有“斗水七沙”之称，但是一直以来，黄河泥沙泛滥，成为了最主要的灾害之一，由于水少沙多，径流年内多集中于汛期，泥沙大量淤积，河道年均升高10厘米左右，河床高于背河地面4-6米，设计洪水位高出背河地面8-10米，“地上悬河”形势严峻。在山东河南等下游地区多沙河流中下游地区泥沙的淤积降低了江河的泄洪能力，需不断加高加固防洪堤，大大增加了防洪工程的费用。如果将进入黄河下游的泥沙堆积成1米见方的大堤，可绕赤道27圈，即使只使用淤积在河床的泥沙，也可绕赤道近7圈。由此可见，黄河泥沙危害严重，但资源也非常丰富，资源量巨大，可以说是取之不尽。因此黄河泥沙的综合开发利用在治理黄河中有可观的社会、经济、环境等效益。

黄河泥沙危害严重，但同时也是一种可以广泛利用的资源，兼具灾害性和资源性的双重属性。随着我国建筑市场的扩大、生产技术的进步和土地资源、矿产资源的减少，黄河泥沙作为一种特殊的自然资源，其利用逐步得到了发展。黄河泥沙可就近利用，变害为宝，服务于以建筑市场为主的社会经济各部门，既节约了其它相关资源，又处理了黄河泥沙、改善了居住环境，有利于建设资源节约型社会，并在一定程度上缓解黄河水少沙多的局面，具有较大的社会效益、环境效益和经济效益。

发现并利用黄河泥沙资源的使用价值，是黄河泥沙除害兴利的一条重要途径，从有利的方面讲大大推动了泥沙资源化的进程，真正把黄河泥沙的管理纳入法制化轨道，保障泥沙资源合理开采、利用。大力开展跨学科的黄河泥沙应用技术研究，让黄河泥沙这一矿产资源能够在建筑、材料等领域得到充分的开发利用，为社会经济和生态环境服务，既节约了相关资源，又处理了黄河泥沙，具有较大的效益，应采取措施促进黄河泥沙的利用，实现泥沙的灾害性向资源性的转化。

经过大量的研究，根据对黄河淤沙的物理力学检测分析，把黄河淤沙这种处理经济、简便的取之不尽的天然自然资源作为建筑材料是完全可能的，也是可行的。

黄河泥沙的综合利用问题是当今中国面临的资源综合利用开发难题之一。如果在沿黄河流域各大城市中，基础设备和建筑建材仅板材应用的十分之一均采用该种绿色环保材料，则每年可处理黄河泥沙近亿吨，此举不但节约了矿山开采，而且美化的城市环境，提高和大大改善的人民的生活水平，同时为社会劳动就业解决了部分难题，为黄河治理提供了基金，达到取之黄河，用于黄河的目的。这项技术的研发和应用为发展循环经济探索出一条资源节约的长效机制,实现了企业、社会环境、经济效益的共赢之路，为我国黄河泥沙建设资源节约型、环境友好型企业奠定了基础，对黄河泥沙的综合利用具有重要的深远意义。

、泡沫玻璃和微晶泡沫保温板材

泡沫玻璃亦称多孔玻璃，是以废玻璃、云母、粉煤灰、珍珠岩等富含玻璃相物质的基料中，加入适量发泡剂、改性剂并粉碎混匀，于特定模具中经预热、熔融、发泡、冷却、退火等制成的一种内部具有大量均匀气孔的多孔材料。泡沫玻璃生产应用，部分解决了废玻璃、粉煤灰等生活垃圾及工业废渣合理利用问题，同时为建筑工程行业提供了一种性能优异的轻质材料，在一定程度上减缓了环境污染，起到了环保的作用，具有良好社会效益和经济效益的环保型建材。

我国泡沫玻璃的研制开发比较晚，直到80 年代，国内一些科技人员开始使用废玻璃开发生产泡沫玻璃，并取得一定的成果，在这30多年发展过程中，中国发展和研制了多种泡沫玻璃制品，但整体上泡沫玻璃普遍存在着机械强度低、抗热冲击性差等质量问题，大大限制了其在建筑装饰和保温隔热上的广泛应用，致使国内泡沫玻璃产业发展缓慢，加大科研投资力度，进一步提高泡沫玻璃产品的理化性能，拓展其应用范围，是目前亟待需要解决问题和今后研究开发的趋势。

泡沫玻璃在国外早已有广泛应用，并在许多领域发挥了积极的作用，尤其是在建筑业上。在欧、美、日等地区及国家泡沫玻璃已被大量生产和广泛应用，其中美国、俄罗斯、英国、匈牙利、法国、捷克、日本、德国等玻璃工业发达国家已成为泡沫玻璃主要的生产、消费、出口大国，这些国家在泡沫玻璃研究开发生产中积累了许多经验和技术成果，而且生产工艺亦在不断的完善和发展。近几十年来，世界各国又发展了彩色吸音泡沫玻璃、叠层泡沫玻璃、抗热辐射泡沫玻璃、建筑保温泡沫玻璃等等。国内生产泡沫玻璃虽然普遍以工业废玻璃为主要原料，成本较低，利于环境保护，但由于机械强度低、抗热冲击性差的缺点，局限其作为多功能材料和墙体材料普及应用，同时也为今后相关科技人员明确了方向。

泡沫玻璃和微晶玻璃具有各自优良性能，兼具二者优点的一种新型建筑材料便是微晶泡沫保温板材，微晶泡沫保温板材是一种其内部具有玻璃相、晶体相和均布大量微小气泡体等复相固体材料。

微晶泡沫保温板材是一种新型绿色环保型墙体材料，它是一种在玻璃体中布满无数微小均匀连通或密封气孔和具有特定结构形状晶体相的轻质、高强度复相固体材料，其特征密度小、强度高、导热系数小、防火、无毒、不具放射性、耐腐蚀、可加工等，具有保温、隔热、吸声、防潮、防火等优良性能。比较传统用砖具有重量轻、高强度、隔热保温、吸音防噪等性质，属于节能环保性材料，大大提高建筑物质量，减轻自重，降低建筑物基础造价，是一种目前所知最为理想的替代材料。

微晶泡沫保温板材是一种性能优越的保温、隔热、吸声、防潮、防火、质轻高强的新型环保建筑材料，它具有机械强度高、导热系数小、热工性能稳定、抗燃、不变形、耐用、耐温、抗腐、抗氧化、耐酸碱、无毒、无放射性、易加工等优良的理化性能，以其耐久性、安全性、可靠性、良好的化学稳定性，在节能保温、吸声防噪、耐腐防潮、耐热、抗冻、高温隔热、低温保温、防潮工程、吸音工程等领域中占据着越来越重要的地位，而其用作一种新型建筑墙体材料，将节能、环保、安全、装饰等多重功能同时并存，属于国家提倡鼓励和支持的产业，具有广阔的市场发展前景。

微晶泡沫保温板材采用清洁的生产技术，生产过程中不产生污染物，烧成温度低，能耗低，生产效率高，并可大量利用矿产碎荒料作为生产所需原料，变废为宝，节省自然资源，相信微晶泡沫玻璃板将会以其独特优越理化性能和“安全、健康、卫生”的生态环保理念会被广泛应用于人们日常生活中各个方面。

发明内容：

本发明一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法的目的，就是针对上述问题提供一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，利用黄河泥沙为主要原料，利用Al₂O₃ - CaO - SiO₂晶相图，按照特定的配方，把几种原料称量混合，搅拌均匀后连续均匀地投入熔化窑炉中，从熔化窑炉出料口流出玻璃液料柱直接用冷水水淬成颗粒熔块料，利用烘干线烘干颗粒熔块料后，用粉碎设备进行粉碎成30～200目细度的料粉，然后加入定量的发泡剂，在混合机中混合均匀，利用简易的压制设备在模具中压制成型，连同模具一同放入晶化窑炉中按一定的温度制度进行快速晶化发泡热处理，出来脱模后的产品即为微晶泡沫保温板材毛坯板，然后进行磨抛切割处理，即为微晶泡沫保温板材。它选用黄河泥沙为主要原料，可以不用或少用金属氧化物，其产品颜色可以根据需要添加着色剂进行调整，该种工业化生产大大降低熔化温度，降低晶化和发泡温度，缩短晶化和发泡保温时间，提高劳动生产率，节省能源，进而大幅度地降低产品成本。

本发明一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，选用的黄河泥沙二氧化硅含量高达 75%，其它成分为氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾等，主要为非金属矿物，主要化学成分是无机的非金属硅铝酸盐、铁的氧化物、钙的氧化物，其中包括SiO₂、Al₂O_3、Fe₂O₃、FeO、CaO、Na₂O 、K₂O、MgO等，其化学成份为SiO₂74%, Al₂O₃10.2%, Fe₂O₃ 1.61% , CaO 1.2% , Na₂O 3.5% , K₂O1.8%等，它是高硅、高铝、高铁，对微晶泡沫保温板材组成比较有利。

本发明一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，其配方和生产工艺包括下列步骤：

1．混合原料：将原料以适宜的粒度、重量百分比按特定配方混合在一起，混拌均匀：

黄河泥沙粒度 0.08～0.7mm 50～78%

方解石粉粒度0.1～0.7mm 16～30%

碳酸钠 2～12%

硼砂 0～3%

氧化铝 0～4%

碳酸钡 1～5%

氧化锌 0～5%

澄清剂 0～1%

注：黄河泥沙中本身所含有的氧化铁、氧化亚铁等着色类氧化物比较多，一般不需要另外添加着色剂，这样就充分利用黄河泥沙中本身所含有的着色类氧化物作为着色剂；

2．高温熔化：将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度 1420～1550℃；

3．水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径 0～6 mm 的颗粒料；

4. 烘干粉碎：将上述颗粒料用烘干设备烘干，然后用粉碎设备粉碎成细度30～200目粉料；

5. 混合：将上述粉料直接送入混合设备中并加一定量的发泡剂，混合均匀，待用；

6．晶化和发泡热处理：将上述混合好的粉料装入模具内，放入晶化发泡窑炉内进行晶化和发泡热处理，晶化和发泡温度750～1050℃，晶化和发泡保温时间10～60分钟；

7．退火出窑：在晶化发泡窑内直接退火，退火至温度150～200℃，时间3～10小时，出窑冷却；

8．脱模：把模具内的半成品即微晶泡沫保温板材毛坯取出，放置微晶泡沫保温板材毛坯区域，待加工；

9．加工和包装：对微晶泡沫保温板材毛坯进行切磨、抛割加工处理，包装为成品，待售。

本发明的一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，其生产工艺分四大步：第一步生产出合格的微晶熔块料；第二步烘干粉碎后的粉料中加入定量发泡剂并混合均匀；第三步晶化发泡窑炉按特定温度制度，受控晶化和发泡出微晶泡沫保温板材；第四步是磨切割处理及包装。第一步就是把特定组成的原料搅拌混合均匀后，经输送设备和加料设备，连续不断地均匀投入熔化池炉内，出来的玻璃液料柱用冷水淬成颗粒料；第二步就是把这些颗粒料烘干并把烘干好微晶颗粒料利用粉碎设备，制成细度30～200目的微晶料粉，然后直接送入混合机中加入定量的发泡剂混合均匀；第三步根据生产产品厚度称量后，放入模具中并压制均匀，放入晶化发泡窑炉内按特定温度制度晶化发泡热处理，热处理完毕，脱模，得到微晶泡沫保温板材毛坯；第四步对微晶泡沫保温板材毛坯进行机械磨抛、切割等加工处理，经检验合格的产品，包装后即为微晶泡沫保温板材成品。本生产工艺特点是：一是微晶熔块的生产；二是制粉工艺；三是加入发泡剂混合均匀和装模，这一步决定了产品质量和规格，影响产品合格率，要求装模的粉料一定均匀；四是受控晶化和发泡热处理，即通过特定的温度制度控制微晶体大小、发泡量及其尺寸，进而决定了微晶泡沫保温板材性能，是最为关键的一步，采用快速烧成工艺，与普通通体微晶板材和普通泡沫玻璃极为不同；五是磨抛切割处理，由于产品重量比较轻，便于运输，比较适合于自动化流水作业生产线。

附图说明：图1为本发明一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法流程图。由原料1、混合输送2、熔化3 、水淬4、烘干5 、粉磨6、发泡剂7、搅拌混合8、称量入模9、晶化和发泡热处理10、退火11、脱模毛坯12、切磨13、检验14、包装15、成品16组成。

用本发明方法生产的微晶泡沫保温板材，其内部结构是由玻璃相、晶体和气孔三部分组成，结构主晶相主要为β—硅灰石，主晶相含量占15～50％，玻璃相、晶体相和大量微小气孔交织在一起，大大提高了材料的机械强度，拓展了普通泡沫玻璃应用局限性，该种微晶泡沫保温板材的理化性能指标：

容重：820～1350 kg/m³ 吸水率：3～22 vol%

抗压强度：7～42 MPa 抗折强度：5～38 MPa

耐热温度：450～820 ℃ 导热系数:0.1～0.5 W/m·k

本发明一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，利用资源丰富的黄河泥沙为主要原料，可不用和少用金属氧化物，大大降低原料成本，微晶化和发泡过程同时进行，然后直接进入退火工艺，可连续生产，从而提高生产效率，产量提高，节省能源，提高企业经济效益。

具体实施方式

下面结合实施例做进一步描述。

实施例一

黄河泥沙 55% 方解石粉 27.6% 氧化铝 0.4%

碳酸钡 5.2% 碳酸钠 8.5% 硼砂 1.8%

氧化锌 1.2% 澄清剂 0.3%

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1520℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，用烘干设备烘干后，直接粉碎成细度40目微晶粉料，然后送入混合设备中，并加入一定量的发泡剂，混合均匀，称重装模，放入晶化发泡窑炉内加热至 980℃进行受控微晶化和发泡热处理，晶化发泡保温时间20分钟，然后直接退火缓慢冷却，冷却至150℃，时间8小时，出窑后经脱模、磨抛、切割得到浅青褐色微晶泡沫保温板材。

实施例二

黄河泥沙 60% 方解石粉 25.6% 氧化铝 0.2%

碳酸钡 4.9% 碳酸钠 7.5% 硼砂 1.6%

氧化锌 0.2% 澄清剂 0.0%

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1500℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，用烘干设备烘干后，直接粉碎成细度80目微晶粉料，然后送入混合设备中，并加入一定量的发泡剂，混合均匀，称重装模，放入晶化发泡窑炉内加热至 950℃进行受控微晶化和发泡热处理，晶化发泡保温时间20分钟，然后直接退火缓慢冷却，冷却至180℃，时间7小时，出窑后经脱模、磨抛、切割得到深青褐色微晶泡沫保温板材。

实施例三

黄河泥沙 71% 方解石粉 21.2% 氧化铝 0.0%

碳酸钡 2.0% 碳酸钠 4.4% 硼砂 1.5%

氧化锌 0.4% 澄清剂 0.0%

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1450℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6 mm以下的颗粒料，用烘干设备烘干后，直接粉碎成细度150目微晶粉料，然后送入混合设备中，并加入一定量的发泡剂，混合均匀，称重装模，放入晶化发泡窑炉内加热至 900℃进行受控微晶化和发泡热处理，晶化发泡保温时间20分钟，然后直接退火缓慢冷却，冷却至160℃，时间6.5小时，出窑后经脱模、磨抛、切割得到深黑褐色微晶泡沫保温板材。

Claims

1.一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，其特征在于包括下列步骤：

（1）混合原料：将原料以适宜粒度、重量百分比按特定配方混合在一起，混拌均匀：

黄河泥沙粒度 0.08～0.7mm 50～78%

方解石粉粒度0.1～0.7mm 16～30%

碳酸钠 2～12%

硼砂 0～3%

氧化铝 0～4%

碳酸钡 1～5%

氧化锌 0～5%

澄清剂 0～1%

黄河泥沙中本身所含有的氧化铁、氧化亚铁等着色类氧化物比较多，一般不需要另外添加着色剂，这样就充分利用黄河泥沙中本身所含有的着色类氧化物作为着色剂；

（2）．高温熔化：将上述混合原料放入熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度 1420～1550℃；

（3）．水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径 0～6 mm 的颗粒料；

烘干粉碎：将上述颗粒料用烘干设备烘干，然后用粉碎设备粉碎成细度30～200目粉料；

混合：将上述粉料直接送入混合设备中并加一定量的发泡剂，混合均匀，待用；

（6）．晶化和发泡热处理：将上述混合好的粉料装入模具内，放入晶化发泡窑炉内进行晶化和发泡热处理，晶化和发泡温度750～1050℃，晶化和发泡保温时间10～60分钟；

（7）．退火出窑：在晶化发泡窑内直接退火，退火至温度150～200℃，时间3～10小时，出窑冷却；

（8）．脱模：把模具内的半成品即微晶泡沫保温板材毛坯取出，放置微晶泡沫保温板材毛坯区域，待加工；

（9）．加工、检验和包装：对微晶泡沫保温板材毛坯进行切磨、抛割加工处理，经检验合格后，包装为成品，待售。

2.根据权利要求1所述的一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，其特征在于发泡剂的选择，发泡剂的发泡温度和发泡量要和微晶粉料的微晶化热处理过程一致，在形成大量微晶体的同时亦是发泡剂形成丰富微小均匀气泡的最为理想适宜条件。

3.根据权利要求1所述的一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，其特征是其生产工艺分四大步：第一步生产出合格的微晶熔块料；第二步烘干粉碎后的粉料中加入定量发泡剂并混合均匀；第三步晶化发泡窑炉按特定温度制度，受控晶化和发泡出微晶泡沫保温板材；第四步是磨切割处理及包装；第一步就是把特定组成的原料搅拌混合均匀后，经输送设备和加料设备，连续不断地均匀投入熔化池炉内，出来的玻璃液料柱用冷水淬成颗粒料；第二步就是把这些颗粒料烘干并把烘干好微晶颗粒料利用粉碎设备，制成细度30～200目的微晶料粉，然后直接送入混合机中加入定量的发泡剂混合均匀；第三步根据生产产品厚度称量后，放入模具中并压制均匀，放入晶化发泡窑炉内按特定温度制度晶化发泡热处理，热处理完毕，脱模，得到微晶泡沫保温板材毛坯；第四步对微晶泡沫保温板材毛坯进行机械磨抛、切割等加工处理，经检验合格的产品，包装后即为微晶泡沫保温板材成品；本生产工艺特点是：一是微晶熔块的生产；二是制粉工艺；三是加入发泡剂混合均匀和装模，这一步决定了产品质量和规格，影响产品合格率，要求装模的粉料一定均匀；四是受控晶化和发泡热处理，即通过特定的温度制度控制微晶体大小、发泡量及其尺寸，进而决定了微晶泡沫保温板材性能，是最为关键的一步，采用快速烧成工艺，与普通通体微晶板材和普通泡沫玻璃极为不同；五是磨抛切割处理，由于产品重量比较轻，便于运输，比较适合于自动化流水作业生产线。

4.根据权利要求1所述的一种利用黄河泥沙生产微晶泡沫保温板材的方法，其特征在于其生产流程是由原料1、混合输送2、熔化3 、水淬4、烘干5 、粉磨6、发泡剂7、搅拌混合8、称量入模9、晶化和发泡热处理10、退火11、脱模毛坯12、切磨13、检验14、包装15、成品16组成；用本发明方法生产的微晶泡沫保温板材，其内部结构是由玻璃相、晶体和气孔三部分组成，结构主晶相主要为β—硅灰石，其理化性能指标：

容重：820～1350 kg/m³ 吸水率：3～22 vol%

抗压强度：7～42 MPa 抗折强度：5～38 MPa

耐热温度：450～820 ℃ 导热系数:0.1～0.5 W/m·k 。