CN102603357A - 闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法，该方法为：先将粉煤灰50~70%、宁海土微粉10~25%、玻璃粉5~20%、滑石粉5~10%、发泡剂0.7~3%混合得到混合料，再将混合料进行干磨得到混合均匀的粉料；接着将粉料平铺在底部均匀平铺氧化铝粉的匣钵中，最后在1230~1260℃的氧化气氛下烧结，保温0.5~2h后随炉冷却，即得到发泡陶瓷保温板。本发明采用粉煤灰作为制备发泡陶瓷保温板的主要原料，这样做不仅有利于节约自然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护。粉煤灰中存在的空心微珠及蜂窝状体，具有导热系数低、耐高温等特性。发泡陶瓷闭合气孔率达到75%以上、抗拉强度达到0.2MPa以上。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料合成技术领域，特别是利用废弃粉煤灰为主要原料制备一种闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法。
背景技术
发泡陶瓷是20世纪70年代发展起来的一种新型材料，由于它具有气孔率高、热导率低、重量轻、硬度高、抗热震、耐高温、耐腐蚀及良好的机械强度等优良性能，可作为理想的建筑保温隔热材料。目前，制备发泡陶瓷的方法主要有粉末坯体发泡法和浆料发泡法（刘培生。多孔材料引论[M].清华大学出版社）。粉末坯体发泡法是采用碳酸钙、氢氧化钙、硫酸铝和双氧水等发泡剂，制得生坯，再烧结获得发泡陶瓷的制备工艺；浆料发泡法是利用陶瓷悬浮液进行发泡，经干燥脱模再烧结的工艺。上述两种工艺复杂，成本较高，不易连续制的大尺寸的发泡陶瓷，使其用途受到限制。
煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。 粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万吨。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加 。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种简便、能降低生产成本的闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法，该方法为包括如下步骤：
1）配料、球磨：先将粉煤灰50~70%、宁海土微粉10~25%、玻璃粉5~20%、滑石粉5~10%、发泡剂0.7~3%混合得到混合料，再将混合料进行干磨得到混合粉料；以上百分数为质量百分数；
2）装匣：将混合粉料平铺在底部铺有氧化铝粉的匣钵中；
3）高温烧结：在1230~1260℃的氧化气氛下烧结，烧结完后保温0.5~2小时；
4）冷却，即得到所述闭气孔发泡陶瓷保温板。
所述发泡剂是碳化硅微粉、芒硝粉、石膏微粉中的一种或者几种；三种发泡剂价格便宜，变废为宝，节约成本。
所述宁海土微粉是先将宁海土原矿初步粉碎后经过110℃烘干至宁海土的含水率≤0.1%为止，最后以宁海土：球=1：1进行干磨6~12h后过200目筛网得到微粉。
步骤1）中，干磨工序是采用粒径为0.5~2cm的氧化铝球石作为研磨介质，按照混合料：研磨介质=1:2~3的比例干法球磨2~4h。干法球磨可以使发泡剂均匀分布在粉料中，这是得到泡径均匀的发泡陶瓷的必备条件。
步骤2）中，在匣钵的底部均匀平铺氧化铝粉体、在匣钵四壁也涂覆氧化铝浆料。这样做一方面是为了防止发泡陶瓷粘在匣钵四壁和底部，另一方面是为了发泡陶瓷脱模容易。
步骤3）中，将匣钵放入抽屉窑中，然后在室温~600℃之间加热4~7h，在600~1000℃之间加热3~5h，在1000~1260℃之间加热5~9h，在1230~1260℃保温0.5~2h，然后关闭风机，堵住烟道，随炉冷却。这样做是为了让发泡陶瓷缓慢降温，充分的释放内部热应力，若降温过快，会使发泡陶瓷开裂。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：（1）不仅在生产过程中充分使用了粉煤灰等工业废料，能耗小，无有害气体排放，无污染，而且在使用过程中密度低、导热系数小，保温效果好；有利于节约自然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护；（2）采用本发明制得的发泡陶瓷保温板的吸水率低，仅为0.5%左右，而且发泡水泥板吸水率约为6~10%,烧结的多孔砖则超过15%，这一特点尤其适用于雨水充裕的我国南方地区，而且其可以适用于零下100℃的低温环境，在北方地区也有很好的应用前景；（3）发泡陶瓷保温板中的闭合气孔率达到75%以上、抗拉强度达到0.2MPa以上，密度为0.25~0.4g/cm3；（4）采用本发明制得的发泡陶瓷保温板为A1级不燃材料，保温性能好，能满足国家关于墙体保温建材的相关规定。
具体实施方式
下面通过具体的实施例来阐述本发明。
实施例1：
1、原料准备：将粉煤灰、滑石粉、宁海土微粉、玻璃粉烘干备用。其中：
粉煤灰为国标一级干粉煤灰，其主要成分（以重量含量计）为SiO250~60%，Al2O330~40%，Fe2O34~8%，CaO 3~5%，其余镁、钾、钠等元素的氧化物占5%~10%；粉体过200目筛网，筛余量小于5%；
宁海土是浙江宁海当地的天然粘土，主要成分（以重量含量计）SiO250~60%，Al2O320~30%，Fe2O34~8%，其余镁、钾、钠、钙等元素的氧化物占5%~10%；宁海土微粉是先将宁海土原矿初步粉碎后再经过110℃烘干至宁海土的含水率≤0.1%（wt）为止，最后以宁海土：球=1：1进行干磨6~12h后过200目筛网得到微粉，其中球是粒径为0.5~2cm的氧化铝球石；
滑石粉是选用山东淄博华齐精细化工厂400目滑石，粒径在37.5um左右；
玻璃粉为无定形硬质颗粒，粒径2.5±0.5um，其主要成分（以重量含量计）为SiO270~75%，Na2O10~15%， CaO 8~10%，铝、铁、镁、钾等元素的氧化物含量占5~10%。
发泡剂采用320目碳化硅微粉。
2、制备：选取宁海土微粉25%、粉煤灰55%、滑石粉5%、玻璃粉14%，碳化硅微粉1%，以上百分数均为质量百分数；混合得到混合料，然后采用粒径为1cm的氧化铝球石作为研磨介质，按照混合料：研磨介质=1:2的比例干法球磨3h得到混合粉料；再将混合粉料平铺在底部铺有氧化铝粉的匣钵中，同时在匣钵四壁也涂覆有氧化铝浆料，将混合粉料均匀的平铺在匣钵里面，混合粉料的高度为匣钵高度的1/3；然后在氧化气氛下，在室温~600℃之间加热4h，在600~1000℃之间加热5h，在1000~1250℃之间加热5h，烧结完后在1240℃保温1h，然后关闭风机，堵住烟道，随炉冷却，即得到所述闭气孔发泡陶瓷保温板。所述闭气孔发泡陶瓷保温板的闭合气孔率为75%，闭合气孔孔径为4mm，闭合气孔呈均匀分布在陶瓷烧结体内。陶瓷烧结体密度0.28g/cm3，抗拉强度达到0.25MPa。
实施例2：原料粉煤灰、滑石粉、宁海土微粉、玻璃粉成分均与实施例1相同；所不同的是各原料的用量和闭气孔发泡陶瓷保温板制备的步骤，具体如下：
选取宁海土微粉18%、粉煤灰50%、滑石粉10%、玻璃粉20%、碳化硅微粉1%、320目芒硝微粉1%，以上百分数均为质量百分数；混合得到混合料，然后采用粒径为0.5cm的氧化铝球石作为研磨介质，按照混合料：研磨介质=1:3的比例干法球磨1.5h得到混合粉料；再将混合粉料平铺在底部铺有氧化铝粉的匣钵中，同时在匣钵四壁也涂覆有氧化铝浆料，将混合粉料均匀的平铺在匣钵里面，混合粉料的高度约为匣钵高度的1/3；然后在氧化气氛下，在室温~600℃之间加热5h，在600~1000℃之间加热4h，在1000~1250℃之间加热7h，烧结完后在1250℃保温1h，然后关闭风机，堵住烟道，随炉冷却，即得到所述闭气孔发泡陶瓷保温板。所述闭气孔发泡陶瓷保温板的闭合气孔率77%，孔径6mm，呈均匀分布在陶瓷烧结体内。陶瓷烧结体密度0.378g/cm3，抗拉强度达到0.2MPa。
实施例3：原料粉煤灰、滑石粉、宁海土微粉、玻璃粉成分均与实施例1相同；所不同的是各原料的用量和闭气孔发泡陶瓷保温板制备的步骤，具体如下：
选取宁海土微粉25%、粉煤灰64%、滑石粉5.3%、玻璃粉5%，碳化硅微粉0.7%，以上百分数均为质量百分数；混合得到混合料，然后采用粒径为2cm的氧化铝球石作为研磨介质，按照混合料：研磨介质=1:2.5的比例干法球磨2h得到混合粉料；再将混合粉料平铺在底部铺有氧化铝粉的匣钵中，同时在匣钵四壁也涂覆有氧化铝浆料，将混合粉料均匀的平铺在匣钵里面，混合粉料的高度约为匣钵高度的1/3；然后在氧化气氛下，在室温~600℃之间加热7h，在600~1000℃之间加热3h，在1000~1230℃之间加热6h，烧结完后在1230℃保温2h，然后关闭风机，堵住烟道，随炉冷却，即得到所述闭气孔发泡陶瓷保温板。所述闭气孔发泡陶瓷保温板的闭合气孔率70%，孔径4.5mm，呈均匀分布在陶瓷烧结体内。陶瓷烧结体密度0.27g/cm3，抗拉强度达到0.2MPa。
实施例4：原料粉煤灰、滑石粉、宁海土微粉、玻璃粉成分均与实施例1相同；所不同的是各原料的用量和闭气孔发泡陶瓷保温板制备的步骤，具体如下：
选取宁海土微粉10%、粉煤灰70%、滑石粉7%、玻璃粉10%、碳化硅微粉0.5%、320目石膏微粉2.5%，以上百分数均为质量百分数；混合得到混合料，然后采用粒径为2cm的氧化铝球石作为研磨介质，按照混合料：研磨介质=1:2的比例干法球磨3h得到混合粉料；再将混合粉料平铺在底部铺有氧化铝粉的匣钵中，同时在匣钵四壁也涂覆有氧化铝浆料，将混合粉料均匀的平铺在匣钵里面，混合粉料的高度约为匣钵高度的1/3；然后在氧化气氛下，在室温~600℃之间加热6h，在600~1000℃之间加热4h，在1000~1260℃之间加热8h，烧结完后在1260℃保温0.5h，然后关闭风机，堵住烟道，随炉冷却，即得到所述闭气孔发泡陶瓷保温板。所述闭气孔发泡陶瓷保温板的闭合气孔率75%，孔径8mm，呈均匀分布在陶瓷烧结体内。陶瓷烧结体密度0.4g/cm3，抗拉强度达到0.2MPa。
实施例5：与实施例1基本相同，所不同的是原料的配方：宁海土微粉10%、粉煤灰70%、滑石粉7%、玻璃粉10%、320目石膏微粉3%。
实施例6：与实施例1基本相同，所不同的是原料的配方：宁海土微粉20%、粉煤灰60%、滑石粉5%、玻璃粉14%、320目芒硝微粉1%。
实施例7：与实施例2基本相同，所不同的是原料的配方：宁海土微粉15%、粉煤灰65%、滑石粉6%、玻璃粉12%、碳化硅微粉1%、320目石膏微粉0.5%、320目芒硝微0.5%。
实施例8：与实施例2基本相同，所不同的是原料的配方：宁海土微粉22%、粉煤灰58%、滑石粉10%、玻璃粉7.5%、320目石膏微粉1.5%、320目芒硝微粉1%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，该方法为包括如下步骤：
1）配料、球磨：先将粉煤灰50~70%、宁海土微粉10~25%、玻璃粉5~20%、滑石粉5~10%、发泡剂0.7~3%混合得到混合料，接着将混合料进行干磨得到混合均匀的粉料，以上百分数均为质量百分数；
2）装匣：将混合均匀的粉料平铺在底部铺有氧化铝粉的匣钵中；
3）高温烧结：在1230~1260℃的氧化气氛下烧结，烧结完后保温0.5~2小时；
4）冷却，即得到所述闭气孔发泡陶瓷保温板。
2.根据权利要求1所述的闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，所述发泡剂是碳化硅微粉、芒硝粉、石膏微粉中的一种或者几种。
3.根据权利要求2所述的闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，所述碳化硅微粉、芒硝粉、石膏微粉皆为320目微粉。
4.根据权利要求1所述的闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰是国标一级粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，所述宁海土微粉是先将宁海土原矿初步粉碎后经过110℃烘干至宁海土的含水率≤0.1%为止，最后以宁海土：球=1：1进行干磨6~12h后过200目筛网得到微粉，所述球是粒径为0.5~2cm的氧化铝球石。
6.根据权利要求1所述的闭气孔发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于：步骤1）中，干磨工序是采用粒径为0.5~2cm的氧化铝球石作为研磨介质，按照混合料：研磨介质=1:2~3的比例干法球磨2~4h。
7. 根据权利要求1所述的闭气发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，步骤2）中，在匣钵的底部均匀平铺氧化铝粉体、在匣钵四壁也涂覆有氧化铝浆料。
8.根据权利要求1所述的闭气发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，步骤3）中，将匣钵放入抽屉窑中，然后在室温~600℃之间加热4~7h，在600~1000℃之间加热3~5h，在1000~1260℃之间加热5~9h，在1230~1260℃保温0.5~2h，然后关闭风机，堵住烟道，随炉冷却。
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