CN103193466B - 一种高导热复合地砖及其制备方法 - Google Patents

一种高导热复合地砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高导热复合地砖，由以下重量份的原料制成：长石15～20份，石英20～25份，高岭土15～20份，滑石10～15份，废玻璃15～20份，废金属5～15份，分散剂0.1～1份。本发明还提供了一种制备该地砖的方法，包括以下步骤：一、将各原料与水混合球磨，得到料浆；二、喷雾干燥，得到粒料；三、陈腐；四、压制成型，得到坯料；五、烧结，得到高导热复合地砖。本发明采用废金属和废玻璃为原料制备高导热复合地砖，实现了资源的综合利用以及废弃物的回收再利用，所制复合地砖的导热系数高达4W/m·K～20W/m·K，对供热管网水温要求较低，能够大大降低能源消耗，显著提高水管和楼板寿命。

Description

一种高导热复合地砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高导热复合地砖及其制备方法。
背景技术
地热是目前使用较广泛的采暖方式。现有地砖多以长石、石英、高岭土、滑石等为主要原料烧制而成。由于采用的是陶瓷原料，地砖烧结温度一般在1050℃以上，能源消耗较高。随着工业用量增加，陶瓷原料资源下降，国家政策提倡综合利用资源、废弃物再利用。陶瓷原料导热系数低，烧结地砖由于存在大量孔隙从而使导热系数更低，陶瓷地砖的导热系数一般小于2W/m·K，为了达到供暖标准，要求供热管网水温较高，加大了能源消耗，同时降低了水管和楼板寿命。
公开号为CN 102173736 A的发明专利“地砖陶瓷及其制备方法”介绍了一种利用废弃物磷石膏、赤泥和陶瓷原料制备陶瓷地砖的方法。实现了综合利用资源、废弃物再利用。然而，废弃物的组分为陶瓷，地砖需要在1050～1200℃烧制，能源消耗较高，烧制的地砖导热系数低，供热管网水温要求较高，加大了能源消耗，同时降低了水管和楼板寿命。
公开号为CN 202380684 U的实用新型专利“一种地辐热金属地板”介绍了一种地热金属地板。纯金属地板导热系数高，供热管网水温要求较低，降低能源消耗，提高了水管和楼板寿命。然而，纯金属地板原料为金属，资源单一且消耗较多优质金属资源，没有实现综合利用资源和废弃物再利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种导热系数为4W/m·K～20W/m·K的高导热复合地砖。该高导热复合地砖原料包含金属原料和陶瓷原料，其中金属原料为废金属，陶瓷原料包含废玻璃，实现了综合利用资源以及废弃物的回收再利用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高导热复合地砖，其特征在于，由以下重量份的原料制成：长石15～20份，石英20～25份，高岭土15～20份，滑石10～15份，废玻璃15～20份，废金属5～15份，分散剂0.1～1份；所述高导热复合地砖的导热系数为4W/m·K～20W/m·K。
上述的一种高导热复合地砖，其特征在于，由以下重量份的原料制成：长石17份，石英23份，高岭土18份，滑石14份，废玻璃19份，废金属9份，分散剂0.5份。
上述的一种高导热复合地砖，其特征在于，由以下重量份的原料制成：长石18份，石英22份，高岭土17份，滑石13份，废玻璃18份，废金属12份，分散剂0.3份。
上述的一种高导热复合地砖，其特征在于，所述废金属为废铜合金、废铝合金、废镁合金、废铁或废钢。
上述的一种高导热复合地砖，其特征在于，所述分散剂为羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠、硅酸钠或三聚磷酸钠。
另外，本发明还提供了一种制备上述高导热复合地砖的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将长石、石英、高岭土、滑石、废玻璃、废金属、分散剂与水混合均匀后置于球磨机中球磨，得到料浆；所述料浆的含水率为15%～25%；
步骤二、将步骤一中所述料浆置于喷雾干燥机中进行喷雾干燥处理，得到粒料；所述粒料的平均粒径为0.05mm～1mm；
步骤三、将步骤二中所述粒料在温度为20℃～30℃的条件下陈腐28h～35h；
步骤四、将步骤三中陈腐后的粒料在压力为80MPa～150MPa的条件下压制2min～8min，得到厚度为4mm～20mm的坯料；
步骤五、将步骤四中所述坯料在温度为750℃～850℃的条件下烧结1h～2h，自然冷却后得到高导热复合地砖。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述球磨的速率为100r/min～400r/min，所述球磨的时间为10h～40h。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述料浆的流动性采用恩格拉粘度计进行测量，每100mL料浆流出恩格拉粘度计所用的时间不大于40s。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述粒料的含水率为5%～10%。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述喷雾干燥机为离心式喷雾干燥机，喷雾干燥过程中离心式喷雾干燥机的进风口温度为150℃～400℃，离心式喷雾干燥机的出风口温度为50℃～150℃，离心式喷雾干燥机中雾化器的转速为0.7×104r/min～3.0×104r/min。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明高导热复合地砖原料包含金属原料和陶瓷原料，其中金属原料为废金属，陶瓷原料包含废玻璃，实现了资源的综合利用以及废弃物的回收再利用。
2、本发明高导热复合地砖采用废金属作为原料，大大降低了烧制温度，显著减少了能源消耗。
3、本发明高导热复合地砖原料包含废金属，所制地砖的导热系数高达4W/m·K～20W/m·K，对供热管网水温要求较低，能够大大降低能源消耗，显著提高水管和楼板寿命。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明高导热复合地砖的制备工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例高导热复合地砖由以下重量份的原料制成：长石17份，石英23份，高岭土18份，滑石14份，废玻璃19份，废金属9份，分散剂0.5份；所述废金属为废黄铜合金H90；所述分散剂为羧甲基纤维素钠。
结合图1，本实施例高导热复合地砖的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将长石、石英、高岭土、滑石、废玻璃、废金属、分散剂和水混合均匀后置于球磨机中球磨，球磨速率为400r/min，球磨时间为20h，得到料浆；所述料浆的含水率为25%；所述料浆的流动性采用恩格拉粘度计进行测量，每100mL料浆流出恩格拉粘度计所用的时间为30s；实际生产过程中，粒度大于2cm的块状原料预先进行破碎或研磨处理后再置于球磨机中球磨；
步骤二、将步骤一中所述料浆置于离心式喷雾干燥机中进行喷雾干燥，得到粒料；所述粒料的平均粒径为0.5mm，所述粒料的含水率为8%；喷雾干燥过程中离心式喷雾干燥机的进风口温度为300℃，离心式喷雾干燥机的出风口温度为100℃，离心式喷雾干燥机中雾化器的转速为2.0×104r/min；
步骤三、将步骤二中所述粒料在温度为25℃的条件下陈腐30h；
步骤四、将步骤三中陈腐后的粒料在压力为100MPa的条件下压制5min，得到厚度为12mm的坯料；
步骤五、将步骤四中所述坯料在温度为800℃的条件下烧结2h，自然冷却后得到高导热复合地砖。
本实施例高导热复合地砖的吸水率为5.3%，抗压强度为690N，符合国家标准GB/T4100-2006“陶瓷砖”的技术要求。本实施例高导热复合地热地砖的导热系数为18W/m·K，是现有陶瓷地砖导热系数的9倍以上。
实施例2
本实施例高导热复合地砖由以下重量份的原料制成：长石18份，石英22份，高岭土17份，滑石13份，废玻璃18份，废金属12份，分散剂0.3份；所述废金属为废铝合金4032；所述分散剂为六偏磷酸钠。
结合图1，本实施例高导热复合地砖的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将长石、石英、高岭土、滑石、废玻璃、废金属、分散剂和水混合均匀后置于球磨机中球磨，球磨速率为100r/min，球磨时间为40h，得到料浆；所述料浆的含水率为20%；所述料浆的流动性采用恩格拉粘度计进行测量，每100mL料浆流出恩格拉粘度计所用的时间为35s；实际生产过程中，粒度大于2cm的块状原料预先进行破碎或研磨处理后再置于球磨机中球磨；
步骤二、将步骤一中所述料浆置于离心式喷雾干燥机中进行喷雾干燥，得到粒料；所述粒料的平均粒径为0.8mm，所述粒料的含水率为9%；喷雾干燥过程中离心式喷雾干燥机的进风口温度为200℃，离心式喷雾干燥机的出风口温度为80℃，离心式喷雾干燥机中雾化器的转速为1.5×104r/min；
步骤三、将步骤二中所述粒料在温度为25℃的条件下陈腐32h；
步骤四、将步骤三中陈腐后的粒料在压力为120MPa的条件下压制4min，得到厚度为8mm的坯料；
步骤五、将步骤四中所述坯料在温度为820℃的条件下烧结1.5h，自然冷却后得到高导热复合地砖。
本实施例高导热复合地砖的吸水率为5.1%，抗压强度为685N，符合国家标准GB/T4100-2006“陶瓷砖”的技术要求。本实施例高导热复合地热地砖的导热系数为15W/m·K，是现有陶瓷地砖导热系数的7.5倍以上。
实施例3
本实施例高导热复合地砖由以下重量份的原料制成：长石16份，石英23份，高岭土18份，滑石12份，废玻璃18份，废金属8份，分散剂0.7份；所述废金属为废镁合金AZ91E；所述分散剂为硅酸钠。
结合图1，本实施例高导热复合地砖的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将长石、石英、高岭土、滑石、废玻璃、废金属、分散剂和水混合均匀后置于球磨机中球磨，球磨速率为250r/min，球磨时间为35h，得到料浆；所述料浆的含水率为18%；所述料浆的流动性采用恩格拉粘度计进行测量，每100mL料浆流出恩格拉粘度计所用的时间为40s；实际生产过程中，粒度大于2cm的块状原料预先进行破碎或研磨处理后再置于球磨机中球磨；
步骤二、将步骤一中所述料浆置于离心式喷雾干燥机中进行喷雾干燥，得到粒料；所述粒料的平均粒径为0.8mm，所述粒料的含水率为6%；喷雾干燥过程中离心式喷雾干燥机的进风口温度为320℃，离心式喷雾干燥机的出风口温度为120℃，离心式喷雾干燥机中雾化器的转速为2.5×104r/min；
步骤三、将步骤二中所述粒料在温度为27℃的条件下陈腐35h；
步骤四、将步骤三中陈腐后的粒料在压力为150MPa的条件下压制8min，得到厚度为4mm的坯料；
步骤五、将步骤四中所述坯料在温度为780℃的条件下烧结2h，自然冷却后得到高导热复合地砖。
本实施例高导热复合地砖的吸水率为5.4%，抗压强度为680N，符合国家标准GB/T4100-2006“陶瓷砖”的技术要求。本实施例高导热复合地热地砖的导热系数为12W/m·K，是现有陶瓷地砖导热系数的6倍以上。
实施例4
本实施例高导热复合地砖由以下重量份的原料制成：长石20份，石英25份，高岭土16份，滑石10份，废玻璃15份，废金属14份，分散剂0.6份；所述废金属为废铁QT400-18；所述分散剂为三聚磷酸钠。
结合图1，本实施例高导热复合地砖的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将长石、石英、高岭土、滑石、废玻璃、废金属、分散剂和水混合均匀后置于球磨机中球磨，球磨速率为400r/min，球磨时间为10h，得到料浆；所述料浆的含水率为15%；所述料浆的流动性采用恩格拉粘度计进行测量，每100mL料浆流出恩格拉粘度计所用为32s；实际生产过程中，粒度大于2cm的块状原料预先进行破碎或研磨处理后再置于球磨机中球磨；
步骤二、将步骤一中所述料浆置于离心式喷雾干燥机中进行喷雾干燥，得到粒料；所述粒料的平均粒径为0.05mm，所述粒料的含水率为6%；喷雾干燥过程中离心式喷雾干燥机的进风口温度为250℃，离心式喷雾干燥机的出风口温度为90℃，离心式喷雾干燥机中雾化器的转速为1.2×104r/min；
步骤三、将步骤二中所述粒料在温度为30℃的条件下陈腐28h；
步骤四、将步骤三中陈腐后的粒料在压力为80MPa的条件下压制6min，得到厚度为6mm的坯料；
步骤五、将步骤四中所述坯料在温度为850℃的条件下烧结1h，自然冷却后得到高导热复合地砖。
本实施例高导热复合地砖的吸水率为5.5%，抗压强度为680N，符合国家标准GB/T4100-2006“陶瓷砖”的技术要求。本实施例高导热复合地热地砖的导热系数为18W/m·K，是现有陶瓷地砖导热系数的9倍以上。
实施例5
本实施例高导热复合地砖由以下重量份的原料制成：长石15份，石英23份，高岭土15份，滑石12份，废玻璃20份，废金属15份，分散剂0.1份；所述废金属为废45号钢；所述分散剂为三聚磷酸钠。
结合图1，本实施例高导热复合地砖的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将长石、石英、高岭土、滑石、废玻璃、废金属、分散剂和水混合均匀后置于球磨机中球磨，球磨速率为100r/min，球磨时间为40h，得到料浆；所述料浆的含水率为25%；所述料浆的流动性采用恩格拉粘度计进行测量，每100mL料浆流出恩格拉粘度计所用的时间为34s；实际生产过程中，粒度大于2cm的块状原料预先进行破碎或研磨处理，然后再置于球磨机中球磨；
步骤二、将步骤一中所述料浆置于离心式喷雾干燥机中进行喷雾干燥，得到粒料；所述粒料的平均粒径为1mm，所述粒料的含水率为10%；喷雾干燥过程中离心式喷雾干燥机的进风口温度为150℃，离心式喷雾干燥机的出风口温度为50℃，离心式喷雾干燥机中雾化器的转速为0.7×104r/min；
步骤三、将步骤二中所述粒料在温度为30℃的条件下陈腐35h；
步骤四、将步骤三中陈腐后的粒料在压力为80MPa的条件下压制2min，得到厚度为20mm的坯料；
步骤五、将步骤四中所述坯料在温度为850℃的条件下烧结2h，自然冷却后得到高导热复合地砖。
本实施例高导热复合地砖的吸水率为5.7%，抗压强度为670N，符合国家标准GB/T4100-2006“陶瓷砖”的技术要求。本实施例高导热复合地热地砖的导热系数为20W/m·K，是现有陶瓷地砖导热系数的10倍以上。
实施例6
本实施例高导热复合地砖由以下重量份的原料制成：长石20份，石英20份，高岭土20份，滑石15份，废玻璃20份，废金属5份，分散剂1份；所述废金属为废铁QT450-10；所述分散剂为硅酸钠。
结合图1，本实施例高导热复合地砖的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将长石、石英、高岭土、滑石、废玻璃、废金属、分散剂和水混合均匀后置于球磨机中球磨，球磨速率为400r/min，球磨时间为10h，得到料浆；所述料浆的含水率为25%；所述料浆的流动性采用恩格拉粘度计进行测量，每100mL料浆流出恩格拉粘度计所用的时间为28s；实际生产过程中，粒度大于2cm的块状原料预先进行破碎或研磨处理，然后再置于球磨机中球磨；
步骤二、将步骤一中所述料浆置于离心式喷雾干燥机中进行喷雾干燥，得到粒料；所述粒料的平均粒径为0.05mm，所述粒料的含水率为5%；喷雾干燥过程中离心式喷雾干燥机的进风口温度为400℃，离心式喷雾干燥机的出风口温度为150℃，离心式喷雾干燥机中雾化器的转速为3.0×104r/min；
步骤三、将步骤二中所述粒料在温度为20℃的条件下陈腐28h；
步骤四、将步骤三中陈腐后的粒料在压力为150MPa的条件下压制8min，得到厚度为4mm的坯料；
步骤五、将步骤四中所述坯料在温度为750℃的条件下烧结1h，自然冷却后得到高导热复合地砖。
本实施例高导热复合地砖的吸水率为5.7%，抗压强度为680N，符合国家标准GB/T4100-2006“陶瓷砖”的技术要求。本实施例高导热复合地热地砖的导热系数为4W/m·K，是现有陶瓷地砖导热系数的2倍以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高导热复合地砖的制备方法，该复合地砖由以下重量份的原料制成：长石15～20份，石英20～25份，高岭土15～20份，滑石10～15份，废玻璃15～20份，废金属5～15份，分散剂0.1～1份；所述高导热复合地砖的导热系数为4W/m·K～20W/m·K，其特征在于，该高导热复合地砖的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将长石、石英、高岭土、滑石、废玻璃、废金属、分散剂与水混合均匀后置于球磨机中球磨，得到料浆；所述料浆的含水率为15％～25％；
步骤二、将步骤一中所述料浆置于喷雾干燥机中进行喷雾干燥处理，得到粒料；所述粒料的平均粒径为0.05mm～1mm；
步骤三、将步骤二中所述粒料在温度为20℃～30℃的条件下陈腐28h～35h；
步骤四、将步骤三中陈腐后的粒料在压力为80MPa～150MPa的条件下压制2min～8min，得到厚度为4mm～20mm的坯料；
步骤五、将步骤四中所述坯料在温度为750℃～850℃的条件下烧结1h～2h，自然冷却后得到高导热复合地砖。
2.根据权利要求1所述的一种高导热复合地砖的制备方法，其特征在于，该复合地砖由以下重量份的原料制成：长石17份，石英23份，高岭土18份，滑石14份，废玻璃19份，废金属9份，分散剂0.5份。
3.根据权利要求1所述的一种高导热复合地砖的制备方法，其特征在于，该复合地砖由以下重量份的原料制成：长石18份，石英22份，高岭土17份，滑石13份，废玻璃18份，废金属12份，分散剂0.3份。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种高导热复合地砖的制备方法，其特征在于，所述废金属为废铜合金、废铝合金、废镁合金、废铁或废钢。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种高导热复合地砖的制备方法，其特征在于，所述分散剂为羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠、硅酸钠或三聚磷酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种高导热复合地砖的制备方法，其特征在于，步骤一中所述球磨的速率为100r/min～400r/min，所述球磨的时间为10h～40h。
7.根据权利要求1所述的一种高导热复合地砖的制备方法，其特征在于，步骤一中所述料浆的流动性采用恩格拉粘度计进行测量，每100mL料浆流出恩格拉粘度计所用的时间不大于40s。
8.根据权利要求1所述的一种高导热复合地砖的制备方法，其特征在于，步骤二中所述粒料的含水率为5％～10％。
9.根据权利要求1所述的一种高导热复合地砖的制备方法，其特征在于，步骤二中所述喷雾干燥机为离心式喷雾干燥机，喷雾干燥过程中离心式喷雾干燥机的进风口温度为150℃～400℃，离心式喷雾干燥机的出风口温度为50℃～150℃，离心式喷雾干燥机中雾化器的转速为0.7×104r/min～3.0×104r/min。
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