CN103342578B

CN103342578B - 利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103342578B
Application number: CN201310260404.XA
Authority: CN
Inventors: 蹇守卫; 孔维; 马保国; 周浩; 蔡礼雄; 高海波; 徐海跃
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: CN103342578A

Abstract

本发明涉及利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料及其制备方法，由固体混合粉料和水混合造粒后经微波烧结而成，包括多孔保温层和玻面装饰层，多孔保温层中各原料所占质量百分数分别为：铁尾矿粉75%～85%，发泡剂2%～10%，助熔剂0.1～1%，稳泡剂0.1～9%，吸波材料1～5%，玻面装饰层中各物料所占质量百分数分别为：铁尾矿粉45%～75%，废玻璃粉20%～50%，增稠剂1%～10%，膨胀剂1～5%、色泽调整材料1～5%，吸波材料1～3%。本发明的有益效果是：解决了保温材料与饰面材料分布安装所带来的容易脱落、工艺复杂等缺点；铁尾矿利用率高达85%以上，减排效益明显。

Description

利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料类，具体涉及一种利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料及其制备方法。

背景技术

随着钢铁工业的迅速发展，铁矿开采过程中产生的尾矿等废弃物总量已达20亿t，不仅堆放过程占用了大量土地，而且由于矿山尾矿多已磨至0.15mm甚至0.07mm以下，因此将其储存于尾矿坝中或就近排入河道、山谷、低地时，常会渗流溢出，刮风扬尘，形成沙尘暴而严重污染水源、土壤和空气，恶化周边地区的生活和生产条件，给人类生活环境带来了严重污染和危害；同时尾矿中的有害成分以及残留的选矿药剂也会对生态环境造成严重危害。铁尾矿的化学成分主要是以SiO₂和Al₂O₃为主的氧化物，接近建筑用陶瓷材料，玻璃、砖瓦等所需要的成分，可用于替代建筑材料中的原材料。

随着建筑节能65%目标的提出，节能保温材料越来越受到关注，与此同时利用铁尾矿制备保温材料也有了相当大的进展，如西安墙体材料研究院专利公开号为CN101638918A的中国专利申请公开了一种以铁尾矿和天然原料页岩为主要原料，添加增韧剂，助熔剂和发泡剂利用传统窑炉烧结工艺制备保温材料的方法，武汉理工大学公开号为CN102167618A的中国专利申请公开了一种粉煤灰-铁尾矿基多孔保温材料及其制备方法，它由粉状固体废弃物、粘结剂、助熔增韧剂和复合发泡剂混合而成。上述两种方法制得的材料虽然保温效果较好，但仍需采用各种涂料来完善其装饰效果，导致施工工艺复杂、墙面饰面层耐久性差。上海斯米克建筑陶瓷股份有限公司公开号为CN2578450Y公开了一种微晶玻璃陶瓷玻化砖复合板材，它是先一次烧成玻化砖坯体，然后在玻化砖的表面铺设一层微晶玻璃层进行二次烧成，使其表面具备微晶玻璃砖的效果和质量，而在内具有玻化砖的质量，但是其并没有考虑到可能由微晶玻璃层与玻化砖层热膨胀系数不一样所带来的开裂问题，而且这种方法采用二次烧结，工艺相对复杂。

除了烧结类保温材料外，外墙外保温技术也得到了大幅度提高，到目前为止形成了EPS板薄抹灰系统、EPS保温灰浆外保温系统、硬泡聚氨酯保温系统以及岩棉板保温系统等比较成熟的外保温技术体系。有机外墙外保温系统虽然具有较好的保温隔热作用，但存在很大的安全问题，主要是由于所用的保温材料为高分子聚合物，易引起外墙保温系统的燃烧。并随着使用时间的延长，有机保温材料还面临着老化的问题，容易形成大面积开裂、脱落和起鼓。

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存在的不足，提供一种利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料及其制备方法，使该材料既具有轻质及较好的保温效果，又具有表面光滑，有着较低的吸水率，防水装饰的效果，且在在高温下经微波煅烧、一次烧结而成且连接紧密，无分层开裂现象。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料，其特征在于它由固体混合粉料和水混合造粒后经微波烧结而成，包括多孔保温层和玻面装饰层，多孔保温层中各原料所占质量百分数分别为：铁尾矿粉75%～85%，发泡剂2%～10%，助熔剂0.1～1%，稳泡剂0.1～9%，吸波材料1～5%，玻面装饰层中各物料所占质量百分数分别为：铁尾矿粉45%～75%，废玻璃粉20%～50%，增稠剂1%～10%，膨胀剂1～5%、色泽调整材料1～5%，吸波材料1～3%。

按上述方案，所述的铁尾矿粉由铁尾矿球磨、筛分而得，细度<100μm。

按上述方案，所述的废玻璃粉由玻璃厂废玻璃经破碎、粉磨而得，细度<100μm。

按上述方案，所述的发泡剂为淀粉、碳酸钙及草酸钙中的一种。

按上述方案，所述的助熔剂为碳酸钠、氟硅酸钠及乙二胺中的一种。

按上述方案，所述的稳泡剂为六偏磷酸钠、硼砂、磷酸钠、硼酸及焦磷酸钠中的一种。

按上述方案，所述的增稠剂为铝土矿、铝矾土、黑云母及高岭石中的一种。

按上述方案，所述的膨胀剂为蛭石、砂岩及膨胀粘土中的一种。

按上述方案，所述的色泽调整材料为氧化钴、氧化镍及二氧化锰中的一种。

按上述方案，所述的吸波材料是金属铁微粉、石墨、炭黑及碳化硅中的一种。

利用铁尾矿制备多孔保温装饰材料的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）利用球磨机将铁尾矿球磨、筛分得到细度<100μm的铁尾矿粉，同时将废玻璃破碎、粉磨至100μm下；

2）按质量百分比铁尾矿粉75%～85%，发泡剂2%～10%，助熔剂0.1～1%，稳泡剂0.1～9%，吸波材料1～5%的要求量取各种原料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12%～15%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料；按质量百分比铁尾矿粉45%～75%，废玻璃粉20%～50%，增稠剂1%～10%，膨胀剂1～5%、色泽调整材料1～5%，吸波材料1～3%的要求量取各种原料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12%～15%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料；将混合均匀的多孔保温层原料以及玻面装饰层原料在封闭的空间内陈化2d～15d，充分均化；

3）先将多孔保温层原料铺于模具中并振荡使其平整，再将玻面装饰层原料铺于多孔保温层原料上在10～30Mp压力下压制成型，自然条件下干燥18～24h，再放入干燥箱在105～115℃下干燥6～8h，然后放入微波炉中至700～1000℃一次烧结成型，自然冷却并脱模。

按上述方案，所述微波炉的微波辐照功率为2.45GHz±25MHz，微波煅烧时间为2.5～5h。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用双层结构将隔热保温层和玻面装饰层合为一体，使得该材料具有保温隔热和装饰饰面双重效果。其解决了保温材料与饰面材料分布安装所带来的容易脱落、工艺复杂等缺点，简化了制备工艺，也起到了一定的经济效益；

2、本发明采用铁尾矿为主要原料，铁尾矿利用率高达85%以上，减排效益明显，制备过程节能环保；制备过程采用微波一次烧结成型，利用铁尾矿中天然均匀分布的吸波材料氧化铁，有效的提高了微波吸收效率，也使得加热均匀，为获得质量稳定、性能的优异的材料提供了有效工艺手段；采用微波烧结的另一个重要原因是：由于保温层与装饰层组分的区别，使得装饰层的烧结温度要低于保温层，若要采用常规烧结方法，装饰层就会先于保温层烧结，造成装饰层过烧，而本方法通过加入适量的吸波材料，使得保温层中的吸波材料小于装饰层，在微波烧结过程中，可使得保温层与装饰层能够同时达到烧结温度，避免了因烧结温度不同而导致的开裂；

3、本发明通过在装饰层中加入一定量的增稠剂来增加装饰层高温液相粘度，一者使得保温层中的气体不会在表面逸出，避免了表面形成气孔，二者也能保证不会因为温度过高而导致熔融液相坍塌，影响产品外观；

4、本发明通过在装饰层中加入一定量的膨胀剂使得保温层与装饰层膨胀收缩一致，避免了由此所引起的开裂问题。

附图说明

图1为由实施例1所得到产品的的多孔保温层截面形貌图；

图2为由实施例1所得到产品的的玻面装饰层表面形貌图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的发明内容，此说明不会构成对本发明的限制。

实施例1：

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉78%，碳酸钙9%，工业级氟硅酸钠1%，工业级硼酸9%，碳化硅3%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的13%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化5d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉50%，废玻璃粉40%，铝土矿5%，蛭石2%，氧化钴2%，碳化硅1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化7d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥18h，再放入干燥箱在105℃下干燥6h，置于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至900℃，微波煅烧4.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为60Kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK，吸水率为0.10%的保温装饰材料，且由图1可以看出，产品的多孔保温层气孔较多且均匀，质量轻且有着姣好的保温效果，由图2可以看出，产品的玻面较为平整光滑，玻面装饰效果良好。

实施例2：

1）同实施例1；

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉80%，碳酸钙9%，工业级乙二胺1%，工业级硼酸8%，碳化硅2%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的14%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化7d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉60%，废玻璃粉30%，铝土矿5%，蛭石2%，氧化钴2%，碳化硅1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化9d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥20h，再放入干燥箱在105℃下干燥6h，至于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至900℃，微波煅烧4.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为70Kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK，吸水率为0.18%的保温装饰材料。

实施例3：

1）同实施例1；

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉82%，碳酸钙9%，工业级乙二胺1%,工业级硼砂6%，碳化硅2%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的15%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化8d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉70%，废玻璃粉20%，铝土矿5%，蛭石2%，氧化钴2%，碳化硅1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的13%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化10d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥20h，再放入干燥箱在105℃下干燥7h，至于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至900℃，微波煅烧4.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为75Kg/m³，导热系数为0.06-0.07W/mK，吸水率为0.21%的保温装饰材料。

实施例4：

1）同实施例1；

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉78%，工业级草酸钙9%，工业级氟硅酸钠1%，工业级硼酸9%，炭黑3%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化5d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉50%，玻璃粉40%，铝矾土5%，砂岩2%，氧化镍2%，炭黑1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的14%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化7d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥18h，再放入干燥箱在115℃下干燥8h，至于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至800℃，微波煅烧3.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为60Kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK，吸水率为0.12%的保温装饰材料。

实施例5：

1）同实施例1；

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉80%，工业级草酸钙9%，工业级氟硅酸钠1%，工业级磷酸钠8%，炭黑2%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的13%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化10d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉60%，玻璃粉30%，铝矾土5%，砂岩2%，氧化镍2%，炭黑1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的15%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化12d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥24h，再放入干燥箱在105℃下干燥8h，至于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至800℃，微波煅烧3.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为70Kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK，吸水率为0.18%的保温装饰材料。

实施例6：

1）同实施例1；

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉82%，工业级草酸钙9%，工业级氟硅酸钠1%,工业级硼酸6%，炭黑2%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的13%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化5d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉70%，玻璃粉20%，铝矾土6%，砂岩1.5%，氧化镍1.5%，炭黑1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的13%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化8d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥20h，再放入干燥箱在110℃下干燥8h，至于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至800℃，微波煅烧3.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为78Kg/m³，导热系数为0.06-0.07W/mK，吸水率为0.22%的保温装饰材料。

实施例7：

1）同实施例1；

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉78%，淀粉9%，工业乙二胺1%，工业级磷酸钠9%，石墨3%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化6d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉50%，玻璃粉40%，铝矾土5%，膨胀粘土2%，二氧化锰2%，石墨1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的13%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化9d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥18h，再放入干燥箱在105℃下干燥8h，至于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至750℃，微波煅烧2.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为60Kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK，吸水率为0.11%的保温装饰材料。

实施例8：

1）同实施例1；

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉80%，工业级草酸钙9%，工业级氟硅酸钠1%，工业级六偏磷酸纳8%，碳化硅2%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的13%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化7d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉60%，玻璃粉30%，铝土矿5%，膨胀粘土2%，二氧化锰2%，碳化硅1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化9d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥18h，再放入干燥箱在105℃下干燥8h，至于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至750℃，微波煅烧2.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为70Kg/m³，导热系数为0.05-0.06W/mK，吸水率为0.17%的保温装饰材料。

实施例9：

1）同实施例1；

2）将铁尾矿粉、发泡剂、助熔剂、稳泡剂、吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉82%，工业级草酸钙9%，碳酸钠1%，工业级六偏磷酸纳6%，炭黑2%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的15%的清水喷水造粒作为多孔保温层原料，在封闭的空间内陈化12d；将铁尾矿粉、废玻璃粉、增稠剂、膨胀剂、色泽调整材料，吸波材料按质量百分比为铁尾矿粉70%，玻璃粉20%，黑云母5%，膨胀粘土2%，二氧化锰2%，炭黑1%选取物料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的13%的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料，在封闭的空间内陈化8d；

3）先将多孔保温层原料置于模具中，微微振实使其平整，再将玻面装饰层原料置于多孔保温层原料上方并振实，以15Mpa压力压制成型。将压制成型的坯体自然条件下干燥20h，再放入干燥箱在110℃下干燥8h，至于微波频率为2.45GHz的微波场中加热升温至750℃，微波煅烧2.5h，然后缓慢降温，脱模，切割即得到密度为75Kg/m³，导热系数为0.06-0.07W/mK，吸水率为0.23%的保温装饰材料。

Claims

1.利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料，其特征在于它由固体混合粉料和水混合造粒后经微波烧结而成，包括多孔保温层和玻面装饰层，多孔保温层中各原料所占质量百分数分别为：铁尾矿粉75％～85％，发泡剂2％～10％，助熔剂0.1～1％，稳泡剂0.1～9％，吸波材料1～5％，玻面装饰层中各物料所占质量百分数分别为：铁尾矿粉45％～75％，废玻璃粉20％～50％，增稠剂1％～10％，膨胀剂1～5％、色泽调整材料1～5％，吸波材料1～3％；所述的铁尾矿粉由铁尾矿球磨、筛分而得，细度<100μm；所述的废玻璃粉由玻璃厂废玻璃经破碎、粉磨而得，细度<100μm；所述的发泡剂为淀粉、碳酸钙及草酸钙中的一种；所述的助熔剂为碳酸钠、氟硅酸钠及乙二胺中的一种；所述的稳泡剂为六偏磷酸钠、硼砂、磷酸钠、硼酸及焦磷酸钠中的一种；所述的增稠剂为铝土矿、铝矾土、黑云母及高岭石中的一种；所述的膨胀剂为蛭石、砂岩及膨胀粘土中的一种；所述的色泽调整材料为氧化钴、氧化镍及二氧化锰中的一种；所述的吸波材料是金属铁微粉、石墨、炭黑及碳化硅中的一种。

2.如权利要求1所述的利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)利用球磨机将铁尾矿球磨、筛分得到细度<100μm的铁尾矿粉，同时将废玻璃破碎、粉磨至100μm下；

2)按质量百分比铁尾矿粉75％～85％，发泡剂2％～10％，助熔剂0.1～1％，稳泡剂0.1～9％，吸波材料1～5％的要求量取各种原料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12％～15％的清水喷水造粒作为多孔保温层原料；按质量百分比铁尾矿粉45％～75％，废玻璃粉20％～50％，增稠剂1％～10％，膨胀剂1～5％、色泽调整材料1～5％，吸波材料1～3％的要求量取各种原料，将其用混料机混合均匀后加入干粉总质量的12％～15％的清水喷水造粒作为玻面装饰层原料；将混合均匀的多孔保温层原料以及玻面装饰层原料在封闭的空间内陈化2d～15d，充分均化；

3)先将多孔保温层原料铺于模具中并振荡使其平整，再将玻面装饰层原料铺于多孔保温层原料上在10～30Mpa压力下压制成型，自然条件下干燥18～24h，再放入干燥箱在105～115℃下干燥6～8h，然后放入微波炉中至700～1000℃一次烧结成型，自然冷却并脱模。

3.根据权利要求2所述的利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料的制备方法，其特征在于：所述微波炉的微波辐照功率为2.45GHz±25MHz，微波煅烧时间为2.5～5h。