CN103396153B - 利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法。其方案是：先以50~65wt%花岗岩废料细粉、10~20wt%碎玻璃粉、1~5wt%石灰石粉、5~13wt%氯化钾和5~15wt%氯化钠为原料混合，在800~1200℃热处理0.5~2小时，磨至粒度小于0.045mm；在粉磨料中外加原料0.5~3wt%石灰石粉、5~10wt%工业纯碱、1~5wt%白炭黑和1~10wt%硫酸钠，球磨2~5小时；向球磨料中外加原料3~10wt%的水，搅拌，压制成坯体，干燥，在800~1200℃热处理2~5小时，自然冷却，用水浸泡，在80~110℃干燥，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。本发明工艺简单、生产成本低、有利于资源综合利用和环境友好，其制品体积密度小、导热系数低和耐压强度高。
Description
技术领域
本发明属于轻质保温材料技术领域。具体涉及一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法。
背景技术
花岗岩是一种深成酸性火成岩，二氧化硅含量高，主要由石英、长石和少量云母等暗色矿物组成。由于花岗岩具有不易风化、硬度高和耐磨损的特点，故广泛用于建筑装饰工程、地面石料及雕刻用材等领域。我国是一个石料加工大国，随着近年来花岗岩需求量的增加，在石材加工过程产生了大量的废石块和废石粉等废料，若不加以合理利用，废料的大量排放和堆积将会严重污染环境和浪费资源，不利于环境和资源的保护。
目前，关于以花岗岩废料为原料开展综合利用的研究工作较多。如“一种由花岗岩废料制成的防火隔音板”(CN201020227547.2)专利技术，由花岗岩废料经过发泡制成表面和内部具有微孔的四方状或波浪状的防火隔音板，但仅用作装饰，尚未应用于绝热保温材料技术领域。另如“利用花岗岩粉为原料的再生发泡材料的制作方法”(201210286364.1)专利技术，是利用花岗岩粉为原料，经1100～1400℃高温烧成，制得密度为0.3～1.2吨/m3的发泡材料。但＝烧成温度较高和能源消耗大，所制得发泡材料的密度较大，严重影响着产品在绝热保温、隔音和防火等领域的应用效果。
因此，以花岗岩废料为原料开展的综合利用都存在一些不足，如体积密度大、导热系数高和耐压强度低等，无法满足绝热保温、隔音、防火等领域对轻质材料产品的要求。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料的制备方法，用该方法所制备的轻质保温材料体积密度小、导热系数低和耐压强度高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：先以50～65wt％的花岗岩废料细粉、10～20wt％的碎玻璃粉、1～5wt％的石灰石粉、5～13wt％的氯化钾和5～15wt％的氯化钠为原料，混合，将混合料在800～1200℃条件下热处理0.5～2小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在粉磨料中加入占原料0.5～3wt％的石灰石粉、5～10wt％的工业纯碱、1～5wt％的白炭黑和1～10wt％的硫酸钠，在球磨机中球磨2～5小时，制得球磨料；再向球磨料中加入占原料3～10wt％的水，搅拌10～30分钟，压制成坯体，干燥，将干燥后的坯体在800～1200℃条件下热处理2～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时，最后在80～110℃条件下干燥12～24小时，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。
所述花岗岩废料细粉的主要化学成分是：SiO2含量为60～78wt％，Al2O3含量为10～18wt％，CaO含量为0.3～3wt％，Na2O含量为3～5wt％，K2O含量为2～5wt％；花岗岩废料细粉的粒径小于0.045mm。
所述碎玻璃粉的主要化学成分是：SiO2含量为60～75wt％，Al2O3含量为2～6wt％，CaO含量为3～8wt％，MgO含量为0.5～3wt％；碎玻璃粉的粒径小于0.045mm。
所述石灰石粉中CaO的含量大于45wt％，石灰石粉的粒径小于0.045mm。
所述氯化钠的粒径均小于0.074mm。
所述工业纯碱的粒径均小于0.074mm。
所述氯化钾的粒径均小于0.074mm。
所述压制成坯体的压力为35～55MPa。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：
1、本发明采用的原料来源广泛，尤其是以花岗岩废料为主要原料，不仅解决了花岗岩废料堆积对环境的污染和资源浪费问题，有利于环境和资源的保护，且生产成本低。
2、本发明通过各原料组成、相对含量及相应粒度的合理搭配，如粉磨料、石灰石颗粒和白炭黑及其含量，提高了坯体的致密化和后期烧结强度，紧密接触的颗粒结合状态，也确保了生成气孔的尺寸和分布的均匀性和可控性；因而，利用该技术制备的低导热轻质保温材料具有较高的强度和较低的体积密度。
3、本发明制备的低导热轻质保温材料具有较高的强度和较低的导热系数。
4、本发明工艺简单，烧成温度低，原料颗粒之间紧密接触，化学反应充分，有利于提高产物的物理化学性能。本发明制备的利用花岗岩废料为原料的低导热轻质保温材料的体积密度小于0.4g/cm3，耐压强度高于4MPa，导热系数低于0.05W/(m·k)。
因此，本发明具有工艺简单、生产成本低、有利于资源综合利用和环境友好的特点，所制备的低导热轻质保温材料体积密度小、导热系数低和耐压强度高，适合于绝热保温、隔音和防火领域对轻质材料产品的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式的原料和压制成坯体统一描述如下，各实施例中不再赘述：
所述花岗岩废料细粉的主要化学成分是：SiO2含量为60～78wt％，Al2O3含量为10～18wt％，CaO含量为0.3～3wt％，Na2O含量为3～5wt％，K2O含量为2～5wt％；花岗岩废料细粉的粒径小于0.045mm。
所述碎玻璃粉的主要化学成分是：SiO2含量为60～75wt％，Al2O3含量为2～6wt％，CaO含量为3～8wt％，MgO含量为0.5～3wt％；碎玻璃粉的粒径小于0.045mm。
所述石灰石粉中CaO的含量大于45wt％，石灰石粉的粒径小于0.045mm。
所述氯化钠的粒径均小于0.074mm。
所述工业纯碱的粒径均小于0.074mm。
所述氯化钾的粒径均小于0.074mm。
所述压制成坯体的压力为35～55MPa。
实施例1
一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法。先以50～55wt％的花岗岩废料细粉、15～20wt％的碎玻璃粉、3～5wt％的石灰石粉、8～13wt％的氯化钾和10～15wt％的氯化钠为原料，混合，将混合料在800～950℃条件热处理0.5～1小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在粉磨料中加入占原料0.5～1.5wt％的石灰石粉、5～8wt％的工业纯碱、3～5wt％的白炭黑和8～10wt％的硫酸钠，在球磨机中球磨2～5小时，制得球磨料；再向球磨料中加入占原料3～10wt％的水，搅拌10～30分钟，压制成坯体，干燥，将干燥后的坯体在1000～1100℃条件下热处理2～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时，最后在80～110℃条件下干燥12～24小时，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。
本实施例制备的利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料：体积密度小于0.4g/cm3；导热系数低于0.05W/(m·k)；耐压强度高于4MPa。
实施例2
一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法。先以60～65wt％的花岗岩废料细粉、13～18wt％的碎玻璃粉、1～3wt％的石灰石粉、5～9wt％的氯化钾和5～10wt％的氯化钠为原料，混合，将混合料在900～1000℃条件下热处理0.8～1.3小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在粉磨料中加入占原料2～3wt％的石灰石粉、7～10wt％的工业纯碱、1～3wt％的白炭黑和1～3wt％的硫酸钠，在球磨机中球磨2～5小时，制得球磨料；再向球磨料中加入占原料3～10wt％的水，搅拌10～30分钟，压制成坯体，干燥，将干燥后的坯体在800～900℃条件下热处理2～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时，最后在80～110℃条件下干燥12～24小时，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。
本实施例制备的利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料：体积密度小于0.4g/cm3；导热系数低于0.05W/(m·k)；耐压强度高于5MPa。
实施例3
一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法。先以55～60wt％的花岗岩废料细粉、10～15wt％的碎玻璃粉、3～5wt％的石灰石粉、8～13wt％的氯化钾和10～15wt％的氯化钠为原料，混合，将混合料在950～1050℃条件下热处理1～1.5小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在粉磨料中加入占原料1～2wt％的石灰石粉、5～7wt％的工业纯碱、2～4wt％的白炭黑和2～4wt％的硫酸钠，在球磨机中球磨2～5小时，制得球磨料；再向球磨料中加入占原料3～10wt％的水，搅拌10～30分钟，压制成坯体，干燥，将干燥后的坯体在900～1000℃条件下热处理2～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时，最后在80～110℃条件下干燥12～24小时，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。
本实施例制备的利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料：体积密度小于0.35g/cm3；导热系数低于0.04W/(m·k)；耐压强度高于5MPa。
实施例4
一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法。先以53～58wt％的花岗岩废料细粉、16～20wt％的碎玻璃粉、1～3wt％的石灰石粉、9～13wt％的氯化钾和8～12wt％的氯化钠为原料，混合，将混合料在1100～1200℃条件下热处理1.5～2小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在粉磨料中加入占原料1.5～2.5wt％的石灰石粉、6～9wt％的工业纯碱、3～5wt％的白炭黑和3～5wt％的硫酸钠，在球磨机中球磨2～5小时，制得球磨料；再向球磨料中加入占原料3～10wt％的水，搅拌10～30分钟，压制成坯体，干燥，将干燥后的坯体在850～950℃条件下热处理2～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时，最后在80～110℃条件下干燥12～24小时，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。
本实施例制备的利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料：体积密度小于0.3g/cm3；导热系数低于0.04W/(m·k)；耐压强度高于5MPa。
实施例5
一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法。先以62～65wt％的花岗岩废料细粉、13～16wt％的碎玻璃粉、1～3wt％的石灰石粉、6～10wt％的氯化钾和7～12wt％的氯化钠为原料，混合，将混合料在1050～1150℃条件下热处理1.2～1.8小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在粉磨料中加入占原料0.5～1.5wt％的石灰石粉、7～10wt％的工业纯碱、1～3wt％的白炭黑和4～6wt％的硫酸钠，在球磨机中球磨2～5小时，制得球磨料；再向球磨料中加入占原料3～10wt％的水，搅拌10～30分钟，压制成坯体，干燥，将干燥后的坯体在1000～1100℃条件下热处理2～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时，最后在80～110℃条件下干燥12～24小时，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。
本实施例制备的利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料：体积密度小于0.4g/cm3；导热系数低于0.03W/(m·k)；耐压强度高于5MPa。
实施例6
一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料及其制备方法。先以50～55wt％的花岗岩废料细粉、15～20wt％的碎玻璃粉、3～5wt％的石灰石粉、8～13wt％的氯化钾和10～15wt％的氯化钠为原料，混合，将混合料在1000～1100℃条件下热处理1～1.5小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在粉磨料中加入占原料1～2wt％的石灰石粉、6～8wt％的工业纯碱、2～4wt％的白炭黑和7～9wt％的硫酸钠，在球磨机中球磨2～5小时，制得球磨料；再向球磨料中加入占原料3～10wt％的水，搅拌10～30分钟，压制成坯体，干燥，将干燥后的坯体在1100～1200℃条件下热处理2～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时，最后在80～110℃条件下干燥12～24小时，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。
本实施例制备的利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料：体积密度小于0.3g/cm3；导热系数低于0.03W/(m·k)；耐压强度高于5MPa。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式采用的原料来源广泛，尤其是以花岗岩废料为主要原料，不仅解决了花岗岩废料堆积对环境的污染和资源浪费问题，有利于环境和资源的保护，且生产成本低。
2、本具体实施方式工艺简单，烧成温度低，原料颗粒之间紧密接触，化学反应充分，有利于提高产物的物理化学性能。
3、本具体实施方式通过各原料组成、相对含量及相应粒度的合理搭配，如粉磨料、石灰石颗粒和白炭黑及其含量，提高了坯体的致密化和后期烧结强度，紧密接触的颗粒结合状态，也确保了生成气孔的尺寸和分布的均匀性和可控性；因而，利用该技术制备的低导热轻质保温材料具有较高的强度和较低的体积密度，本具体实施方式制备的利用花岗岩废料为原料的低导热轻质保温材料的体积密度小于0.4g/cm3和耐压强度高于4MPa。
4、本具体实施方式制备的低导热轻质保温材料具有较高的强度和较低的导热系数。导热系数低于0.05W/(m·k)。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、生产成本低、有利于资源综合利用和环境友好的特点，所制备的低导热轻质保温材料体积密度小、导热系数低和耐压强度高，适合于绝热保温、隔音和防火领域对轻质材料产品的要求。
Claims (2)
1.一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是：先以50~65wt%的花岗岩废料细粉、10~20wt%的碎玻璃粉、1~5wt%的石灰石粉、5~13wt%的氯化钾和5~15wt%的氯化钠为原料，混合，将混合料在800~1200℃条件下热处理0.5~2小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在粉磨料中加入占原料0.5~3wt%的石灰石粉、5~10wt%的工业纯碱、1~5wt%的白炭黑和1~10wt%的硫酸钠，在球磨机中球磨2~5小时，制得球磨料；再向球磨料中加入占原料3~10wt%的水，搅拌10~30分钟，压制成坯体，干燥，将干燥后的坯体在800~1200℃条件下热处理2~5小时，自然冷却，用水浸泡12~24小时，最后在80~110℃条件下干燥12~24小时，制得利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料；
所述花岗岩废料细粉的主要化学成分是：SiO2含量为60~78wt%，Al2O3含量为10~18wt%，CaO含量为0.3~3wt%，Na2O含量为3~5wt%，K2O含量为2~5wt%；花岗岩废料细粉的粒径小于0.045mm；
所述碎玻璃粉的主要化学成分是：SiO2含量为60~75wt%，Al2O3含量为2~6wt%，CaO含量为3~8wt%，MgO含量为0.5~3wt%；碎玻璃粉的粒径小于0.045mm；
所述石灰石粉中CaO的含量大于45wt%，石灰石粉的粒径小于0.045mm；
所述氯化钠的粒径均小于0.074mm；
所述工业纯碱的粒径均小于0.074mm；
所述氯化钾的粒径均小于0.074mm；
所述压制成坯体的压力为35~55MPa。
2.一种利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料，其特征在于所述轻质保温材料是根据权利要求1所述的利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料的制备方法所制备的利用花岗岩废料为原料的轻质保温材料。
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Granted publication date: 20150114 Termination date: 20150814 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |