CN103936387B - 一种轻质粉煤灰基绝热材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻质粉煤灰基块状绝热材料的制备方法，先将膨润土、粉煤灰和水，球磨1～3h制成浆料；然后加入氧化钙再次球磨0.5h～2h；最后加入水玻璃，搅拌均匀；将混合浆料倒入装有模具的高压反应釜中，水热反应条件下反应6～24h，脱模，在100～200℃烘干，即得到轻质粉煤灰基块状绝热制品。本发明专利的有益效果在于：1）本发明所制备的轻质粉煤灰基块状绝热制品具有很低的导热系数；2）本发明所制备的轻质粉煤灰基块状绝热制品具有视密度低、有一定强度、可加工性能好、不燃等优良性能；3）以固体废弃物粉煤灰为主要原料，制备条件温和、制备成型一步完成。

Description

一种轻质粉煤灰基绝热材料的制备方法
技术领域
本发明属于轻质保温绝热绿色材料领域，具体涉及一种轻质粉煤灰基块状绝热材料的制备方法。
背景技术
粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，属于我国当前排量较大的工业废渣之一。随着电力工业的发展，粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰一方面需要大量的场地堆放，另一方面由于颗粒小，易产生扬尘，造成严重的大气污染，因此迫切需要研发粉煤灰利用技术，有效减少粉煤灰对环境的污染，变废为宝。目前，国内外粉煤灰主要用于制备建筑材料，归纳起来主要有以下几种：粉煤灰混凝土轻质隔墙板、粉煤灰混凝土空心砌块、水泥粉煤灰膨胀珍珠岩混凝土保温砌块、粉煤灰砖、粉煤灰混凝土路面砖、粉煤灰混凝土路面砖、粉煤灰陶粒及混凝土制品、粉煤灰加气混凝土等。如：中国专利CN102976778A涉及一种粉煤灰基莫来石隔热砖及其制备方法，主要以粉煤灰、矾土为原料，加入膨胀剂、水以及减水剂经搅拌、浇注成型，在室温下干燥3～6h，脱模，在60～120℃条件下烘烤12～18h，最后在高温1500～1550℃下保温10～12h，即得粉煤灰基莫来石轻质隔热砖。该方法反应温度高，制备时间长、能源消耗大。尽管抗压强度得到了很大的提高，但是导热系数大（0.17～0.55W/（m·K）），作为保温材料实际应用效果较差。中国专利CN102795878A涉及一种轻质绝热发泡水泥及其制备方法，主要以水泥、粉煤灰、生石灰粉、发泡剂、空心玻璃微珠及氯化铁按照一定比例混合制得浆料，入模具静置发泡，自然养护成型。该制备工艺简单，易于操作。制品的抗压强度较高，导热系数较低，但是粉煤灰的利用率相对较低，不能得到粉煤灰废弃物的充分利用。中国专利CN101045642A涉及一种新型高掺量工业废料建筑保温隔热材料，主要由胶凝材料和发泡材料混合构成。胶凝材料包括水泥熟料、粉煤灰、硫酸盐及熟石灰等；发泡材料包括十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺。原料按配比进行混合发泡、注模、蒸压养护制得产品。使用该方法制得的产品导热系数在0.065至0.075W/（m·K）之间，粉煤灰利用率达到50%～70%。总体看来，虽然上述技术实现了粉煤灰的综合利用，但所制成品性能有待提高，成品附加值低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种以固体废弃物粉煤灰为主要原料，采用水热合成法，得到视密度低、导热系数很小、具有一定强度的轻质粉煤灰基块状绝热材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种轻质粉煤灰基块状绝热材料的制备方法，其特征在于，先将膨润土、粉煤灰和水，球磨1～3h制成浆料；然后加入氧化钙再次球磨0.5h～2h；最后加入水玻璃，搅拌均匀；将混合浆料倒入装有模具的高压反应釜中，水热反应条件下反应6～24h，脱模，在100～200℃烘干，即得到轻质粉煤灰基块状绝热制品。
按上述方案，所述的膨润土为钠基膨润土，混合浆料中膨润土的质量百分含量为0.0%～2.0%。
按上述方案，所述的粉煤灰在混合浆料中的质量百分含量为1.0%～5.0%。
按上述方案，所述的氧化钙在混合浆料中的质量百分含量为0.5%～3.0%。
按上述方案，所述的水玻璃为钠水玻璃，混合浆料中水玻璃的质量百分含量为0.5%～3.0%。
按上述方案，所述的混合浆料水热反应温度为120～260℃。
本发明专利的有益效果在于：
1）本发明所制备的轻质粉煤灰基块状绝热制品具有很低的导热系数（0.039～0.053W/(m·K)），其优异的隔热性能，与价格昂贵、隔热性能最好的无机气凝胶相当，为固体废弃物粉煤灰的利用提供了一种低成本、高性能、高附加值的有效方法，具有广阔的应用前景；
2）本发明所制备的轻质粉煤灰基块状绝热制品具有视密度低（83～152kg/m3）、有一定强度、可加工性能好、不燃等优良性能；
3）本发明的轻质粉煤灰基块状绝热制品的制备方法，以固体废弃物粉煤灰为主要原料，制备条件温和、制备成型一步完成、无需高温煅烧、工艺简单、成本低廉、易于工业化。
具体实施方式
以下通过实施例来进一步描述本发明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，绝不限制本发明的范围。
实施例1
按下述重量称取各原料：0.5g钠基膨润土、1.75g粉煤灰和75ml水装入球磨罐中，在260转速下球磨2.5小时。向球磨罐中加入1.375g氧化钙，在260转速下再次球磨1.5小时制得浆料。往所述浆料中加入1.5g钠水玻璃，搅拌均匀后得混合料。将混合料注入长方体不锈钢磨具中，再将该不锈钢磨具置于高温反应釜中，190℃反应12小时。脱模，并在190℃下干燥12小时，即得到粉煤灰基块状绝热制品。
本实施例所制得的轻质粉煤灰基块状绝热制品干燥前后无收缩，其视密度为83.2kg/m3，导热系数为0.03997W/(m·K)。
对比实例1
对比实例1的具体实验步骤与实施例1基本相同，所不同的是，原料中不加入氧化钙。
对比实例1制得的粉煤灰基块状绝热制品在干燥前后收缩非常大，视密度高。
对比实例2
对比实例2的具体实验步骤与实施例1基本相同，所不同的是，原料中不加钠水玻璃。
对比实例2制得的粉煤灰基块状绝热制品在干燥前后收缩相当大，强度不高，易破碎。
对比实例3
对比实例3的具体实验步骤与实施例1基本相同，所不同的是，所加膨润土的质量为2.0g。
对比实例3制得的粉煤灰基块状绝热制品制在干燥前后收缩比较大，强度不高，易破碎，成型效果较差。
对比实例4
对比实例4的具体实验步骤与实施例1基本相同，所不同的是，所加氧化钙的质量为1.875g。
对比实例4制得的粉煤灰基块状绝热制品在干燥前后收缩相当大，成型效果较差。
实施例2
按下述重量称取各原料：1.75g粉煤灰和75ml水装入球磨罐中，在260转速下球磨2.5小时。向球磨罐中加入1.375g氧化钙，在260转速下再次球磨1.5小时制得浆料。往所述浆料中加入1.5g钠水玻璃，搅拌均匀后得混合料。将混合料注入长方体不锈钢磨具中，再将该不锈钢磨具置于反应釜中，190℃反应12小时。脱模，并在190℃下干燥12小时，即得到粉煤灰基块状绝热制品。
本实施例制得的轻质粉煤灰基块状绝热制品的视密度为147.8kg/m3，导热系数为0.05078W/(m·K)。
实施例3
按下述重量称取各原料：1.0g钠基膨润土、1.75g粉煤灰和75ml水装入球磨罐中，在260转速下球磨2.5小时。向球磨罐中加入1.375g氧化钙，在260转速下再次球磨1.5小时制得浆料。往所述浆料中加入1.5g钠水玻璃，搅拌均匀后得混合料。将混合料注入长方体不锈钢磨具中，再将该不锈钢磨具置于反应釜中，190℃反应12小时。脱模，并在190℃下干燥12小时，即得到粉煤灰基块状绝热制品。
本实施例制得的轻质粉煤灰基块状绝热制品的视密度为133.1kg/m3，导热系数为0.05176W/(m·K)。
实施例4
按下述重量称取各原料：0.5g钠基膨润土、1.75g粉煤灰和75ml水装入球磨罐中，在260转速下球磨2.5小时。向球磨罐中加入0.875g氧化钙，在260转速下再次球磨1.5小时制得浆料。往所述浆料中加入1.5g钠水玻璃，搅拌均匀后得混合料。将混合料注入长方体不锈钢磨具中，再将该不锈钢磨具置于反应釜中，190℃反应12小时。脱模，并在190℃下干燥12小时，即得到粉煤灰基块状绝热制品。
本实施例制得的轻质粉煤灰基块状绝热制品的视密度为152.4kg/m3，导热系数为0.04977W/(m·K)。
实施例5
按下述重量称取各原料：0.5g钠基膨润土、1.75g粉煤灰和75ml水装入球磨罐中，在260转速下球磨2.5小时。向球磨罐中加入1.875g氧化钙，在260转速下再次球磨1.5小时制得浆料。往所述浆料中加入1.5g钠水玻璃，搅拌均匀后得混合料。将混合料注入长方体不锈钢磨具中，再将该不锈钢磨具置于反应釜中，160℃反应12小时。脱模，并在160℃下干燥12小时，即得到粉煤灰基块状绝热制品。
本实施例制得的轻质粉煤灰基块状绝热制品的视密度为132.7kg/m3，导热系数为0.05322W/(m·K)。
实施例6
按下述重量称取各原料：0.5g钠基膨润土、1.75g粉煤灰和75ml水装入球磨罐中，在260转速下球磨2.5小时。向球磨罐中加入1.875g氧化钙，在260转速下再次球磨1.5小时制得浆料。往所述浆料中加入1.5g钠水玻璃，搅拌均匀后得混合料。将混合料注入长方体不锈钢磨具中，再将该不锈钢磨具置于反应釜中，220℃反应12小时。脱模，并在160℃下干燥12小时，即得到粉煤灰基块状绝热制品。
本实施例制得的轻质粉煤灰基块状绝热制品的视密度为90.9kg/m3，导热系数为0.04176W/(m·K)。

Claims (1)

1.一种轻质粉煤灰基块状绝热材料的制备方法，其特征在于，先将膨润土、粉煤灰和水，球磨1～3h制成浆料；然后加入氧化钙再次球磨0.5h～2h；最后加入水玻璃，搅拌均匀；将混合浆料倒入装有模具的高压反应釜中，水热反应条件下反应6～24h，脱模，在100～200℃烘干，即得到轻质粉煤灰基块状绝热制品；所述的膨润土为钠基膨润土，混合浆料中膨润土的质量百分含量为0.0％～2.0％；所述的粉煤灰在混合浆料中的质量百分含量为1.0％～5.0％；所述的氧化钙在混合浆料中的质量百分含量为0.5％～3.0％；所述的水玻璃为钠水玻璃，混合浆料中水玻璃的质量百分含量为0.5％～3.0％；所述的混合浆料水热反应温度为120～260℃。
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