CN104086119A - 一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉 - Google Patents

一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉，属保温材料制造领域。其步骤为：(1)原料加工；(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，树脂的喷洒量为35-55kg/吨纤维；(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条；(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；(6)压缩，在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，得到岩棉保温板；(7)切割，包装。本发明加工的岩棉不但渣球含量(粒径大于0.25mm)小，而且保温效果好，各项性能指标优于现有技术。

Description

一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉
技术领域
本发明属于保温材料制造领域，更具体地说，涉及一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉。
背景技术
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料。保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果。工业设备和管道的保温，采用绝热措施和材料气凝胶最早应用于美国国家航天局研制的太空服隔热衬里上，隔热衬里具有导热系数低、密度小、柔韧性高、防火防水等特性。其常温导热系数0.018W/(K·m)且绝对防水，保温性能是传统材料3～8倍。
气凝胶毡具有可调节硬度﹑裁剪便利﹑密度小、耐受高温﹑绝对疏水、无机材料、绿色环保等优越特性，其可替代玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐纤维制品等不环保、保温性能差的传统柔性保温材料。气凝胶毡的重量轻，一般密度为10－96kg/m3，20kg/m3以下为毡，24－48kg/m3为中硬板，48－96kg/m3为硬板，其中48kg/m3可做天花板，软化点为500℃左右，保温300℃，美国用量较大，k＝0.9。
硅酸钙绝热制品国内70年代研制成功，具有抗压强度高，导热系数小，施工方便，可反复使用的特点，在电力系统应用较为广泛。
现在的保温材料的主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料，其多用于钢丝网夹芯板材，彩色钢板复合夹心板材，虽然有一定限制，但发展较快，随着建筑防火对材料要求越来越严格，泡沫塑料在建筑领域的应用存在例如耐火效果不好和成本高等很多问题。
保温材料可收集多余热量，适时平稳释放，梯度变化小，有效降低损耗量，室温可趋、冬季保温均可起到平衡作用。在新楼装饰和旧楼改造中，克服墙面裂缝、结露、发霉、起皮等先天不足弊病；而且安全可靠的与基底整体粘结，随意性好，无空腔，避免负风压撕裂和脱落。有效克服板材拼接后边肋、阳角外翘变形面砖脱落等问题。材料中有机物与主墙基底存在的游离酸反应形成化合物，渗入主墙微孔隙中，形成共同体，确保干态粘结性，并改善湿态粘结保值率，具有极好粘结性。选用漂珠、水镁石纤维(管状纤维)等原材料，其结构中形成封闭的憎水性微孔隙空腔结构，作为相变材料载体，可确保相变材料长期实用性。
中国专利号201010222393.2，公开了一种岩棉纤维节能保温材料的制备方法，该制备方法是将原料送入冲天炉内，经高温熔融后，由高速离心设备制成人造无机纤维，同时加入粘结剂和防尘油，再经加温固化制得岩棉纤维节能保温材料制品。该发明方法的关键是将冲天炉内焦炭燃烧产后的一氧化碳，经过回收再配以天然气二次焚烧，产生大量的热量再次送入冲天炉内，再者就是经过富氧装置给冲天炉内添加氧气助燃，提高炉内的温度，使炉内的温度达到1450摄氏度以上。由于温度的提高，从而可以增加玄武岩的原料的含量的比例。以此来改变岩棉化学成分，最终达到改变岩棉的使用性能，提高岩棉的防火等级和抗老化性能。该发明方法主要通过两个步骤共同来完成：第一、冲天炉内的焦炭燃烧产生一氧化碳，经过抽离风机将含有一氧化碳的气体抽入焚烧炉内，焚烧炉内配以一定比例的天然气，经过电子点火，在炉内产生燃烧，炉内的所有可燃气体全部充分燃烧，从而产生大量的热气，温度为700摄氏度左右；再经过换热器将高温气体通过助燃风机送入冲天炉内，增加炉内的温度420摄氏度以上，产生的二氧化碳随着烟囱排出。第二、向冲天炉内添加氧气来助燃。冲天炉内由于有焦炭在燃烧，氧气作为一种助燃气体，通过氧气调压站→氧气分配器→冲天炉，向冲天炉内补充一定量的氧气，从而提高焦炭的燃烧率，同时还可以增加炉内的温度200摄氏度以上，这样不但可以节约焦炭，提高产品产量及产品质量。但其仅仅是采用将冲天炉内的温度达到1450摄氏度以上来实现所述的效果，其在实施例中说渣球含量(粒径大于0.25mm)为4.5％，但是这个指标依然较高，热损失依然较大，现在需要进一步减少渣球含量(粒径大于0.25mm)，但是该文件中渣球含量(粒径大于0.25mm)为4.5％已经是现有技术的最小值了，但是随着技术要求的越来越高，迫切的需要渣球含量更小的生产工艺，同时该对比文件的压缩强度也不足，需要进一步改善其压缩强度。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有保温材料的渣球含量(粒径大于0.25mm)过大，需要进一步减少热损失以及改善其压缩强度的问题，本发明提供一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉，其不但渣球含量(粒径大于0.25mm)小，而且保温效果好，各项性能优异。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种岩棉保温材料的制备方法，其步骤为：
(1)原料加工，将原料按照玄武岩740-760kg/批，白岩石45-55kg/批，矿渣180-210kg/批，焦炭240-260kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到450-550℃，预热后将原料加入冲天炉中，保持冲天炉中的温度为750-885℃，使原料熔化燃烧；
(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，树脂的喷洒量为35-55kg/吨纤维；
(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；
(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条，然后通过摆锤式将纤维成S型叠加，增加薄板型纤维条的厚度，变为叠加型纤维条；
(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；
(6)压缩，在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，得到岩棉保温板；
(7)切割，包装。
优选地，所述的步骤(1)中的原料按照玄武岩750kg/批，白岩石50kg/批，矿渣200kg/批，焦炭250kg/批进行混合。
优选地，所述的步骤(1)中冲天炉的温度为795℃。
优选地，所述的步骤(1)中原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为30m3/批。
优选地，所述的步骤(2)中离心的速度为5000-6000转/h。
优选地，所述的步骤(2)中酚醛树脂为2402型酚醛树脂。
优选地，所述的步骤(5)中固化的温度为200-300℃。
优选地，所述的步骤(6)中压缩的压强为0.03MPa。
上述岩棉保温材料的制备方法制备的岩棉。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明原料按照玄武岩740-760kg/批，白岩石45-55kg/批，矿渣180-210kg/批，焦炭240-260kg/批进行混合，预热到450-550℃，这个配比的情况下能确保燃烧后各个成份互相融合，溶液成份均匀，为减少渣球做铺垫；原料混合后粉碎，保持冲天炉中的温度为750-885℃，原料熔化燃烧时添加液氧，以上的配比不需要太高的加热温度，改变了原来认为必须通过提高温才能改善成纤效果的偏见，在本发明限定的原料配比下，在750-885℃时纤维已经可以做到直径较小，不但效果好，而且节约能源；
(2)本发明熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，酚醛树脂为2402型酚醛树脂，树脂的喷洒量为35-55kg/吨纤维，该过程选用该种树脂，尤其是选择2402型酚醛树脂，能极大的减少渣球的生成，同时能提高憎水率；
(3)本发明离心的速度为5000-6000转/h，配合特殊的成份比，使得加工出的纤维直径普遍小于5μm，降低了导热系数；
(4)本发明固化的温度为200-300℃，压缩的压强为0.03MPa，提高了本发明制备的产品的抗压强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
一种岩棉保温材料的制备方法，其步骤为：
(1)原料加工，将原料按照玄武岩750kg/批，白岩石50kg/批，矿渣200kg/批，焦炭250kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到500℃，预热后将原料加入冲天炉中，保持冲天炉中的温度为795℃，使原料熔化燃烧；原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为30m3/批；本实施例中用的矿渣为马钢炼铁所得矿渣。
(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，酚醛树脂为2402型酚醛树脂，树脂的喷洒量为55kg/吨纤维；
(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；
(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条，然后通过摆锤式将纤维成S型叠加，增加薄板型纤维条的厚度，变为叠加型纤维条；
(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；固化的温度为263℃；
(6)压缩，在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，压缩的压强为0.03MPa，得到岩棉保温板；
(7)切割，包装。
所得到经过切割的保温岩棉板的尺寸为长度1000mm，宽度600mm，厚度50mm，密度为80kg/m3。对该保温岩棉板的性能进行测试，纤维平均直径为4.1μm，最高使用温度650℃，渣球含量(粒径大于0.25mm)为3.3％，大大优于现有技术，憎水率99.5％，短期吸水量为0.18kg/m3(10mm，24h)，抗拉强度为9.5kpa。压缩强度为65kpa(变形10％)，酸度系数1.99。从以上指标来看，明显优于现有技术，尤其是在渣球含量(粒径大于0.25mm)指标上明显优于背景技术中的对比文件。
实施例2
同实施例1，所不同的是步骤(1)中将原料按照玄武岩740kg/批，白岩石55kg/批，矿渣180kg/批，焦炭260kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到450℃，预热后将原料加入冲天炉中，保持冲天炉中的温度为75℃，使原料熔化燃烧；步骤(2)中树脂的喷洒量为35kg/吨纤维；步骤(5)中固化的温度为200℃。
所得到经过切割的保温岩棉板的尺寸为长度1000mm，宽度600mm，厚度50mm，密度为81kg/m3。对该保温岩棉板的性能进行测试，纤维平均直径为4.3μm，最高使用温度640℃，渣球含量(粒径大于0.25mm)为3.1％，大大优于现有技术，憎水率99.6％，短期吸水量为0.17kg/m3(10mm，24h)，抗拉强度为9.5kpa。压缩强度为65kpa(变形10％)，酸度系数1.78。从以上指标来看，明显优于现有技术，尤其是在渣球含量(粒径大于0.25mm)指标上明显优于背景技术中的对比文件。
实施例3
同实施例1，所不同的是步骤(1)中将原料按照玄武岩760kg/批，白岩石45kg/批，矿渣210kg/批，焦炭240kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到550℃，预热后将原料加入冲天炉中，保持冲天炉中的温度为885℃，使原料熔化燃烧；步骤(2)中树脂的喷洒量为47kg/吨纤维；步骤(5)中固化的温度为300℃。
所得到经过切割的保温岩棉板的尺寸为长度1000mm，宽度600mm，厚度50mm，密度为79kg/m3。对该保温岩棉板的性能进行测试，纤维平均直径为4.1μm，最高使用温度660℃，渣球含量(粒径大于0.25mm)为3.3％，大大优于现有技术，憎水率99.4％，短期吸水量为0.19kg/m3(10mm，24h)，抗拉强度为9.4kpa。压缩强度为67kpa(变形10％)，酸度系数1.83。从以上指标来看，明显优于现有技术。
实施例4
同实施例1，所不同的是步骤(1)中在每批次的原料玄武岩变为570kg/批，增加花岗岩100kg/批，矿渣提升到310kg/批，预热温度变为450℃，其他不变。所得到的经过切割的保温岩棉板的尺寸为长度1000mm，宽度600mm，厚度50mm，密度为77kg/m3。对该保温岩棉板的性能进行测试，纤维平均直径为3.7μm，最高使用温度680℃，渣球含量(粒径大于0.25mm)为3.1％，大大优于现有技术，憎水率99.7％，短期吸水量为0.12kg/m3(10mm，24h)，抗拉强度为9.7kpa。压缩强度为68kpa(变形10％)。从以上指标来看，用部分花岗岩代替玄武岩，明显能提高保温岩棉的各项指标。

Claims (9)

1.一种岩棉保温材料的制备方法，其步骤为：
(1)原料加工，将原料按照玄武岩740-760kg/批，白岩石45-55kg/批，矿渣180-210kg/批，焦炭240-260kg/批进行混合，混合后粉碎，预热到450-550℃，预热后将原料加入冲天炉中，保持冲天炉中的温度为750-885℃，使原料熔化燃烧；
(2)物料纤维化，将步骤(1)中熔化的溶液经过离心成纤，变成纤维状，在离心的过程中喷洒酚醛树脂，树脂的喷洒量为35-55kg/吨纤维；
(3)集棉，将步骤(2)中的离心成纤的纤维收集；
(4)叠加，将步骤(3)中收集的纤维变为薄板形纤维条，然后通过摆锤式将纤维成S型叠加，增加薄板型纤维条的厚度，变为叠加型纤维条；
(5)固化，将步骤(4)中叠加后的叠加型纤维条固化；
(6)压缩，在固化的同时对叠加型纤维条进行压缩，得到岩棉保温板；
(7)切割，包装。
2.根据权利要求1所述的一种岩棉保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的原料按照玄武岩750kg/批，白岩石50kg/批，矿渣200kg/批，焦炭250kg/批进行混合。
3.根据权利要求2所述的一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉，其特征在于：所述的步骤(1)中冲天炉的温度为795℃。
4.根据权利要求2所述的一种岩棉保温材料的制备方法及岩棉，其特征在于：所述的步骤(1)中原料熔化燃烧时添加液氧，所述的液氧的用量为30m3/批。
5.根据权利要求1所述的一种岩棉保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中离心的速度为5000-6000转/h。
6.根据权利要求1所述的一种岩棉保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中酚醛树脂为2402型酚醛树脂。
7.根据权利要求1所述的一种岩棉保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(5)中固化的温度为200-300℃。
8.根据权利要求1所述的一种岩棉保温材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(6)中压缩的压强为0.03MPa。
9.权利要求1-8中的岩棉保温材料的制备方法制备的岩棉。
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