CN104557128A - 一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤包括：混合料处理；预热阶段处理；发泡阶段处理；稳泡阶段处理；冷却处理的过程。该制备方法以烟尘碳粉为发泡剂，能够有效合理的利用自然资源，有效地降低泡沫保温建材的生产成，减少环境污染，节约自然资源，对废弃材料进行有效利用，减少材料的环境污染和建材成；发明方法制备的泡沫保温建材的密度为0.27-0.62g/cm3，强度达2.32-8.96MPa，孔隙率为76-88%，具有良好的建筑保温性能，比现有的泡沫保温建材具有更高的性能和更低的生产成，具有较大的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫保温建材的制造方法，具体涉及一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法。
背景技术
我国的高污染高排放行业主要包括非金属矿物制品加工业、电力行业等。随着中国城市化进程的加快和经济的迅速发展，我国钢结构的市场规模将稳步增长，冶金行业、金属磨料及抛(喷)丸等行业也将进一步发展。在利用高频电炉和中频感应电炉进行回收废旧金属的过程中，废旧金属材料上附着的杂质、涂料、油漆、电镀保护层等高分子有机质经高温碳化成为精细工业粉尘。按照精细工业粉尘产生的工艺原理，精细工业粉尘实际上是由烟尘和炭粉两部分组成，烟尘是以冷凝的多金属蒸气共晶而成的多种金属氧化物以及富含二氧化硅的尘土等为主，炭粉是由附着在废旧金属原材料上的高分子有机质经高温燃烧或炭化而沉积形成的片状或粒状的超细炭材料。烟尘碳粉这种废料粒度很细 (微米级) , 风干后呈分散状态，极易随风飘落到各处，成为PM2.5的主要来源。PM2.5细颗粒物的粒径很小、易于富集空气中的有害有毒物质而悬浮在空气中，伴随着人们的呼吸进入到人体内，对呼吸系统和心血管系统造成伤害，导致各种疾病。而烟尘碳粉的填埋，不但耗费人力物力，占用土地，还会污染地下水质。近年来，随着人们对环保意识以及自身健康意识的增强处理该精细工业粉尘已经成为迫切需要解决的问题。烟尘碳粉有较高含量的碳，高温下能和氧气反应产生气体，适于高温烧结制备泡沫保温建材。因此，把烟尘碳粉作为制备泡沫保温建材的发泡剂，是实现利用废料制作的性能优良、附加值高产品的有利途径，对改善生态环境、推动化工行业的清洁化生产具有现实意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法。该制备方法以烟尘碳粉为发泡剂，能够有效合理的利用自然资源，有效地降低泡沫保温建材的生产成本，减少环境污染，节约自然资源，对废弃材料进行有效利用，减少材料的环境污染和建材成本；本发明方法制备的泡沫保温建材的密度为0.27-0.62g/cm3，强度达2.32-8.96Mpa，孔隙率为76-88%，具有极佳的建筑性能和保温性能，比现有的泡沫保温建材具有更高的建筑性能和更低的生产成本，具有极佳的推广使用价值。
为解决上述问题，本发明采用技术方案为：
一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤包括：
（1）混合料处理：按混合料的质量百分比称取烟尘碳粉发泡剂、原料、助熔剂、稳泡剂，加入球磨罐中球磨得到混合料，再将混合料进行干压成型，将成型后的胚料放入模具中；
（2）预热阶段处理：将载有胚料的模具放入电阻炉中进行预热处理；
（3）发泡阶段处理：将预热处理后的胚料和模具在电阻炉中升温加热进行发泡处理；
（4）稳泡阶段处理：电阻炉中将胚料和模具在高温状态保温进行稳泡处理；
（5）冷却处理：温饱处理完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温后得到所述泡沫保温建材。自然冷却的过程能够进一步提高产品的建筑性能，确保产品的规格准确和建筑强度。
优选的，混合料中各组分的质量百分比为：1-5%的球磨后的烟尘碳粉发泡剂，70-90%球磨后的原料，9-15%的助熔剂、1-5%的稳泡剂。烟尘碳粉发泡剂采用烟尘碳粉球磨后的粉末，烟尘碳粉中C的含量较高，高温下能和氧气生成CO2，能在熔融的原料中产生气体，因而可以代替高温下产生气体的碳酸钙、石墨等发泡剂；成本对比来看，普通碳酸钙大约600一吨，烟尘碳粉无需任何费用，只有烟尘碳粉收集和球磨的成本，具有极低的成本，从而有效降低生产成本，同时能够达到极佳的发泡效果。
优选的，原料为废玻璃、陶瓷抛磨废料、废旧陶瓷粉、粉煤灰中的一种或几种的混合物。原料可以采用多种工业废料，这样能够极大的降低生产成本，同时能够减少废料减少环境污染，节约自然资源，对废弃材料进行有效利用，减少材料的环境污染和建材成本，有利于提高产品的市场竞争力，同时具备极佳的建筑性能。
优选的，球磨罐中球磨后得到混合料的粒度小于200目。保证较小的粒度，从而保证发泡后产品的均匀度和产品性能。
优选的，助熔剂为硼砂；稳泡剂为磷酸钠。采用硼砂和磷酸钠能够保证泡沫保温建材最佳的产品性能。
优选的，步骤（2）预热阶段处理中，电阻炉以10~12℃/min的升温速率升温至200 ℃保温20-30min。
优选的，步骤（3）发泡阶段处理是电阻炉中以10~15℃/min的升温速率自200℃升温至980~1150℃。
优选的，步骤（4）稳泡阶段处理是在电阻炉中将胚料和模具于980~1150℃下保温20~40min。
优选的，步骤（3）发泡阶段处理是电阻炉中的温度升温至1030℃。
优选的，步骤（4）稳泡阶段处理是在电阻炉中将胚料和模具于1020℃下保温30min。
本发明的优点和有益效果为：
本发明利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，以烟尘碳粉为发泡剂，能够有效合理的利用自然资源，有效地降低泡沫保温建材的生产成本，减少环境污染，节约自然资源，对废弃材料进行有效利用，减少材料的环境污染和建材成本；
本发明利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，本发明方法制备的泡沫保温建材的密度为0.27-0.62g/cm3，强度达2.32-8.96Mpa，孔隙率为76-88%，具有极佳的建筑性能和保温性能，比现有的泡沫保温建材具有更高的建筑性能和更低的生产成本，具有极佳的推广使用价值；
本发明利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，生产过程简便高效，具有极佳的生产效率，产品的成品率高，能够采用普通的生产设备即可高效进行生产，具有极佳的推广应用意义。
附图说明
图1为本发明实施例3所制泡沫保温建材放大100倍的SEM图。
具体实施方式
下列实施例将进一步说明本发明。
实施例
1
本发明采用技术方案为一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤包括：
（1）混合料处理：按混合料的质量百分比称取烟尘碳粉发泡剂、原料、助熔剂、稳泡剂，加入球磨罐中球磨得到混合料，再将混合料进行干压成型，将成型后的胚料放入模具中；
本步骤中，混合料中各组分的质量百分比为：3%的球磨后的烟尘碳粉发泡剂，85%球磨后的原料，9%的助熔剂、3%的稳泡剂。原料为废玻璃。助熔剂为硼砂；稳泡剂为磷酸钠。球磨罐中球磨后得到混合料的粒度小于200目。保证较小的粒度，从而保证发泡后产品的均匀度和产品性能。
烟尘碳粉发泡剂采用烟尘碳粉球磨后的粉末，烟尘碳粉中C的含量较高，高温下能和氧气生成CO2，能在熔融的原料中产生气体，因而可以代替高温下产生气体的碳酸钙、石墨等发泡剂；成本对比来看，普通碳酸钙大约600一吨，烟尘碳粉无需任何费用，只有烟尘碳粉收集和球磨的成本，具有极低的成本，从而有效降低生产成本，同时能够达到极佳的发泡效果。
原料可以采用多种工业废料，这样能够极大的降低生产成本，同时能够减少废料减少环境污染，节约自然资源，对废弃材料进行有效利用，减少材料的环境污染和建材成本，有利于提高产品的市场竞争力，同时具备极佳的建筑性能。采用硼砂和磷酸钠能够保证泡沫保温建材最佳的产品性能。
（2）预热阶段处理：将载有胚料的模具放入电阻炉中进行预热处理；电阻炉以10℃/min的升温速率升温至200 ℃保温20min。
（3）发泡阶段处理：将预热处理后的胚料和模具在电阻炉中升温加热进行发泡处理；电阻炉中以10℃/min的升温速率自200℃升温至1000℃。
（4）稳泡阶段处理：电阻炉中将胚料和模具在高温状态保温进行稳泡处理；在电阻炉中将胚料和模具于1000℃下保温20min。
（5）冷却处理：温饱处理完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温后得到所述泡沫保温建材。自然冷却的过程能够进一步提高产品的建筑性能，确保产品的规格准确和建筑强度。、
本实施例制得泡沫保温建材结构均匀，测得密度为0.55 g·cm-3，抗压强度达到7.13Mpa，孔隙率为80%。
实施例
2
在实施例1的基础上，本实施例为一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤包括：
（1）混合料处理：按混合料的质量百分比称取烟尘碳粉发泡剂、原料、助熔剂、稳泡剂，加入球磨罐中球磨得到混合料，再将混合料进行干压成型，将成型后的胚料放入模具中；
本步骤中，混合料中各组分的质量百分比为：2%的球磨后的烟尘碳粉发泡剂，80%球磨后的原料，16%的助熔剂、2%的稳泡剂。原料为粉煤灰。助熔剂为硼砂；稳泡剂为磷酸钠。球磨罐中球磨后得到混合料的粒度小于200目。
（2）预热阶段处理：电阻炉以10℃/min的升温速率升温至200 ℃保温20min。
（3）发泡阶段处理：电阻炉中以10℃/min的升温速率自200℃升温至1020℃。
（4）稳泡阶段处理：在电阻炉中将胚料和模具于1020℃下保温20min。
（5）冷却处理：温饱处理完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温后得到所述泡沫保温建材。
其他部分与实施例1完全相同。
本实施例制备的泡沫保温建材结构均匀，测得密度为0.32g•cm-3，抗压强度达到2.32Mpa，孔隙率为87%。
实施例
3
在实施例1的基础上，本实施例为一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤包括：
（1）混合料处理：按混合料的质量百分比称取烟尘碳粉发泡剂、原料、助熔剂、稳泡剂，加入球磨罐中球磨得到混合料，再将混合料进行干压成型，将成型后的胚料放入模具中；
本步骤中，混合料中各组分的质量百分比为：4%的球磨后的烟尘碳粉发泡剂，75%球磨后的原料，16%的助熔剂、5%的稳泡剂。原料为粉煤灰。助熔剂为硼砂；稳泡剂为磷酸钠。球磨罐中球磨后得到混合料的粒度小于200目。
（2）预热阶段处理：电阻炉以10℃/min的升温速率升温至200 ℃保温25min。
（3）发泡阶段处理：电阻炉中以10℃/min的升温速率自200℃升温至980℃。
（4）稳泡阶段处理：在电阻炉中将胚料和模具于980℃下保温30min。
（5）冷却处理：温饱处理完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温后得到所述泡沫保温建材。
其他部分与实施例1完全相同。
本实施例制得的泡沫保温建材结构均匀，测得密度为0.37 g•cm-3，抗压强度达到2.65Mpa，孔隙率为85%。
实施例
4
在实施例1的基础上，本实施例为一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤包括：
（1）混合料处理：按混合料的质量百分比称取烟尘碳粉发泡剂、原料、助熔剂、稳泡剂，加入球磨罐中球磨得到混合料，再将混合料进行干压成型，将成型后的胚料放入模具中；
本步骤中，混合料中各组分的质量百分比为：2%的球磨后的烟尘碳粉发泡剂，79%球磨后的原料，16%的助熔剂、3%的稳泡剂。原料为陶瓷抛磨废料。助熔剂为硼砂；稳泡剂为磷酸钠。球磨罐中球磨后得到混合料的粒度小于200目。
（2）预热阶段处理：电阻炉以11℃/min的升温速率升温至200 ℃保温24min。
（3）发泡阶段处理：电阻炉中以13℃/min的升温速率自200℃升温至1030℃。
（4）稳泡阶段处理：在电阻炉中将胚料和模具于1030℃下保温35min。
（5）冷却处理：温饱处理完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温后得到所述泡沫保温建材。
其他部分与实施例1完全相同。
本实施例制备的泡沫保温建材结构均匀，测得密度为0.30 g•cm-3，抗压强度达到2.33Mpa，孔隙率为87%。
实施例
5
在实施例1的基础上，本实施例为一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤包括：
（1）混合料处理：按混合料的质量百分比称取烟尘碳粉发泡剂、原料、助熔剂、稳泡剂，加入球磨罐中球磨得到混合料，再将混合料进行干压成型，将成型后的胚料放入模具中；
本步骤中，混合料中各组分的质量百分比为：4%的球磨后的烟尘碳粉发泡剂，76%球磨后的原料，12%的助熔剂、4%的稳泡剂。原料为废玻璃、陶瓷抛磨废料、废旧陶瓷粉、粉煤灰中的一种或几种的混合物。助熔剂为硼砂；稳泡剂为磷酸钠。球磨罐中球磨后得到混合料的粒度小于200目。
（2）预热阶段处理：电阻炉以12℃/min的升温速率升温至200 ℃保温26min。
（3）发泡阶段处理：电阻炉中以12℃/min的升温速率自200℃升温至1130℃。
（4）稳泡阶段处理：在电阻炉中将胚料和模具于1130℃下保温25min。
（5）冷却处理：温饱处理完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温后得到所述泡沫保温建材。
其他部分与实施例1完全相同。
本实施例制备的泡沫保温建材结构均匀，测得密度为0.35•cm-3，抗压强度达到2.43，孔隙率为89%。
对比例
1
在实施例1的基础上，一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤（1）混合料处理：球磨罐中球磨后得到混合料的粒度为120目。
其他部分与实施例1完全相同。
本实施例制得泡沫保温建材结构不均匀，颗粒度大，测得密度为0.52 g·cm-3，抗压强度达到4.13Mpa，孔隙率为65%。其建筑性能远不如本发明的实施例取得的产品性能。
对比例
2
在实施例1的基础上，一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤（3）发泡阶段处理：将预热处理后的胚料和模具在电阻炉中升温加热进行发泡处理；电阻炉中以10℃/min的升温速率自200℃升温至700℃。
（4）稳泡阶段处理：电阻炉中将胚料和模具在高温状态保温进行稳泡处理；在电阻炉中将胚料和模具于700℃下保温20min。
其他部分与实施例1完全相同。
本实施例制得泡沫保温建材结构均匀度不高，颗粒度大，测得密度为0.52 g·cm-3，抗压强度为3.53Mpa，孔隙率为72%。其建筑性能远不如本发明的实施例取得的产品性能。
对比例
3
在实施例1的基础上，一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，该方法的步骤（3）发泡阶段处理：将预热处理后的胚料和模具在电阻炉中升温加热进行发泡处理；电阻炉中以15℃/min的升温速率自200℃升温至1350℃。
（4）稳泡阶段处理：电阻炉中将胚料和模具在高温状态保温进行稳泡处理；在电阻炉中将胚料和模具于1350℃下保温20min。
其他部分与实施例1完全相同。
本实施例制得泡沫保温建材结构均匀度不高，颗粒度大，测得密度为0.48 g·cm-3，抗压强度为4.22Mpa，孔隙率为83%。其建筑性能远中虽然孔隙率和密度较佳，但是其抗压强度不够高，远不如本发明的实施例取得的产品性能。
表1：本发明制备的泡沫保温建材与其他常规泡沫保温建材产品的性能对比表
综上，本发明的利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法。该制备方法以烟尘碳粉为发泡剂，能够有效合理的利用自然资源，有效地降低泡沫保温建材的生产成本，减少环境污染，节约自然资源，对废弃材料进行有效利用，减少材料的环境污染和建材成本；本发明方法制备的泡沫保温建材的密度为0.27-0.62g/cm3，强度达2.32-8.96Mpa，孔隙率为76-88%，具有良好的建筑保温性能，比现有的泡沫保温建材具有更高的性能和更低的生产成本，具有较高的推广应用价值。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
（1）混合料处理：按混合料的质量百分比称取烟尘碳粉发泡剂、原料、助熔剂、稳泡剂，加入球磨罐中球磨得到混合料，再将混合料进行干压成型，将成型后的胚料放入模具中；
（2）预热阶段处理：将载有胚料的模具放入电阻炉中进行预热处理；
（3）发泡阶段处理：将预热处理后的胚料和模具在电阻炉中升温加热进行发泡处理；
（4）稳泡阶段处理：电阻炉中将胚料和模具在高温状态保温进行稳泡处理；
（5）冷却处理：温饱处理完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温后得到所述泡沫保温建材。
2.如权利要求1所述的利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，其特征在于，混合料中各组分的质量百分比为：1-5%的球磨后的烟尘碳粉发泡剂，70-90%球磨后的原料，9-15%的助熔剂、1-5%的稳泡剂。
3.如权利要求1所述的利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，其特征在于，原料为废玻璃、陶瓷抛磨废料、废旧陶瓷粉、粉煤灰中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求1所述的利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，其特征在于，球磨罐中球磨后得到混合料的粒度小于200目。
5.如权利要求1-4任一所述的利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，其特征在于，助熔剂为硼砂；稳泡剂为磷酸钠。
6.如权利要求1-4任一所述的利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，其特征在于，步骤（2）预热阶段处理中，电阻炉以10~12℃/min的升温速率升温至200
℃保温20-30min。
7.如权利要求1-4任一所述的利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，其特征在于，步骤（3）发泡阶段处理是电阻炉中以10~15℃/min的升温速率自200℃升温至980~1150℃。
8.如权利要求1-4任一所述的利用烟尘碳粉为发泡剂制备泡沫保温建材的方法，其特征在于，步骤（4）稳泡阶段处理是在电阻炉中将胚料和模具于980~1150℃下保温20~40min。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |