CN105060821B

CN105060821B - 一种硅藻粒及其制备方法

Info

Publication number: CN105060821B
Application number: CN201510496442.4A
Authority: CN
Inventors: 庄广明
Original assignee: Linjiang Mingsheng Diatoms New Materials Co Ltd
Current assignee: Linjiang Mingsheng Diatoms New Materials Co Ltd
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2035-08-13
Also published as: CN105060821A

Abstract

本发明提供了一种硅藻粒及其制备方法，所述硅藻粒包括以下组分：硅藻土40wt％～60wt％；无机胶凝材料25wt％～45wt％；胶凝助剂1wt％～5wt％；海泡石绒10wt％～20wt％。本发明还提供了一种硅藻粒的制备方法，包括以下步骤：将上述组分和水进行混合后依次进行成球、养护和干燥，得到硅藻粒。与现有技术相比，本发明提供的硅藻粒由硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂和海泡石绒通过固化成型的方法制备得到，各组分在固化过程中产生协同作用，得到的产品强度高且耐磨性好。实验结果表明，本发明提供的硅藻粒抗压强度为13.5N～19.63N，进行30min干磨后的磨耗为3.27％～4.8％。

Description

一种硅藻粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，是涉及一种硅藻粒及其制备方法。

背景技术

硅藻土是一种有机成因的含硅质生物沉积岩，主要由硅藻遗体所组成。与其它无机非金属矿物如膨润土、叶蜡石、沸石等不同，由于硅藻土的物质组分主要是硅藻，其矿物结构为非晶质态的硅藻蛋白石，并且硅藻土是一种有机成因的特殊矿物，组成硅藻的SiO₂也是一种独特的硅藻质氧化硅，因此，硅藻土具有许多其他无机非金属矿物不能实现的特性和用途，如自动调节室内湿度、吸附杂质净化空气等，在建筑材料领域逐渐成为健康人居环境装饰材料。

近年来，在众多以硅藻土为主要成分的装饰材料中，硅藻泥以卓越的环保性能及高雅的艺术效果被广泛应用在人居环境装饰领域。但是，硅藻泥在实际使用过程中，由于受到使用空间和位置的限制，如卫生间、厨房及冰箱橱柜等，同时硅藻泥施工工序复杂，用户难以直接使用，因此并不能满足市场的需求。在此情况下，以硅藻粒为代表的新型功能性产品逐渐成为健康装饰的风向标。

目前，现有硅藻粒的制备方法主要采用高温熔融固化法，首先将硅藻土、石墨和纤维素加水混合成球，然后经干燥、高温煅烧，得到具有一定强度的固体材料，最后经水磨整形、干燥和筛分得到硅藻粒产品。但是，现有硅藻粒产品的强度低、耐磨性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种硅藻粒及其制备方法，本发明提供的硅藻粒强度高且耐磨性好。

本发明提供了一种硅藻粒，包括以下组分：

硅藻土40wt％～60wt％；

无机胶凝材料25wt％～45wt％；

胶凝助剂1wt％～5wt％；

海泡石绒10wt％～20wt％。

优选的，所述硅藻土为精致硅藻土；

所述精致硅藻土的堆密度小于等于490kg/m³，饱和吸水率大于等于260％。

优选的，所述无机胶凝材料包括白色硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥中的一种或多种。

优选的，所述胶凝助剂包括生石灰和熟石灰中的一种或两种。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的硅藻粒的制备方法，包括以下步骤：

将硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂、海泡石绒和水混合后依次进行成球、养护和干燥，得到硅藻粒。

优选的，所述无机胶凝材料与水的质量比为1：(0.4～0.6)。

优选的，所述混合的过程具体为：

在搅拌的条件下将硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂、海泡石绒和水进行混合；

所述搅拌的速度为10r/min～15r/min，时间为2min～4min。

优选的，所述养护的温度为10℃～20℃，时间为156h～180h。

优选的，所述干燥的温度为10℃～110℃，时间为12h～36h。

优选的，所述养护过程后干燥过程前，还包括水磨处理；

所述水磨处理的速度为10r/min～15r/min，时间为4min～6min。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种硅藻粒，包括以下组分：

硅藻土40wt％～60wt％；

无机胶凝材料25wt％～45wt％；

胶凝助剂1wt％～5wt％；

海泡石绒10wt％～20wt％。

在本发明中，所述硅藻土选自市售产品或精致硅藻土，优选为精致硅藻土。在本发明中，所述精致硅藻土的制备方法优选包括以下步骤：

将硅藻土与碳酸钠混合后依次进行活化、破碎，得到精致硅藻土。在本发明中，所述硅藻土与碳酸钠的质量比优选为(1～3)：100，更优选为1：50；本发明对所述硅藻土和碳酸钠的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述活化的目的是去除硅藻土中的有机物，提高硅藻土白度和堆密度；本发明对所述活化的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的加热活化即可；在本发明中，所述加热活化的温度优选为600℃～900℃，更优选为700℃～800℃；所述加热活化的时间优选为1h～5h，更优选为2h～3h。在本发明中，所述破碎后得到的精致硅藻土的粒度优选为1400目～1600目，更优选为1500目；本发明对所述破碎的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的机械破碎即可。在本发明中，所述精致硅藻土的堆密度优选小于等于490kg/m³，饱和吸水率优选大于等于260％，白度优选大于等于85。

在本发明中，所述硅藻粒的主要成分为硅藻土。硅藻土具有超纤维、多孔质等特性，其超微细孔比木炭多出5000～6000倍，在室内湿度上升时，硅藻土上的超细微孔能够自动吸收空气中的水分，将其储存起来，如果室内空气中的水分减少、湿度下降，硅藻土能够将储存在超细微孔中的水分释放出来，实现自动调节室内湿度的特性；同时，硅藻土具有超高比表面积，从而使其具有较强的吸附能力，有效去除空气中的游离甲醛、苯、氨、VOC等有害物质以及宠物体臭、吸烟、生活垃圾所产生的异味，全面解决室内空气污染，明显改善室内生活环境；另外，硅藻土对水分的吸收和释放能够产生瀑布效果，将水分子分解成正负离子，正负离子将水分子包裹，形成正负离子群，正负离子群以水分子为载体，在空气中四处浮游，当正负离子群遇到过敏物质以及其他细菌、霉菌等有害物质，就能立即将其进行包围和隔离，并通过性能最活跃的氢氧根离子与这些有害物质进行剧烈的化学反应，将它们彻底分解成水分子等无害物。在本发明中，所述硅藻粒包括40wt％～60wt％的硅藻土，优选为40wt％～45wt％。

在本发明中，所述无机胶凝材料优选包括白色硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥中的一种或多种，更优选为白色硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中的一种或两种，最优选为白色硅酸盐水泥。在本发明中，所述无机胶凝材料与有机胶体不同，有机胶体在加工过程中首先成为液态，会浸渍在硅藻土的微孔中，干燥后会对微孔形成封堵，影响功能性，同时强度高、耐水性好的有机胶体自身含有一定毒性；而无机胶凝材料能够在不对硅藻土微孔产生封堵的条件下，将硅藻土进行固化，并且安全环保；本发明对所述无机胶凝材料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述白色硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的市售商品即可。在本发明一个优选的实施例中，所述无机胶凝材料为52.5级白色硅酸盐水泥，其色泽光亮、白度高、强度高、性能稳定性高。在本发明中，所述硅藻粒包括25wt％～45wt％的无机胶凝材料，优选为37wt％～40wt％。

在本发明中，所述胶凝助剂优选包括生石灰和熟石灰中的一种或两种，更优选为生石灰。在本发明中，所述胶凝助剂能够加速无机胶凝材料的固化，提高固化后材料的耐水性，此外，采用生石灰作为胶凝助剂，还能够在固化过程中产生一定的热量，进一步加速无机胶凝材料的固化，减少或减免外加热氧化的必须性；本发明对所述胶凝助剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述生石灰和熟石灰的市售商品即可。在本发明一个优选的实施例中，所述胶凝助剂为生石灰，其主要成分氧化钙为碱性氧化物，白色或带灰色块状或颗粒状，对湿敏感，易从空气中吸收二氧化碳及水分，与水反应生成氢氧化钙并产生大量热。在本发明中，所述硅藻粒包括1wt％～5wt％的胶凝助剂，优选为2wt％～3wt％。

在本发明中，所述海泡石绒是一种纤维状的含水硅酸镁，属于非金属矿，呈白色，外观为粘结在一起的一排白绒，其耐高温，有很强的吸附能力、脱色能力，并且造型好、不易开裂。本发明在硅藻粒中加入海泡石绒，通过海泡石绒的纤维状结构，使硅藻土和无机胶凝材料在固化过程中更好的粘结在一起，有效提高产品的强度和耐磨性；此外，海泡石绒作为产品硅藻粒的组分之一，在提高硅藻粒强度和耐磨性的同时，进一步提高了硅藻粒的吸附性能。在本发明中，所述海泡石绒的纤维长度优选为0.1mm～1mm，更优选为0.1mm～0.3mm；所述海泡石绒的饱和吸水率优选大于等于100％，更优选大于等于200％；本发明对所述海泡石绒的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述硅藻粒包括10wt％～20wt％的海泡石绒，优选为15wt％～18wt％。

在本发明中，将硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂、海泡石绒和水混合。在本发明中，所述硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂和海泡石绒均与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。在本发明中，所述无机胶凝材料与水的质量比优选为1：(0.4～0.6)，更优选为1：0.5。在本发明中，所述无机胶凝材料遇水硬化，从而将上述硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂和海泡石绒混合粉料进行固化，以便得到硅藻粒。

在本发明中，所述混合的过程优选具体为：

在搅拌的条件下将硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂、海泡石绒和水进行混合。本发明对所述搅拌的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的卧式搅拌机或螺带式搅拌机即可。在本发明中，所述搅拌的速度优选为10r/min～15r/min，更优选为12r/min～13r/min，所述搅拌的时间优选为2min～4min，更优选为3min。在本发明中，在搅拌的条件下将硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂、海泡石绒和水进行混合，得到搅拌好的混料；所述搅拌好的混料会有大小不一的松散球体自然分布且无干料。

完成所述硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂、海泡石绒和水的混合过程后，本发明将上述混料进行成球，得到混料颗粒。在本发明中，所述成球的目的是得到实际生产预设的球体形状的颗粒，本发明对所述成球的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的圆盘造粒机即可；所述圆盘造粒机的转速优选为10r/min～15r/min，更优选为12r/min～13r/min。

完成所述成球过程后，本发明将成球后得到的混料颗粒进行养护。在本发明中，所述养护的过程需要维持饱和水分，采用本领域技术人员熟知的淋水养护的方法即可；所述养护的目的是满足无机胶凝材料强度的稳定增长，从而提高混料颗粒的强度和耐磨性。在本发明中，所述养护的温度优选为10℃～20℃，更优选为15℃，所述养护的时间优选为156h～180h，更优选为168h。

完成所述养护过程后，本发明优选还包括水磨处理。在本发明中，所述水磨处理的目的是把养护后得到的具有一定强度的混料颗粒的球体表面粗糙部分磨掉，保证表面光滑度和清洁度；本发明对所述水磨处理的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的滚筒式水磨机即可；所述滚筒式水磨机的转速优选为10r/min～15r/min，更优选为12r/min～13r/min；所述水磨处理的时间优选为4min～6min，更优选为5min。在本发明中，所述水磨处理需要在加水的条件下进行，所述加水量与进行水磨处理的混料颗粒的质量比优选为(0.8～1.2)：1，更优选为1：1。

完成所述水磨处理后，本发明将水磨处理后的混料颗粒进行干燥，得到硅藻粒。在本发明中，所述干燥的目的是除水；本发明对所述干燥的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的自然干燥或强制干燥的方法均可。在本发明中，所述干燥的温度优选为10℃～110℃，更优选为50℃～70℃，所述干燥的时间优选为12h～36h，更优选为24h。

得到所述硅藻粒后，将所述硅藻粒进行筛分、包装，得到产品。

本发明提供的制备方法采用常温化学凝固方法，在很大程度上减少加工能耗及污染，降低成本，使加工过程更加简便，同时还能够最大限度保护硅藻土结构不被破坏，进而使产品保持较好的功能性。

此外，本发明提供的硅藻粒的制备方法无需高温煅烧，避免了硅藻土原有结构在煅烧过程中产生破坏而使产品功能性受到影响；同时，本发明提供的制备方法能耗小、成本低，工艺流程简单，适合大规模生产。

为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的硅藻土为本公司自制的精致硅藻土，产品物理特性如下：粒度＝1000目，堆密度≤490kg/m³，白度≥85，饱和吸水率≥260％；所用的白色硅酸盐水泥为阿尔博波特兰(安庆)有限公司提供的52.5级白色硅酸盐水泥，产品物理特性如下：细度＝380m³/kg，容积密度＝1100kg/m³，密度＝3100kg/m³，需水量27％，产品性能指标如下：3天抗折强度＝7.0MPa，28天抗折强度＝10.0MPa，3天抗压强度＝40MPa，28天抗压强度＝60MPa，80μm细度量＝0.0％，初凝时间＝140min，终凝时间＝170min，白度＝88；所用的生石灰由辽宁壹丹钙业有限公司提供，执行标准HG/T 4205-2011，产品性能如下：氧化钙质量含量≥92.0％，氧化镁质量含量≤1.5％，盐酸不溶物质量含量≤1.0％，铁质量含量≤0.1％，灼烧减量≤4.0％，0.075mm试验筛余物质量含量≤1.0％，0.045mm试验筛余物质量含量≤5.0％；所用的海泡石绒由河南省内乡县兴磊海泡石有限公司提供，产品物理特性如下：纤维长度＝0.1mm～0.3mm，堆密度≤550kg/m³，白度≥85，饱和吸水率≥200％。

实施例1

(1)将60重量份的精致硅藻土、25重量份的白色硅酸盐水泥、5重量份的生石灰、10重量份的海泡石绒和10kg的水加入卧式搅拌机，在12r/min下搅拌3min，得到搅拌好的混料。

(2)将步骤(1)得到搅拌好的混料加入φ＝2.8m的圆盘造粒机，在12r/min下进行成球，得到混料颗粒；再将成球后得到的混料颗粒在15℃下淋水养护168h后，产物加入滚筒式水磨机，再加入等质量的水，在12r/min下水磨处理5min；最后将水磨处理后的产物再50℃下干燥24h，得到硅藻粒。

(3)将步骤(2)得到的硅藻粒按照直径筛分为2.5mm～3.5mm、3.5mm～5.5m和5.5mm～15mm三个等级，包装，得到产品。

实施例2

(1)将50重量份的精致硅藻土、28重量份的白色硅酸盐水泥、2重量份的生石灰、20重量份的海泡石绒和25kg的水加入卧式搅拌机，在13r/min下搅拌3min，得到搅拌好的混料。

(2)将步骤(1)得到搅拌好的混料加入φ＝2.8m的圆盘造粒机，在13r/min下进行成球，得到混料颗粒；再将成球后得到的混料颗粒在10℃下淋水养护168h后，产物加入滚筒式水磨机，再加入等质量的水，在13r/min下水磨处理5min；最后将水磨处理后的产物再70℃下干燥24h，得到硅藻粒。

实施例3

(1)将45重量份的精致硅藻土、37重量份的白色硅酸盐水泥、3重量份的生石灰、15重量份的海泡石绒和27kg的水加入卧式搅拌机，在12r/min下搅拌3min，得到搅拌好的混料。

(2)将步骤(1)得到搅拌好的混料加入φ＝2.8m的圆盘造粒机，在12r/min下进行成球，得到混料颗粒；再将成球后得到的混料颗粒在20℃下淋水养护168h后，产物加入滚筒式水磨机，再加入等质量的水，在12r/min下水磨处理5min；最后将水磨处理后的产物再60℃下干燥24h，得到硅藻粒。

实施例4

(1)将40重量份的精致硅藻土、40重量份的白色硅酸盐水泥、2重量份的生石灰、18重量份的海泡石绒和20kg的水加入卧式搅拌机，在12r/min下搅拌3min，得到搅拌好的混料。

(2)将步骤(1)得到搅拌好的混料加入φ＝2.8m的圆盘造粒机，在12r/min下进行成球，得到混料颗粒；再将成球后得到的混料颗粒在15℃下淋水养护168h后，产物加入滚筒式水磨机，再加入等质量的水，在12r/min下水磨处理5min；最后将水磨处理后的产物再60℃下干燥24h，得到硅藻粒。

实施例5

(1)将44重量份的精致硅藻土、45重量份的白色硅酸盐水泥、1重量份的生石灰、10重量份的海泡石绒和22kg的水加入卧式搅拌机，在12r/min下搅拌3min，得到搅拌好的混料。

按照标准JC/T2177-2013的技术指标和测试方法，分别对上述实施例1～5提供的硅藻粒进行性能测试，结果见表1。

表1 实施例1～5提供的硅藻粒的性能测试数据

测试结果表明，本发明实施例1～5提供的硅藻粒抗压强度为13.5N～19.63N，进行30min干磨后的磨耗为3.27％～4.8％，同时产品的甲醛净化性能均大于80％，饱和吸水率均大于35％。由此可知，本发明实施例1～5提供的硅藻粒具有容重小、抗压强度高、磨耗低，同时能够充分保留硅藻土的空气净化和湿度调节性能，各项性能数据均符合JC/T2177-2013标准要求。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种硅藻粒，其特征在于，包括以下组分：

硅藻土40wt％～60wt％；

无机胶凝材料25wt％～45wt％；

胶凝助剂1wt％～5wt％；

海泡石绒10wt％～20wt％；

所述硅藻土为精致硅藻土；所述精致硅藻土为将硅藻土与碳酸钠混合后依次进行活化、破碎制得，所述活化采用加热活化，加热活化温度为600-900℃，活化时间为1-5h；破碎后得到的精致硅藻土粒度为1400目-1600目；

所述精致硅藻土的堆密度小于等于490kg/m³，饱和吸水率大于等于260％；

所述无机胶凝材料包括白色硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥中的一种或多种；

所述胶凝助剂包括生石灰和熟石灰中的一种或两种。

2.一种权利要求1所述的硅藻粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将硅藻土、无机胶凝材料、胶凝助剂、海泡石绒和水混合后依次进行成球、养护和干燥，得到硅藻粒；所述无机胶凝材料与水的质量比为1：(0.4～0.6)。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合的过程具体为：

所述搅拌的速度为10r/min～15r/min，时间为2min～4min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述养护的温度为10℃～20℃，时间为156h～180h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为10℃～110℃，时间为12h～36h。

6.根据权利要求2～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述养护过程后干燥过程前，还包括水磨处理；

所述水磨处理的速度为10r/min～15r/min，时间为4min～6min。