CN105272338A - 一种利用粉煤灰和沙漠沙制备高强发泡陶瓷材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用粉煤灰和沙漠沙制备高强发泡陶瓷材料的方法。属于无机保温材料领域，该材料各组成原料重量配方如下：粉煤灰60-85份、沙漠沙10-35份，助剂3-9份，发泡剂0.5-2份。该方法为将粉煤灰、沙漠沙、助剂和发泡剂的混合物球磨、烘干、造粒，再将粒料平铺和高温焙烧一段时间后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品。该发泡陶瓷防火保温板产品具有质轻、防火、保温性好、强度高和抗腐蚀性的特点，可用于保温建筑外墙、防火等场合。

Description

一种利用粉煤灰和沙漠沙制备高强发泡陶瓷材料的方法

技术领域

本发明属于无机保温材料领域，主要涉及一种利用粉煤灰和沙漠沙制备高强发泡陶瓷材料的方法。

背景技术

发泡陶瓷材料具有密度轻、导热系数低、强度高、不燃烧和抗腐蚀的特性，随着建筑节能和防火性能要求越来越高,发泡陶瓷材料被用作外墙防火保温材料和建筑隔火墙等领域，需求越来越大。但是由于用作外墙保温板或者防火隔离带时，存在施工复杂，和基础墙体粘结要求高等问题，应用范围较窄，主要在高端商业建筑或高端住宅上使用。而高强发泡陶瓷材料，具有强度高、防火、保温和可加工等特性，可直接作为外墙砖、外墙砌块和外墙板等使用，而不需另加其他保温材料。可以从根本上解决建筑防火保温问题。

目前，发泡陶瓷材料主要使用淤泥、工业废矿、石英和粘土为主要原料制成。然而，由于原料的多样和复杂性，造成产品强度较低、保温性能低下，应用范围有限。选择一种存量较大、成分稳定的原料并制备强度较高的发泡陶瓷材料，具有重要的经济和技术价值。

中国专利200910195362.X和中国专利201210077885.2公开了利用粉煤灰制备发泡陶瓷保温板的方法，该方法中粉煤灰利用率低，产品偏重与保温性能，发泡陶瓷材料强度较低。中国专利201410295528.6利用煤矸石和粉煤灰等制备的发泡陶瓷保温也同样存在产品强度过低的问题，无法用作保温墙体砖、保温砌块和保温墙板等。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足，提供一种制备高强发泡陶瓷材料的方法，该方法主要利用粉煤灰和沙漠沙为主要原料，且制成的发泡陶瓷材料表面孔较小、强度较高、导热系数低。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种制备高强发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，该材料主要由将粉煤灰、沙漠沙、助剂和发泡剂的混合物球磨、烘干、造粒，再将粒料平铺和高温焙烧一段时间后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品，各组成原料重量百分比配方如下：60-85份、沙漠沙10-35份，助剂3-9份，发泡剂0.5-2份。

上述方案中，粉煤灰的主要成分中氧化硅含量为50-75％，氧化铝含量为10-25％，氧化钙的含量为5-20％，其他为5-15％。

上述方案中，所述沙漠沙的主要成分中氧化硅含量为80-95％，其他组分含量为5-20％。

上述方案中，所述助剂是指钠长石、钾长石、正长石、透长石的任一种。

上述方案中，所述的发泡剂是指碳化硅、铁红或石墨中的任一种。

一种制备高强发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将粉煤灰60-85份、沙漠沙10-35份，助剂3-9份，发泡剂0.5-2份均匀混合；

2)所得混合物利用球磨机球磨8-24小时，将球磨后物料烘干、造粒，制成1-5mm粒料；

3)将步骤2)所得粒料在模具中铺平，然后在高温1000-1300℃的窑内焙烧10-90分钟后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品。

相比现有技术而言，本发明具有以下优点：

我国能源以煤炭为主，粉煤灰作为燃煤电厂排出固体废物，其大量排放造成严重的环境和社会问题。沙漠沙作为一种能提供硅源的材料，具有量大、成分稳定，价格低廉等特性，因此，充分利用粉煤灰和沙漠沙等原料制备高强发泡陶瓷，可以有效利用相关原料的有效成分，并提高发泡陶瓷产品稳定性，降低生产成本。同时，沙漠沙作为一种未经高温处理过的的冷性原料，粉煤灰作为一种高温处理后的热性原料，两种原料混合后，性能中和，所产生的发泡陶瓷产品能兼具密度轻和强度高的特性，优势明显。

利用粉煤灰、沙漠沙等固废资源制备高强发泡陶瓷，不仅可以充分利用粉煤灰、沙漠沙中硅铝等成分，减少因固废堆积导致的各种污染问题，还可得到高性能发泡陶瓷材料用于建筑保温等行业，满足建筑防火保温市场需求。

本发明选用的原料配方中粉煤灰含量，可以充分利用粉煤灰的硅铝等元素成分，形成无机陶瓷基体材料，同时选用沙漠沙作为辅助原料，有利于提高产品生产的稳定性和降低生产成本。

本发明尽量减少焙烧时间、球磨时间并减少发泡剂的用量，进一步降低发泡陶瓷材料生产成本。

本发明制备的发泡陶瓷材料表面泡孔直径基本在1mm以下，产品以堇青石晶相为主，莫来石晶相少，产品性能突出，抗压强度大于6.0MPa，密度小于500Kg/m³，导热系数不大于0.15W/m*K。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的一种制备高强发泡陶瓷材料的方法作进一步详细说明。

实施例1

选取重量比配方如下的粉煤灰60份，沙漠沙35份，正长石4.5份，铁红0.5份作为原料。选用粉煤灰含氧化硅为75％，氧化铝15％，氧化钙5％，其他5％。选用沙漠沙中氧化硅含量为90％。将选好的将粉煤灰、沙漠沙、正长石和铁红混合均匀，混合物利用球磨机球磨8小时，将球磨后物料烘干、造粒，制成1-5mm粒料；粒料在模具中铺平，然后在高温1000℃的窑内焙烧90分钟后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品。检测产品抗压强度为6.3MPa，容重为405Kg/m³，导热系数为0.11W/m*K。

实施例2

选取重量比配方如下的粉煤灰65份，沙漠沙28份，透长石5.5份，铁红1.5份作为原料。选用粉煤灰含氧化硅为65％，氧化铝10％，氧化钙10％，其他15％。选用沙漠沙中氧化硅含量为85％。将选好的将粉煤灰、沙漠沙、透长石和铁红混合均匀，混合物利用球磨机球磨15小时，将球磨后物料烘干、造粒，制成1-5mm粒料；粒料在模具中铺平，然后在高温1150℃的窑内焙烧40分钟后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品。检测产品抗压强度为6.9MPa，容重为450Kg/m³，导热系数为0.13W/m*K。

实施例3

选取重量比配方如下的粉煤灰75份，沙漠沙15份，钠长石9份，碳化硅1份作为原料。选用粉煤灰含氧化硅为50％，氧化铝20％，氧化钙20％，其他10％。选用沙漠沙中氧化硅含量为80％。将选好的将粉煤灰、沙漠沙、钠长石和碳化硅混合均匀，混合物利用球磨机球磨24小时，将球磨后物料烘干、造粒，制成1-5mm粒料；粒料在模具中铺平，然后在高温1180℃的窑内焙烧10分钟后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品。检测产品抗压强度为7.3MPa，容重为475Kg/m³，导热系数为0.14W/m*K。

实施例4

选取重量比配方如下的粉煤灰80份，沙漠沙16份，钾长石4.5份，石墨0.5份作为原料。选用粉煤灰含氧化硅为50％，氧化铝25％，氧化钙15％，其他10％。选用沙漠沙氧化硅含量为95％。将选好的将粉煤灰、沙漠沙、钾长石和石墨混合均匀，混合物利用球磨机球磨20小时，将球磨后物料烘干、造粒，制成1-5mm粒料；粒料在模具中铺平，然后在高温1250℃的窑内焙烧15分钟后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品。检测产品抗压强度为7.0MPa，容重为460Kg/m³，导热系数为0.14W/m*K。

实施例5

选取重量比配方如下的粉煤灰85份，沙漠沙10份，钠长石3份，石墨2份作为原料。选用粉煤灰含氧化硅为72％，氧化铝15％，氧化钙8％，其他5％。选用沙漠沙氧化硅含量为90％。将选好的将粉煤灰、沙漠沙、钠长石和石墨混合均匀，混合物利用球磨机球磨18小时，将球磨后物料烘干、造粒，制成1-5mm粒料；粒料在模具中铺平，然后在高温1300℃的窑内焙烧20分钟后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品。检测产品抗压强度为6.9MPa，容重为490Kg/m³，导热系数为0.15W/m*K。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用粉煤灰和沙漠沙制备的高强发泡陶瓷材料，其特征在于，该材料由粉煤灰、沙漠沙、助剂和发泡剂的混合物球磨、烘干、造粒，再将粒料平铺和高温焙烧一段时间后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品，各组成原料重量配方如下：粉煤灰60-85份，沙漠沙10-35份，助剂3-9份，发泡剂0.5-2份。

2.根据权利要求1所述发泡陶瓷材料，其特征在于：所述粉煤灰的成分中氧化硅含量为50-75％，氧化铝含量为10-25％，氧化钙的含量为5-20％，其他为5-15％；所述沙漠沙的成分中氧化硅含量为80-95％，其他组分含量为5-20％；所述助剂是指钠长石、钾长石、正长石、透长石的任一种；所述的发泡剂是指碳化硅、铁红或石墨中的任一种。

3.一种制备如权利要求1所述高强发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将粉煤灰60-85份、沙漠沙10-35份，助剂3-9份，发泡剂0.5-2份均匀混合；

2)所得混合物利用球磨机球磨8-24小时，将球磨后物料烘干、造粒，制成1-5mm粒料；

3)将步骤2)所得粒料在模具中铺平，然后在高温1000-1300℃的窑内焙烧10-90分钟后，冷却得到高强发泡陶瓷材料成品。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所制得的高强发泡陶瓷材料抗压强度大于6.0MPa，密度小于500Kg/m³，导热系数不大于0.15W/m*K。