CN105800945A - 一种发泡保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发泡保温材料及其制备方法，本发明所述的保温材料的原料包括高铝粉煤灰30～50份、废弃玻璃粉50～70份、助熔剂10～30份，发泡剂0.5～1.5份；其制备方法为：1)将高铝粉煤灰、废弃玻璃粉、助熔剂和发泡剂混合，加水进行湿磨混料，得料浆；2)将所述料浆烘干得混合粉料，将所述混合粉料造粒，干压成型，得坯体；3)将所述坯体进行高温烧结，得到发泡保温材料。本发明所述的保温材料的原料选自工业废弃物，成本低，整个制备过程工序简单，设备要求低，易于推广。

Description

一种发泡保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种由工业固废粉煤灰制备的发泡保温材料及其制备方法。

背景技术

粉煤灰是由火电厂燃煤锅炉随烟气排出的细灰。近年来，我国的电力工业发展迅速，煤炭资源消耗不断增大，引起粉煤灰的排放量逐年急剧增加。据《中国资源综合利用年度报告2014》统计，1995年，我国粉煤灰年产量为1.25亿吨。而2013年，我国产生了5.8亿吨的粉煤灰排放，较1995年增加了4.64倍。据此预计到2020年，粉煤灰的总堆放量将超过30亿吨。目前，我国是世界粉煤灰产生最多的国家，其每年的排放量相当于我国城市生活垃圾总排放量的2倍。

巨大的粉煤灰排放会造成严重的环境污染与危害。首先，粉煤灰堆放会占用大量宝贵的土地资源。粉煤灰颗粒细小，因此很容易形成扬尘现象，造成粉尘污染，对人体健康产生危害。此外，粉煤灰经雨水淋滤后，还会与水混合流入附近的土地、河流等，造成严重的环境污染。如何减少粉煤灰的污染，将粉煤灰变废为宝，促进粉煤灰的高效循环利用，是一个值得关注的问题。

从平板玻璃原片上切下来的边角玻璃约占玻璃生产总量的15％-25％，还有相当一部分废玻璃是定期停产产生的废玻璃，约占玻璃生产总量的5％-10％。废玻璃的存在既给人们的生产和生活造成伤害和不便，又对环境带来污染，占用宝贵的土地，增加环境负荷。

在我国，建筑保温市场中有机保温材料占有率达90％左右，占整个市场的主导地位。但是，有机保温材料存在以下弊端:防火抗火性能差，寿命短，与建筑结合性能差，针对上述问题，现有技术中研究采用无机原料来制备保温材料。

我国已有中国专利公开号为102557559A的发明专利《一种无机建筑外墙保温隔热材料及制作工艺》(申请号为201110446320.6)公开了一种无机建筑外墙保温隔热材料及制作工艺，它是将制备好的硬质钙石浆料与粉煤灰进行混合，进行压制烘干得到保温隔热材料。上述专利中前期需要对原料进行严格的选择和处理，且所使用的原料成本较高。

我国已有中国专利公开号为104744070A的发明专利《粉煤灰轻质隔热发泡陶瓷保温板及其制法和应用》(申请号为201510133062.4)公开了一种粉煤灰轻质隔热发泡陶瓷保温板的制备和应用方法。该方法制备过程中烧结温度较高，在1150～1200℃左右烧结，能耗较高，提高了生产成本，限制了粉煤灰的利用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中利用粉煤灰制备的保温材料的过程中存在的原料成本高和生产成本高的缺陷，本发明提供一种利用粉煤灰和废弃玻璃耦合制备的发泡保温材料。

(二)技术方案

本发明所述的发泡保温材料，由包括如下重量份的原料制备而成，高铝粉煤灰30～50份、废弃玻璃粉50～70份、助熔剂10～30份，发泡剂0.5～1.5份。

所述重量份为μg，mg，g，kg等本领域公知的重量单位，或为其倍数，如1/100，1/10，10倍，100倍等。

本发明中，所述高铝粉煤灰中Al₂O₃含量为38～50％。

本发明中，所述废弃玻璃粉为普通平板玻璃粉。

本发明中，所述助熔剂量为硼砂。

本发明中，所述发泡剂为石灰石或白云石。

本发明所述的保温材料，优选由包括如下重量份的原料制备而成：高铝粉煤灰40～45份、废弃普通平板玻璃粉55～60份、硼砂9～11份和石灰石0.8～1.2份，其中所述高铝粉煤灰、废弃普通平板玻璃粉、硼砂和石灰石的粒径均为25～48μm；所述高铝粉煤灰中Al₂O₃含量为38～50％。

进一步的优选，本发明所述的保温材料的由包括如下重量份的原料制备而成：

高铝粉煤灰40份、废弃普通平板玻璃粉60份、硼砂10份和石灰石1份；

或：高铝粉煤灰45份、废弃普通平板玻璃粉55份、硼砂20份和石灰石0.5份；

或：高铝粉煤灰50份、废弃普通平板玻璃粉50份、硼砂30份和石灰石1.5份；

本发明的另一目的是提供本发明所述的发泡保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将高铝粉煤灰、废弃玻璃粉、助熔剂和发泡剂混合，加水进行湿磨混料，得料浆；

2)将所述料浆烘干得混合粉料，将所述混合粉料造粒，干压成型，得坯体；

3)将所述坯体进行高温烧结，得到发泡保温材料。

本发明中，所述步骤1)的具体操作为，在所述混合物料中加水和刚玉球湿磨6-10h，至混合料的粒度为25～48μm。

本发明中，所述步骤2)的具体操作为，所述干燥的温度为100～120℃，干压成型压力为14～16MPa。

本发明中，步骤3)所述烧结温度为800-900℃，烧结时间为0.5～1h。

本发明中，步骤3)所述烧结的升温速率为3～5℃/min。

本发明所述保温材料的制备方法优选包括如下步骤：

1)将Al₂O₃含量为38～50％的高铝粉煤灰40～45份、废弃普通平板玻璃粉55～60份、硼砂9～11份和石灰石0.8～1.2份，加等量的水进行湿磨混合6～10h，至物料的粒度为40～48μm，得料浆；

2)将所述料浆在100～120℃烘干得混合粉料，造粒，然后采用干压成形的方法，在15MPa下压制成型，得坯体；

3)将所述坯体放入高温炉中，升温速率为3～4℃/min，在840～860℃下烧结0.5h，随炉冷却到室温，得保温材料。

(三)有益效果

本发明所述的发泡保温材料，具有如下有益效果：

1)本发明所述的保温材料，具有良好的保温性能和较高的强度，可广泛地应用于建设保温领域。

2)本发明所述的保温材料，以粉煤灰和废弃玻璃为原料，可以低成本地制备高附加值的粉煤灰产品，获得较高的经济效益和显著的环保效益。

3)本发明所述的保温材料的中的废弃玻璃粉用量大，其软化点较低，因此将混合物料在800-900℃高温烧结即可得到发泡保温陶瓷材料，制备成本低。而且本发明所述的方法整个制备过程工序简单，易于推广。

附图说明

图1为本发明所述制备方法流程图

图2为本发明制备的发泡保温材料实物的外观图

图3为本发明制备的发泡保温材料实物的剖面图

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例涉及一种发泡保温材料，包括如下重量份的原料：粉煤灰40份，废弃普通平板玻璃粉60份，硼砂10份，石灰石1份；

本实施例还涉及该保温材料的制备方法，包括如下步骤：(其制备流程图见图1)

1)将高铝粉煤灰、废弃普通平板玻璃粉、硼砂和石灰石混匀，加等量的水进行湿磨混合6～10h，至物料的粒度为40～48μm，得料浆；

2)将所述料浆在100℃烘干得混合粉料，造粒，然后采用干压成形的方法，在15MPa下压制成型，得坯体；

3)将所述坯体放入高温炉中，升温速率为3℃/min，在850℃下烧结0.5h，随炉冷却到室温，所得产品再切除不规则的边缘和表面的平坦化处理，最终得到发泡保温材料，所得产品的外观图如图2，剖面图如图3。

实施例2

本实施例涉及一种发泡保温材料，包括如下重量份的原料：粉煤灰45份，废弃普通平板玻璃粉55份，硼砂20份，石灰石0.5份；

本实施例还涉及该保温材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将高铝粉煤灰、废弃普通平板玻璃粉、硼砂和石灰石混匀，加等量的水进行湿磨混合6～10h，至物料的粒度为35～40μm，得料浆；

2)将所述料浆在120℃烘干得混合粉料，造粒，然后采用干压成形的方法，在14MPa下压制成型，得坯体；

3)将所述坯体放入高温炉中，升温速率为5℃/min，在800℃下烧结1h，随炉冷却到室温，所得产品再切除不规则的边缘和表面的平坦化处理，最终得到发泡保温材料。

实施例3

本实施例涉及一种发泡保温材料，包括如下重量份的原料：粉煤灰50份，废弃普通平板玻璃粉50份，硼砂30份，石灰石1.5份；

本实施例还涉及该保温材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将高铝粉煤灰、废弃普通平板玻璃粉、硼砂和石灰石混匀，加等量的水进行湿磨混合6～10h，至物料的粒度为25～35μm，得料浆；

2)将所述料浆在110℃烘干得混合粉料，造粒，然后采用干压成形的方法，在16MPa下压制成型，得坯体；

3)将所述坯体放入高温炉中，升温速率为5℃/min，在900℃下烧结0.5h，随炉冷却到室温，所得产品再切除不规则的边缘和表面的平坦化处理，最终得到发泡保温材料。

实施例4

同实施例1相比，其区别在于，其原料中的高铝粉煤灰为30份、废弃玻璃粉为70份；制备方法同实施例1所述的制备方法相同。

对比例1

同实施例1相比，其区别在于，在制备的步骤2)中，干压成型的压力为10MPa。

对比例2

同实施例1相比，其区别在于，在制备的步骤3)中，升温速率为10℃/min，在900℃下烧结0.5h，随炉冷却到室温。

将实施例1～3和对比例1～3所得的发泡保温材料进行性能测试，其结果如表1：

表1

由以上数据可知选择本发明所述的原料，采用本发明所述的制备方法，可制得导热系数小，密度较小，抗压强度较大的保温材料，从综合性能来看，实施例1～3效果最佳。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种发泡保温材料，其特征在于，由包括如下重量份的原料制备而成，高铝粉煤灰30～50份、废弃玻璃粉50～70份、助熔剂10～30份，发泡剂0.5～1.5份。

2.根据权利要求1所述的发泡保温材料，其特征在于，所述高铝粉煤灰中Al₂O₃含量为38～50％。

3.根据权利要求1或2所述的发泡保温材料，其特征在于，所述废弃玻璃粉为废弃普通平板玻璃粉。

4.根据权利要求3所述的发泡保温材料，其特征在于，所述助熔剂为硼砂。

5.根据权利要求1或4所述的发泡保温材料，其特征在于，所述发泡剂为石灰石或者白云石。

6.根据权利要求1～5任一项所述的发泡保温材料，其特征在于，包括如下重量份的原料制备而成：高铝粉煤灰40～45份、废弃普通平板玻璃粉55～60份、硼砂9～11份和石灰石0.8～1.2份；所述高铝粉煤灰、废弃普通平板玻璃粉、硼砂和石灰石的粒径均为25～48μm；所述高铝粉煤灰中Al₂O₃含量为38～50％。

7.权利要求1～6任一项所述发泡保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将高铝粉煤灰、废弃玻璃粉、助熔剂和发泡剂混合，加水进行湿磨混料，得料浆；

2)将所述料浆烘干得混合粉料，将所述混合粉料造粒，干压成型，得坯体；

3)将所述坯体进行高温烧结，得到发泡保温材料。

8.根据权权利要求7所述的制备方法，其特征在于，湿磨至物料的粒度为25～48μm。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述烘干的温度为100～120℃，干压成型压力为14～16MPa。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述烧结温度为800-900℃，烧结时间为0.5～1h，烧结的升温速率为3～5℃/min。