CN106007668A

CN106007668A - 一种装配式无机隔热复合墙板及制备方法

Info

Publication number: CN106007668A
Application number: CN201610349818.3A
Authority: CN
Inventors: 石广顺; 张荣华
Original assignee: Qingdao Creates Three Yuan Environmental Protection New Material Ltd Co
Current assignee: Qingdao Creates Three Yuan Environmental Protection New Material Ltd Co
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2016-10-12

Abstract

本发明涉及一种装配式无机隔热复合墙板，所述墙板包括外表层、中间层和内层；所述外表层和内层的制备原料为黄金尾矿粉和废石粉，所述中间层的制备原料为黄金尾矿粉、废石粉和发泡剂。所述外表层中黄金尾矿粉的用量占该层原料总量的50～80％，所述内层中黄金尾矿粉的用量占该层原料总量的55～70％，所述中间层中，按重量份，黄金尾矿粉、废石粉和发泡剂的重量比为60～80:20～40:0.03～3。本发明所述的墙板强度大、吸水率低、持耐久用，防火性能好，可与建筑同寿命，在施工过程中，可以实现模块化拼装施工，极大的降低建设人工成本和施工难度，而且本发明所述的原料为废弃尾矿，原料成本低，绿色环保。

Description

一种装配式无机隔热复合墙板及制备方法

技术领域

本发明涉及保温建材技术领域，具体涉及一种装配式无机隔热复合墙板。

背景技术

《2016年国务院政府工作报告》中提出“积极推广绿色建筑和建材”，大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑工程标准和质量。国家正积极推进新型城镇化建设，不少地方面临拆迁重建，棚户区住房改造，对于新型建筑节能建材需求巨大。近年我国已强制实行公共建筑节能50％(GB50189～2005《公共建筑节能设计标准》)和民用建筑节能65％的标准(JGJ134～2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》)，需要使用大量墙板保温材料，目前在全中国400多亿平方米存量建筑中，已使用有机易燃、可燃外保温材料近30亿平方米。此类有机易燃墙板保温材料不仅已经造成多起严重的火灾事故，而且存在用量大、耗能高、污染较严重等问题，已经不能适应市场需要。与此同时，目前我国累计产生尾矿100亿t以上，尾矿的大量堆存造成了资源严重浪费、制约了企业的正常生产、形成了严重的环境污染和巨大的安全隐患。这些大量堆存的尾矿具有排放量大、品种复杂、利用效率低等特点，尾矿减量化与资源化利用消纳处理迫在眉睫。

通过检索，以抛光瓷渣、废陶瓷碎片、河道淤泥、工业废渣和尾矿为原料制备发泡陶瓷的技术已具有较多报道。CN8102718547公布了一种发泡陶瓷及其制备方法，该方法把尾矿、长石、发泡剂、助溶剂组成的混合料破碎、成型、烧制膨化得到具有封闭气孔的发泡陶瓷。CN103044066公布了一种利用尾矿和陶瓷抛光废料制备的发泡材料及其制备方法，主要利用了稀土尾矿和蛇纹石尾矿。CN103253961公开了一种发泡陶瓷的制备方法，铅锌尾矿的掺入量为45～70％，抛光砖废渣28～25％，发泡剂0.5～3％。

综合上述发明，现阶段已有发明仅提出制备多孔发泡陶瓷保温板，但仅使用这种保温板，在墙体保温系统施工过程中，仍需铺设粘结砂浆、抹面砂浆，设置网格布等，工序复杂。复合一体化的装配式隔热无机复合墙板与目前典型的墙板保温系统相比，可以省略找平砂浆、防裂砂浆、防护网、贴釉面砖或者涂刷粘结砂浆的多层施工工序，实现模块化拼装施工，极大的降低建设人工成本和施工难度。

发明内容

针对现有墙体保温材料易燃、不耐久、强度较低、易于吸水、安装施工工序复杂的缺陷，本发明提出一种易于装配的一体成型的复合保温墙板。

本发明所述的墙板包括外表层和中间层、中间层和内层或外表层、中间层和内层；本发明所述的墙体可根据使用需求仅设置内层和中间层或外表层和中间层两层，也可设置外表层、中间层和内层三层；

所述外表层和内层的制备原料为黄金尾矿粉和废石粉，所述中间层的制备原料为黄金尾矿粉、废石粉和发泡剂；所述墙体的外层和内层不添加发泡剂，仅中间层添加发泡剂，通过一次烧成过程中实现了多孔界面和平面界面复合，实现良好结合强度，制备的墙板产品强度大、吸水率低、持耐久用，防火性能好，可与建筑同寿命，在施工过程中，可以实现模块化拼装施工，极大的降低建设人工成本和施工难度。

所述外表层中黄金尾矿粉的用量占该层原料总量的50～80％，所述内层中黄金尾矿粉的用量占该层原料总量的55～70％，所述中间层中，按重量份，黄金尾矿粉、废石粉和发泡剂的重量比为60～80:20～40:0.03～3。

所述外表层的厚度为0.5～2.5mm，中间层的厚度为60～300mm，内层的厚度为1.0～3.5mm。采用这种厚度，既可在尽量减少内外表层的厚度的情况下保证墙体的坚固程度，为外墙、内墙提供更多的装饰选择性，还可大限度地减少墙体的容重。

所述废石粉中K₂O的含量为3～9％，Na₂O的含量为5～8％。废石中K₂O、Na₂O等碱金属氧化物可以有效降低最终材料的烧成温度，形成大量的液态玻璃相，起到助熔作用。

所述黄金尾矿粉中SiO₂的含量为65～80％，Al₂O₃的含量为5～15％，CaO的含量为1～4％，MgO的含量为3～8％，K₂O的含量为0.5～3％，Na₂O的含量为1～5％，Fe₂O₃的含量为0.5～6％。以上各组分在该范围可以有效促进烧成作用，控制析晶过程，提升材料力学性能，有利于孔的形成。

所述发泡剂为碳粉、碳化硅或碳酸钙。这几种发泡剂可与尾矿、废石体系中的组分在特定温度(900～1150℃)下发生氧化还原反应产生气体，且发泡效率高，只需少量掺入便可达到发泡效果。

优选的，本发明所述墙板包括外表层、中间层和内层；所述外表层的厚度为2～2.5mm，所述中间层的厚度为250～300mm，所述内层的厚度为1～1.5mm；

所述外表层的制备原料中黄金尾矿粉50～60％，其余为废石粉；

所述中间层的制备原料中，黄金尾矿粉、废石粉和碳粉的重量比为70～80:20～30:2～3；

所述内层原料中黄金尾矿为60～70％，其余为废石粉；

所述废石粉中K₂O的含量为6～8％，Na₂O的含量为5～7％；

所述黄金尾矿粉中SiO₂的含量为68～72％，Al₂O₃的含量为5～7％，CaO的的含量为2～3％，MgO的的含量为4～6％，K₂O的的含量为0.5～1％，Na₂O的的含量为1～2％，Fe₂O₃的的含量为3～5％。

本发明所述的废石优选长石、莹石下脚料或废玻璃。

本发明所述的黄金尾矿粉为金矿的选矿尾矿，将其干燥至含水量为3～10％，该尾矿放射性检测合格，重金属等元素未超标。

本发明的另一目的是提供制备本发明所述墙板的方法，包括如下步骤：

1)将外表层、中间层和内层的原料分别混合后，分别采用湿法球磨至0.045mm～0.072mm，分别制浆，得浆料；

2)将所述浆料分别经喷雾造粒干燥制成含水率4～7％的颗粒粉料，陈腐10～24h；

3)将所述陈腐后的颗粒粉料均匀布入嵌有耐火玻璃纤维纸的耐火模具中，压制成型，然后铺中间层颗粒，同样的条件压制成型；最后铺外表层料颗粒，再以同样的条件压制成型，得复合坯；

4)将所述耐火模具和复合坯一起送入干燥窑中干燥10～30min；

5)将所述复合坯预烧后在1140～1180℃下烧制80～120min，缓冷出窑，脱模后切割加工，得无机隔热复合墙板。

所述的耐火模具是一种组合式模具；

所述组合式耐火模具的垫板、模框是堇青石质、莫来石质、碳化硅质等耐火材料。采用耐火模具，模具可与胚体直接进入窑炉烧成，省去了脱模的步骤，既简化了操作工艺，还避免了脱模过程中对复合胚体的影响，得到性能均一稳定的胚体，进一步通过烧制可得到性能稳定的复合墙体，防止出现鼓泡、开裂等现象。

所述复合坯体的压制过程中，压力均为3～10MPa，保压时间为5～30s。在压制的过程中，压力太小不利于复合层结合强度的后期形成，压力过大易使不同料层串通，且无必要，10Mpa足够。

所述预烧的程序为从室温以3～7℃/min的升温速率上升到850～950℃预烧25～35min。在这种操作程序下，可保证坯体全部烧透，各个组分反应充分。

优选的，本发明所述的方法包括如下步骤：

1)将外表层、中间层和内层的原料分别混合后，分别采用湿法球磨至0.065～0.075mm，分别制浆，得浆料；

2)将所述浆料分别经喷雾造粒干燥制成含水率5～6％的颗粒粉料，陈腐20～24h；

3)将所述陈腐好的内层颗粒料铺入周边镶嵌有高温纸的耐火组合模具中，压制成型，然后铺中间层颗粒，同样的条件压制成型；最后铺外表层料颗粒，以同样的条件压制成型，得复合坯，上述成型压力均为8～10Mpa，每次冲压保压时间均为5～8s；

4)将所述复合坯送入干燥窑中干燥20～25min；

5)将所述复合坯入窑烧制，所述烧制条件为：从室温以5～6℃/min的升温速率上升到900～950℃预烧30min，然后在1150～1170℃下烧制100～120min，缓冷出窑，脱模后切割加工，得无机隔热复合墙板。

本发明所述的墙板，具有如下有益效果：

1)本发明所述的墙板，中间层采用发泡陶瓷，内外表面层采用实心状结构，既可降低墙板的容重，利用发泡陶瓷的孔状结构来提高墙体的保温性能，还可保证墙体具有较强的坚固性；通过优化原料的选择，在尾矿中添加富含钾和钠的废石粉，在高温条件下，粉料呈高粘度熔融状，同时产生大量的气体，在气体挥发、原生矿物体积膨胀的共同作用下形成三维空间网架蜂窝结构的闭口气孔，具有良好的防潮保温性能。

2)本发明所述的墙体与目前典型的墙体保温系统相比，内层保温层和外表面层通过烧制一体成型，结合强度高，实现了保温装饰一体化。可以省略找平砂浆、防裂胶浆、防护网、贴釉面砖或者涂刷粘结砂浆的多层施工工序，通过粘结砂浆粘贴直接完成保温系统，实现模块化拼装施工，极大的降低建设人工成本和施工难度。

3)该材料以固体废弃物尾矿为原料，成本优势明显，通体均为无机材料，经过高温烧制，耐火温度可以达到1000℃以上，产品性能耐久稳定，可与建筑同寿命，在使用过程中无需维护改造。

4)进一步通过对烧制工艺的优化，可得到性能优异的保温材料，其容重可达280kg/m³以下，整体保温性能可达0.1W/(m·K)以下，吸水率小于1％。

5)因为本发明产品是陶瓷类制品，具有不吸潮、不爆、耐水、耐油、耐化学腐蚀的特点。

6)本产品利用放射性检测合格的尾矿作为主要原材料，经高温烧成后为绿色建材，可放心使用。本产品研究针对目前城市外墙保温系统兼顾火灾频发、建筑节能不足、高耗能等问题，具有实际意义和广阔的应用前景。

附图说明

图1为墙板的剖面图

图中，1为内层；2为中间层；3为外表层。

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。

实施例中所使用的废石为碱金属含量较低的长石类矿石，将所述矿石磨至粒径小于2mm后得废石粉。所述废石粉中K₂O的含量为7％，Na₂O的含量为6％。

实施例中所使用的黄金尾矿为金矿的选矿尾矿，并将所述尾矿浓缩干燥至含水量为4％。所述黄金尾矿粉中SiO₂的含量为70％，Al₂O₃的含量为5％，CaO的的含量为2％，MgO的的含量为5％，K₂O的的含量为0.5％，Na₂O的的含量为1.5％，Fe₂O₃的的含量为4％。

实施例1

本实施例涉及一种无机隔热复合墙板材料，其结构如图1：

所述墙板材料包括外表层、中间层和内层；所述外表层的厚度为0.5mm，所述中间层的厚度为60.0mm，所述内层的厚度为3.5mm；

所述外表层的制备原料中黄金尾矿粉60％，废石粉40％；

所述中间层的制备原料中，黄金尾矿粉、废石粉和碳粉的重量比为75:35:1；

所述内层原料中黄金尾矿为60％，废石为40％；

本实施例的另一目的是提供本实施例所述复合墙板的制备方法，包括如下步骤：

1)将外表层、中间层和内层的原料分别混合后，分别采用湿法球磨至0.055mm，分别制浆，得浆料；

2)将所述浆料分别经喷雾造粒干燥制成含水率7％的颗粒粉料，陈腐12h；

3)将所述陈腐好的内层颗粒料铺入周边镶嵌有高温纸的耐火组合模具中，压制成型，然后铺中间层颗粒，同样的条件压制成型；最后铺外表层料颗粒，以同样的条件压制成型，得复合坯，上述成型压力均为3Mpa，每次冲压保压时间均为30s；

4)将所述复合坯送入干燥窑中干燥30min；

5)将所述复合坯入窑烧制，所述烧制条件为：从室温以5℃/min的升温速率上升到900℃预烧30min，然后在1170℃下烧制120min，缓冷出窑，进行切割加工，得无机隔热复合墙板。

本实施例制备得到的复合墙板的表观密度为250kg/m³，导热系数为0.095W/(m·K)，燃烧性能为A1级，抗压强度为13MPa，体积吸水率为0.4％，耐酸度99.6％，其剖面图如图1。

实施例2

本实施例涉及一种无机隔热复合墙板材料：

所述墙板材料包括外表层、中间层和内层；所述外表层的厚度为1.5mm，所述中间层的厚度为150mm，所述内层的厚度为1.5mm；

所述外表层的制备原料中黄金尾矿粉70％，废石粉30％；

所述中间层的制备原料中，黄金尾矿粉、废石粉和碳化硅的重量比为65:35:0.6；

所述内层原料中黄金尾矿为55％，废石为45％。

2)将所述浆料分别经喷雾造粒干燥制成含水率6％的颗粒粉料，陈腐10h；

3)将所述陈腐好的内层颗粒料铺入周边镶嵌有高温纸的耐火组合模具中，压制成型，然后铺中间层颗粒，同样的条件压制成型；最后铺外表层料颗粒，以同样的条件压制成型，得复合坯，上述成型压力均为4Mpa，每次冲压保压时间均为6s；

4)将所述复合坯送入干燥窑中干燥10min；

本实施例制备得到的复合墙板的表观密度为265kg/m3，导热系数为0.085W/(m·K)，燃烧性能为A1级，抗压强度为9MPa，体积吸水率为0.4％，耐酸度99.6％。

实施例3

本实施例涉及一种无机隔热复合墙板材料：

所述墙板材料包括外表层、中间层和内层；所述外表层的厚度为2.5mm，所述中间层的厚度为300mm，所述内层的厚度为1mm；

所述外表层的制备原料中黄金尾矿粉50％，废石粉50％；

所述中间层的制备原料中，黄金尾矿粉、废石粉和碳粉的重量比为80:20:3；

所述内层原料中黄金尾矿为70％，废石为30％。

1)将外表层、中间层和内层的原料分别混合后，分别采用湿法球磨至0.075mm，分别制浆，得浆料；

2)将所述浆料分别经喷雾造粒干燥制成含水率6％的颗粒粉料，陈腐24h；

3)将所述陈腐好的内层颗粒料铺入周边镶嵌有高温纸的耐火组合模具中，压制成型，然后铺中间层颗粒，同样的条件压制成型；最后铺外表层料颗粒，以同样的条件压制成型，得复合坯，上述成型压力均为10Mpa，每次冲压保压时间均为5s；

4)将所述复合坯送入干燥窑中干燥25min；

本实施例制备得到的复合墙板的表观密度为240kg/m³，导热系数为0.075W/(m·K)，燃烧性能为A1级，抗压强度为10MPa，体积吸水率为0.35％，耐酸度99.4％。

对比例1

同实施例3相比，区别在于，所述外表层的制备原料中黄金尾矿粉30％，废石粉70％；

所述中间层的制备原料中，黄金尾矿粉、废石粉和发泡剂的重量比为65:35:4；

所述内层原料中黄金尾矿为40％，废石为60％。

制备得到的复合墙板的表观密度为290kg/m³，导热系数为0.15W/(m·K)，燃烧性能为A1级，抗压强度为6MPa，体积吸水率为3.5％，耐酸度99.1％。

对比例2

同实施例1相比，其区别在于，所述外表层的厚度为2.5mm，所述中间层的厚度为50mm，所述内层的厚度为4mm。

制备得到的复合墙板的表观密度为400kg/m³，导热系数为0.35W/(m·K)，燃烧性能为A1级，抗压强度为19MPa，体积吸水率为0.6％，耐酸度99.5％。

对比例3

同实施例3相比，区别在于，所述制备过程中，省去预烧的操作，直接升温至1170℃。

制备得到的复合墙板的表观密度为290kg/m³，导热系数为0.15W/(m·K)，燃烧性能为A1级，抗压强度为15MPa，体积吸水率为1.2％，耐酸度99％。

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

1.一种装配式无机隔热复合墙板，其特征在于，所述墙板包括外表层和中间层、中间层和内层或外表层、中间层以及内层；

所述外表层和内层的制备原料为黄金尾矿粉和废石粉，所述中间层的制备原料为黄金尾矿粉、废石粉和发泡剂。

2.根据权利要求1所述的墙板，其特征在于，所述外表层中黄金尾矿粉的用量占该层原料总量的50～80％，所述内层中黄金尾矿粉的用量占该层原料总量的55～70％，所述中间层中，按重量份，黄金尾矿粉、废石粉和发泡剂的重量比为60～80:20～40:0.03～3。

3.根据权利要求1或2所述的墙板，其特征在于，所述外表层的厚度为0.5～2.5mm，中间层的厚度为60～300mm，内层的厚度为1.0～3.5mm。

4.根据权利要求1～3任一项所述的墙板，其特征在于，所述废石粉中K₂O的含量为3～9％，Na₂O的含量为5～8％。

5.根据权利要求1～3任一项所述的墙板，其特征在于，所述黄金尾矿粉中SiO₂的含量为65～80％，Al₂O₃的含量为5～15％，CaO的含量为1～4％，MgO的含量为3～8％，K₂O的含量为0.5～3％，Na₂O的含量为1～5％，Fe₂O₃的含量为0.5～6％。

6.根据权利要求1～3任一项所述的墙板，其特征在于，所述发泡剂为碳粉、碳化硅或碳酸钙。

7.根据权利要求1所述的墙板，其特征在于，所述墙板包括外表层、中间层和内层；所述外表层的厚度为2～2.5mm，所述中间层的厚度为250～300mm，所述内层的厚度为1～1.5mm；

所述内层原料中黄金尾矿为60～70％，其余为废石粉；

所述废石粉中K₂O的含量为6～8％，Na₂O的含量为5～7％；

所述黄金尾矿粉中SiO₂的含量为68～72％，Al₂O₃的含量为5～7％，CaO的含量为2～3％，MgO的含量为4～6％，K₂O的含量为0.5～1％，Na₂O的含量为1～2％，Fe₂O₃的含量为3～5％。

8.一种制备权利要求1～7任一项所述墙板的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4)将所述耐火模具和复合坯一起送入干燥窑中干燥10～30min；

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述复合坯体的压制过程中，压力均为3～10MPa，保压时间为5～30s。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预烧的程序为从室温以3～7℃/min的升温速率上升到850～950℃预烧25～35min。