CN108840710B - 利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，将锂尾矿、钢渣尾矿、粘土原料、发泡材料A、水按一定比例配料，混合磨细后过筛除铁，放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中加入发泡材料B聚苯颗粒，练泥挤出的泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯送入隧道窑干燥，再按一定的烧成制度在节能双层隧道窑内高温1100～1200℃烧成毛坯砖，加工切割后得到成品。本发明制备方法简单，制备出来的发泡陶瓷规整度好、强度高、抗老化、防火阻燃（A1级）、防水、保温性能优良，生态环保（无毒无害无辐射），施工便利高效，既可用于建筑外墙保温材料、烟囱管道防腐，也可用于装配式隔墙和自保温墙体材料使用。

Description

利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法
技术领域
本发明属于固体废物利用和发泡陶瓷制备技术领域，具体涉及一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法。
背景技术
目前建筑保温材料一般以聚苯等有机材料为主，其质量轻、保温性能较好。但存在致命的缺点就是易燃，防火性能差，存在火灾隐患，近年来多地火灾事故频发，人员财产损失惨重。同时，这种材料耐久性不好，20年后需要更换翻新，维护维修费用大。因此，研究开发生产新型防火建筑保温材料极为迫切，为大势所趋。
发泡陶瓷保温建筑材料，保温、防火性能好，防火等级A1级，目前国家大力支持，全国各地多家企业积极建设发泡陶瓷生产线。
锂尾矿是浮选锂精矿后的固体废物，堆积如山。钢渣尾矿是钢厂生产的废弃物。这些固体废物，既占用了土地，又污染了环境。废物利用、变废为宝，符合国家大力鼓励提倡的节能减排、废物利用、绿色发展、高质量发展、保护环境的政策。
锂尾矿中主要成分含硅、铝、钾、钠及微量的锂、铁、钛等成分，是生产发泡陶瓷的理想材料，具有烧结温度低、急冷急热性能好的特点。同时，其细度细、不用粉碎，节省电耗。
钢渣尾矿含有多种有用成分：金属铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等。其矿物组成以硅酸三钙为主，其次是硅酸二钙、RO相、铁酸二钙和游离氧化钙。钢渣为孰料，是重熔相，熔化温度低。重新熔化时，液相形成早，流动性好。
开发利用锂尾矿及钢渣尾矿无机保温材料替代有机材料制造发泡陶瓷保温建筑材料，既安全、环保，又经济、耐用，其市场前景广阔。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法。该发明使用锂尾矿及钢渣尾矿废弃物，通过原料均化处理，配方设计，优化方案，高温烧成，成功研制生产出防火性能好，物理性能优良的新型保温建筑材料，既解决了锂尾矿、钢渣尾矿废物占用土地、污染环境问题，又为社会提供了新型保温材料，变废为宝，化害为益，实现了固体废弃物的资源化循环利用。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）锂尾矿、钢渣尾矿均化处理：首先将锂尾矿、钢渣尾矿分别均化处理，钢渣尾矿均化后粉碎，然后两者分别过筛；
（2）配料：将锂尾矿、钢渣尾矿、粘土原料、发泡材料A及水装入球磨机，混合磨细12～15h，过40～100目筛除铁；
（3）发泡陶瓷建筑保温材料制备：将除铁后配料放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中均匀加入发泡材料B有机材料聚苯颗粒，经练泥挤出泥段，再将泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑干燥形成干坯，干坯在节能双层隧道窑内按烧成制度在高温1100～1200℃烧成，制成毛坯砖，然后加工切割，得到成品砖，即为锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料。
本发明所述步骤（1）中，钢渣尾矿均化粉碎后过20目筛，锂尾矿均化后过20目筛。
本发明所述步骤（2）配料，加入锂尾矿50～60份、钢渣尾矿12～30份、粘土原料20～30份、发泡材料A 2～4份、最后加水40～50份。
本发明所述步骤（2）中，发泡材料A为一种发泡剂，属无机非金属复合型材料，为SiC细粉、Fe2O3细粉、MnO2细粉的混合物，主要化学成分组成为：SiC：20～45%，Fe2O3：45～65%，MnO2：1～12%，其中Fe2O3细粉、MnO2细粉为稳定剂，细度200～325目，烧成时产生一定分解膨胀。
本发明所述步骤（3）中，所述练泥为将泥饼放入有螺旋叶片搅泥机对泥饼进行搅拌、切割，在-0.095～-0.1MPa真空度下真空处理，出泥速率1～1.5m/min，挤出泥段，练泥过程中均匀加入发泡材料B 1～3份。
本发明所述步骤（3）中，发泡材料B为有机材料聚苯颗粒，粒径在1～3mm，烧成时蒸发，鼓出气泡。
本发明所述步骤（3）中，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑在60～80℃下干燥8～12h形成干坯。
本发明所述步骤（3）中，烧成制度为：室温～1100℃、升温速率150℃/h，在1100～1200℃、保温1h，1200≥T≥900℃、降温速率75℃/h，900＞T≥700℃、降温速率200℃/h，700＞T≥500℃、降温速率50℃/h，出窑温度500＞T≥50℃、降温速率150℃/h，其中T为窑温。
本发明所述锂尾矿主要化学成分及含量：SiO2：78.01%、Al2O3：14.96%、Fe2O3：0.35%、CaO：0.28%、K2O：1.87%、Na2O：3.12%；所述钢渣尾矿主要化学成分及含量：SiO2：16.73%、Al2O3：5.06%、Fe2O3：2.3%、TiO2：0.86%、CaO：48%、MgO：11.62%、K2O：0.075%、Na2O：0.17%、SO3：0.57%、MnO2：2.21%、CaF2：2.2%、Fe：0.68%、P2O5 ：1.04%、Loss：2.58%。
本发明的“练泥”过程为:泥饼放入有螺旋叶片的搅泥机，对泥饼进行搅拌、切割，在-0.095～-0.1Mpa真空度下真空处理，出泥速率1～1.5M/min，挤出泥段。练泥的目的：脱出泥料中的气泡，使泥料水分均匀、塑性好，并挤出泥段待用。
本发明所述方法生产的发泡陶瓷建筑保温材料抗折强度0.45～0.55MPa，抗压强度为0.55～1.0MPa，导热系数0.050～0.062MPaW/（m·K），抗冻性合格。
指标符合并优于“建筑工业行业标准JG/T511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求”。
本发明利用锂尾矿及钢渣尾矿生产的发泡陶瓷建筑保温材料产品检测方法参考建筑工业行业标准JG/T511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求。
建筑工业行业标准JG/T511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求见表1。
表1 建筑用发泡陶瓷保温板性能指标
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采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明原料工序泥浆先制成泥饼，而后练泥，采用挤压成型，能耗低、无粉尘、无废料、生产效率高、产品规整度好。2、本发明方法采用无机+有机复合发泡剂，有机发泡剂在练泥时加入，烧成时自然发泡，膨胀小，改善了产品的物理性能。3、本发明制备方法简单，制备出来的发泡陶瓷产品强度高，抗老化、防火阻燃（A1级）、防水、保温性能优良，生态环保（无毒无害无辐射），施工便利高效，既可用于建筑外墙保温材料、烟囱管道防腐，也可用于装配式隔墙和自保温墙体材料使用。4、本发明所述方法生产的发泡陶瓷建筑保温材料抗折强度0.45～0.55MPa，抗压强度为0.55～1.0MPa，导热系数0.050～0.062W/（m·K），抗冻性合格。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）锂尾矿、钢渣尾矿均化处理：首先将锂尾矿、钢渣尾矿分别均化处理，钢渣尾矿均化后粉碎过20目筛，锂尾矿均化后过20目筛；
（2）配料：将锂尾矿50～60份、钢渣尾矿12～30份、粘土原料20～30份、发泡材料A2～4份、最后加水40～50份装入球磨机，混合磨细12～15h，过40～100目筛除铁；
发泡材料A主要化学成分组成为：SiC：20～45%，Fe2O3：45～65%，MnO2：1～12%；
（3）发泡陶瓷建筑保温材料制备：将除铁后配料放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中均匀加入发泡材料B有机材料聚苯颗粒 1～3份，经练泥挤出泥段，再将泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑在60～80℃下干燥8～12h形成干坯，干坯在节能双层隧道窑内按烧成制度：室温～1100℃、升温速率150℃/h，在1100～1200℃、保温1h，1200≥T≥900℃、降温速率75℃/h，900＞T≥700℃、降温速率200℃/h，700＞T≥500℃、降温速率50℃/h，出窑温度500＞T≥50℃、降温速率150℃/h，其中T为窑温，在高温1100～1200℃烧成，制成毛坯砖，然后加工切割，得到成品砖，即为锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料。
实施例1
一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）锂尾矿、钢渣尾矿均化处理：首先将锂尾矿、钢渣尾矿分别均化处理，钢渣尾矿均化后粉碎过20目筛，锂尾矿均化后过20目筛；
（2）配料：将锂尾矿52kg、钢渣尾矿15kg、粘土原料23 kg、发泡材料A 2kg、水42kg装入球磨机，混合磨细13h，过60目筛除铁；
发泡材料A主要化学成分组成为：SiC：20%，Fe2O3：60%，MnO2：12%；
（3）发泡陶瓷建筑保温材料制备：将除铁后配料放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中均匀加入发泡材料B有机材料聚苯颗粒2kg，经练泥挤出泥段，再将泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑在80℃下干燥10h形成干坯，干坯在节能双层隧道窑内按烧成制度：室温～1100℃、升温速率150℃/h，在1100～1200℃、保温1h，1200≥T≥900℃、降温速率75℃/h，900＞T≥700℃、降温速率200℃/h，700＞T≥500℃、降温速率50℃/h，出窑温度500＞T≥50℃、降温速率150℃/h，其中T为窑温，在高温1120℃烧成，制成毛坯砖，然后加工切割，得到成品砖，即为锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料。
经检测，产品的抗折强度为0.50MPa，抗压强度为0.80MPa，导热系数为0.051W/（m·K），抗冻性合格，符合建筑工业行业标准JG/T511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求。
实施例2
一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）锂尾矿、钢渣尾矿均化处理：首先将锂尾矿、钢渣尾矿分别均化处理，钢渣尾矿均化后粉碎过20目筛，锂尾矿均化后过20目筛；
（2）配料：将锂尾矿57kg、钢渣尾矿27kg、粘土原料28kg、发泡材料A 4kg、水46kg装入球磨机，混合磨细12h，过60目筛除铁；
发泡材料A主要化学成分组成为：SiC：45%，Fe2O3：45%，MnO2：1%；
（3）发泡陶瓷建筑保温材料制备：将除铁后配料放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中均匀加入发泡材料B有机材料聚苯颗粒1.5kg，经练泥挤出泥段，再将泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑在80℃下干燥10h形成干坯，干坯在节能双层隧道窑内按烧成制度：室温～1100℃、升温速率150℃/h，在1100～1200℃、保温1h，1200≥T≥900℃、降温速率75℃/h，900＞T≥700℃、降温速率200℃/h，700＞T≥500℃、降温速率50℃/h，出窑温度500＞T≥50℃、降温速率150℃/h，其中T为窑温，在高温1180℃烧成，制成毛坯砖，然后加工切割，得到成品砖，即为锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料。
经检测，产品的抗折强度为0.55MPa，抗压强度为1.0MPa，导热系数为0.050W/（m·K），抗冻性合格，符合建筑工业行业标准JG/T511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求。
实施例3
一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）锂尾矿、钢渣尾矿均化处理：首先将锂尾矿、钢渣尾矿分别均化处理，钢渣尾矿均化后粉碎过20目筛，锂尾矿均化后过20目筛；
（2）配料：将锂尾矿55kg、钢渣尾矿20kg、粘土原料25kg、发泡材料A 3kg、水45kg装入球磨机，混合磨细14h，过60目筛除铁；
发泡材料A主要化学成分组成为：SiC：40%，Fe2O3：52%，MnO2：3%；
（3）发泡陶瓷建筑保温材料制备：将除铁后配料放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中均匀加入发泡材料B有机材料聚苯颗粒2.5kg，经练泥挤出泥段，再将泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑在80℃下干燥10h形成干坯，干坯在节能双层隧道窑内按烧成制度：室温～1100℃、升温速率150℃/h，在1100～1200℃、保温1h，1200≥T≥900℃、降温速率75℃/h，900＞T≥700℃、降温速率200℃/h，700＞T≥500℃、降温速率50℃/h，出窑温度500＞T≥50℃、降温速率150℃/h，其中T为窑温，在高温1150℃烧成，制成毛坯砖，然后加工切割，得到成品砖，即为锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料。
经检测，产品的抗折强度为0.50MPa，抗压强度为0.75MPa，导热系数为0.055W/（m·K），抗冻性合格，符合建筑工业行业标准JG/T511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求。
实施例4
一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）锂尾矿、钢渣尾矿均化处理：首先将锂尾矿、钢渣尾矿分别均化处理，钢渣尾矿均化后粉碎过20目筛，锂尾矿均化后过20目筛；
（2）配料：将锂尾矿50kg、钢渣尾矿12kg、粘土原料20kg、发泡材料A 2kg、水40kg装入球磨机，混合磨细12h，过40目筛除铁；
发泡材料A主要化学成分组成为：SiC：38%，Fe2O3：47%，MnO2：7%；
（3）发泡陶瓷建筑保温材料制备：将除铁后配料放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中均匀加入发泡材料B有机材料聚苯颗粒1kg，经练泥挤出泥段，再将泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑在60℃下干燥8h形成干坯，干坯在节能双层隧道窑内按烧成制度：室温～1100℃、升温速率150℃/h，在1100～1200℃、保温1h，1200≥T≥900℃、降温速率75℃/h，900＞T≥700℃、降温速率200℃/h，700＞T≥500℃、降温速率50℃/h，出窑温度500＞T≥50℃、降温速率150℃/h，其中T为窑温，在高温1100℃烧成，制成毛坯砖，然后加工切割，得到成品砖，即为锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料。
经检测，产品的抗折强度为0.48MPa，抗压强度为0.65MPa，导热系数为0.060W/（m·K），抗冻性合格，符合建筑工业行业标准JG/T511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求。
实施例5
一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）锂尾矿、钢渣尾矿均化处理：首先将锂尾矿、钢渣尾矿分别均化处理，钢渣尾矿均化后粉碎过20目筛，锂尾矿均化后过20目筛；
（2）配料：将锂尾矿60kg、钢渣尾矿30kg、粘土原料30kg、发泡材料A 4kg、水50kg装入球磨机，混合磨细15h，过100目筛除铁；
发泡材料A主要化学成分组成为：SiC：24%，Fe2O3：65%，MnO2：5%；
（3）发泡陶瓷建筑保温材料制备：将除铁后配料放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中均匀加入发泡材料B有机材料聚苯颗粒3kg，经练泥挤出泥段，再将泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑在80℃下干燥12h形成干坯，干坯在节能双层隧道窑内按烧成制度：室温～1100℃、升温速率150℃/h，在1100～1200℃、保温1h，1200≥T≥900℃、降温速率75℃/h，900＞T≥700℃、降温速率200℃/h，700＞T≥500℃、降温速率50℃/h，出窑温度500＞T≥50℃、降温速率150℃/h，其中T为窑温，在高温1200℃烧成，制成毛坯砖，然后加工切割，得到成品砖，即为锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料。
经检测，产品的抗折强度为0.45MPa，抗压强度为0.55MPa，导热系数为0.062W/（m·K），抗冻性合格，符合建筑工业行业标准JG/T511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）锂尾矿、钢渣尾矿均化处理：首先将锂尾矿、钢渣尾矿分别均化处理，钢渣尾矿均化后粉碎，然后两者分别过筛；
（2）配料：将锂尾矿、钢渣尾矿、粘土原料、发泡材料A及水装入球磨机，混合磨细12～15h，过40～100目筛除铁；
（3）发泡陶瓷建筑保温材料制备：将除铁后配料放入泥浆池，压滤成泥饼，然后练泥，练泥过程中均匀加入发泡材料B有机材料聚苯颗粒，经练泥挤出泥段，再将泥段挤压成型为发泡陶瓷湿坯，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑干燥形成干坯，干坯在节能双层隧道窑内按烧成制度在高温1100～1200℃烧成，制成毛坯砖，然后加工切割，得到成品砖，即为锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料；
所述步骤（2）中，发泡材料A为一种发泡剂，属无机非金属复合型材料，为SiC细粉、Fe2O3细粉、MnO2细粉的混合物；
所述方法生产的发泡陶瓷建筑保温材料抗折强度0.45～0.55MPa，抗压强度为0.55～1.0MPa，导热系数0.050～0.062W/（m·K），抗冻性合格。
2.根据权利要求1所述的一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，钢渣尾矿均化粉碎后过20目筛，锂尾矿均化后过20目筛。
3.根据权利要求1所述的一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述步骤（2）配料，加入锂尾矿50～60份、钢渣尾矿12～30份、粘土原料20～30份、发泡材料A 2～4份、最后加水40～50份。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，发泡材料A主要化学成分组成为：SiC：20～45%，Fe2O3：45～65%，MnO2：1～12%，其中Fe2O3细粉、MnO2细粉为稳定剂，细度200～325目，烧成时产生一定分解膨胀。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，练泥过程中均匀加入发泡材料B 1～3份。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，发泡材料B为有机材料聚苯颗粒，粒径在1～3mm，烧成时蒸发，鼓出气泡。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，湿坯放托板上，送入干燥隧道窑在60～80℃下干燥8～12h形成干坯。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，烧成制度为：室温～1100℃、升温速率150℃/h，在1100～1200℃、保温1h，1200℃ ≥T≥900℃、降温速率75℃/h，900℃ ＞T≥700℃、降温速率200℃/h，700℃ ＞T≥500℃、降温速率50℃/h，出窑温度500℃ ＞T≥50℃、降温速率150℃/h，其中T为窑温。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的一种利用锂尾矿及钢渣尾矿生产发泡陶瓷建筑保温材料的方法，其特征在于，所述锂尾矿主要化学成分及含量：SiO2：78.01%、Al2O3：14.96%、Fe2O3：0.35%、CaO：0.28%、K2O：1.87%、Na2O：3.12%；所述钢渣尾矿主要化学成分及含量：SiO2：16.73%、Al2O3：5.06%、Fe2O3：2.3%、TiO2：0.86%、CaO：48%、MgO：11.62%、K2O：0.075%、Na2O：0.17%、SO3：0.57%、MnO2：2.21%、CaF2：2.2%、Fe：0.68%、P2O5 ：1.04%、Loss：2.58%。
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