CN109553388A - 一种赤泥基防火保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于保温材料技术领域，具体涉及一种赤泥基防火保温材料及其制备方法。赤泥基防火保温材料，按重量百分比计包括下述原料：赤泥30‑70%、废玻璃20‑65%、发泡剂2‑5%、助熔剂3‑5%。其制备方法包括：将赤泥、废玻璃、发泡剂、助熔剂掺配，混均后挤压成型，干燥，高温烧结制得保温材料。本发明制得的发泡防火保温材料具有独立微小的气孔，利用这些微小的气孔可以起到绝热保温的性能，由于经高温烧结材料中不存在可燃物，具有防火阻燃效果，有效利用固体废弃物，节约成本，提高保温材料防火性能，减少环境污染和节约用地。

Description

一种赤泥基防火保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于保温材料技术领域，具体涉及一种赤泥基防火保温材料及其制备方法。
背景技术
赤泥是氧化铝工业的固体废弃物，每生产1吨氧化铝将产生1-2吨赤泥。堆存是当前赤泥的主要处置方式，总体堆存率高，实际综合利用率低，占用了大量的土地资源，又易造成环境影响和安全隐患，还产生较多的堆场建设和维护费用。所以最大限度地降低和减少赤泥的危害，有效地利用赤泥，使其减量化、无害化、资源化、产业化，变废为宝，已迫在眉睫。目前对赤泥综合利用主要有以下方法：赤泥制备水泥，赤泥制备烧结砖；赤泥提取钛、钪、铌 、钽、锆 、钍和铀等稀有金属元素；赤泥生产土壤调理剂等。
目前保温材料：有机泡沫保温材料，存在防火性能差、强度低；无机保温材料，蛭石、珍珠岩等，存在自然资源和生态环保破坏风险。专利号CN201210368246，公开了一种利用赤泥和废玻璃制备高强度泡沫玻璃的方法，（1）该方法中赤泥的掺配含量为2~40%，难以满足赤泥大宗消耗的要求；（2）该方法中没有针对不同生产工艺产生的赤泥进行研究，目前氧化铝生产工艺有拜耳法和烧结法，所产生的赤泥性质和成分有很大的差别；（3）该方法采用的发泡剂为碳粉、CaCO3、Na2CO3、Na2SO4、白云石、碳化硅、炭灰、金云母，属于化工产品或自然矿物产品且价格较高。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种制备成本低、防火效果好、保温性能强的赤泥基防火保温材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种赤泥基防火保温材料，其特征在于，按重量百分比计包括下述原料：赤泥30-70%、废玻璃20-65%、发泡剂2-5%、助熔剂3-5%。
进一步地，所述赤泥为拜耳法生产氧化铝时排出的污染性废渣。
进一步地，所述废玻璃为废弃日用玻璃、废光伏玻璃、废玻璃纤维、药用废玻璃中的一种。
进一步地，所述废玻璃为细度40-500um的废玻璃粉。
进一步地，所述发泡剂为过期淀粉、过期面粉、麦麸、稻壳、秸秆、果壳、锯末、废木地板粉末、废塑料粉末、废泡沫塑料粉末的一种或几种混合。
进一步地，所述助熔剂为硼酸或硼砂。
一种赤泥基防火保温材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将赤泥、废玻璃、发泡剂、助熔剂掺配，混均后挤压成型，干燥，高温烧结制得保温材料。
进一步地，所述保温材料的制备步骤包括：
（1）先将上述原料按重量百分比的组分混合制得发泡混合物；
（2）将发泡混合物搅拌混匀、挤压成型，干燥至水分按重量比计为0-2%；
（3）干燥后在300-400℃预热，预热时间为40-150分钟；
（4）预热后进行烧结，烧结温度为800-1100℃，时间为10-60分钟；
（5）烧结后冷却至室温，制得保温材料。
进一步地，所述保温材料的性能特征是：闭孔结构，吸水率为0-5%，强度为5-10MPa，导热系数0.06-0.11w/m·k。
本发明的有益技术效果，本发明是以赤泥为主料，以废玻璃为辅料，生产一种赤泥基防火保温材料；本发明制得的发泡防火保温材料具有独立微小的气孔，利用这些微小的气孔可以起到绝热保温的性能，由于经高温烧结材料中不存在可燃物，具有防火阻燃效果，同时成品主要材料为氧化铝生产的废弃物赤泥和废弃的玻璃，发泡剂采用的过期淀粉、过期面粉、麦麸、稻壳、果壳、锯末、废木地板粉末、废塑料粉末、废泡沫塑料粉末均为废弃物，其生产使用成本较低，有效利用固体废弃物，提高保温材料防火性能，减少环境污染和节约用地。此外，在应用助熔剂的情况下，助熔剂与赤泥、废玻璃的各种组分形成低共熔物（目前硼酸、硼砂是玻璃工业的主要助熔剂已广泛应用），可有效降低配合料的熔点；助熔剂与发泡剂协同作用，配合产生熔胀作用，使保温材料的泡孔均匀，降低能耗和制造成本；由于氧化铝生产原料铝土矿的成分波动，赤泥组份有一定的变化范围，同时与废玻璃、发泡剂等混合配料后的组份也存在一定的波动，相应要求的烧结温度会有细微的变化。添加一定量的助溶剂，可消除配料组份波动对烧结温度的影响，在相对稳定的烧结条件下实现保温材料的稳定生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种赤泥基防火保温材料，按重量百分比计包括下述原料：赤泥30-70%、废玻璃20-65%、发泡剂2-5%、助熔剂3-5%。其中，赤泥为拜耳法生产氧化铝时排出的污染性废渣。废玻璃为废弃日用玻璃（无色废日用玻璃、绿色废日用玻璃、棕色废日用玻璃、杂色废日用玻璃中的一种或几种混合）、废光伏玻璃、废玻璃纤维（玻璃纤维废丝、玻璃纤维废料中的一种或几种混合）、药用废玻璃中的一种。废玻璃为细度40-500um的废玻璃粉。发泡剂为过期淀粉、过期面粉、麦麸、稻壳、秸秆、果壳（杏壳、桃壳、核桃壳、枣壳、花生壳、椰壳中的一种或几种混合）、锯末、废木地板粉末、废塑料粉末、废泡沫塑料粉末的一种或几种混合。助熔剂为硼酸或硼砂。
一种赤泥基防火保温材料的制备方法，包括：将赤泥、废玻璃、发泡剂、助熔剂掺配，混均后挤压成型，干燥，高温烧结制得保温材料。
一种赤泥基防火保温材料的制备方法，其具体制备步骤包括：
（1）先将赤泥、废玻璃、发泡剂、助熔剂按上述重量百分比的组分混合制得发泡混合物；
（2）将发泡混合物搅拌混匀、挤压成型，干燥至水分为0-2%（重量比）；
（3）干燥后在300-400℃预热，预热时间为40-150分钟；
（4）预热后进行烧结，烧结温度为800-1100℃，时间为10-60分钟；
（5）烧结后冷却至室温，制得保温材料。
所得保温材料的性能特征是：闭孔结构，吸水率为0-5%，强度为5-10MPa，导热系数0.06-0.11w/m·k。
实施例1
先将30kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为200um玻璃纤维废料粉末62kg、过期淀粉5kg、硼酸粉末3kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分为0.3%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为310℃，时间为145分钟；发泡加热温度为800℃，时间为60分钟。吸水率为0.9%，强度为5.6MPa，导热系数为0.06w/m•k。
实施例2
先将36kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为150um玻璃纤维丝粉末55kg、稻壳粉末4kg、硼砂粉末5kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分为0.5%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为325℃，时间为140分钟；发泡加热温度为800℃，时间为55分钟。吸水率为1.4%，强度为5.3MPa，导热系数为0.07w/m•k。
实施例3
先将40kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为150um无色废日用玻璃粉末52kg、麦麸粉5kg、硼酸粉末3kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分0.7%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为350℃，时间为125分钟；发泡加热温度为925℃，时间为60分钟。吸水率为1.5%，强度为6.6MPa，导热系数为0.08w/m•k。
实施例4
先将45kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为120um绿色废日用玻璃粉末47kg、废塑料泡沫粉末5kg、硼砂粉末3kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分1.5%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为390℃，时间为125分钟；发泡加热温度为935℃，时间为55分钟。吸水率为1.3%，强度为6.2MPa，导热系数为0.08w/m•k。
实施例5
先将50kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为450um废光伏玻璃粉末41kg、秸秆粉3kg、稻壳粉末2kg、硼酸粉末4kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分1.3%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为386℃，时间为100分钟；发泡加热温度为1000℃，时间为45分钟。吸水率为2.2%，强度为7.3MPa，导热系数为0.09w/m•k。
实施例6
先将55kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为180um药用废玻璃粉末40kg、核桃壳粉2kg、硼酸粉末3kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分2%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行自然冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为395℃，时间为145分钟；发泡加热温度为1025℃，时间为50分钟。吸水率为4.1%，强度为9.6MPa，导热系数为0.11w/m•k。
实施例7
先将60kg铝土矿拜耳法赤泥、细度300um绿色废日用玻璃粉末31kg、废泡沫塑料粉末5kg、硼砂粉末4kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分0.2%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为400℃，时间为45分钟；发泡加热温度为1080℃，时间为45分钟。吸水率为2.4%，强度为9.0MPa，导热系数为0.09w/m•k。
实施例8
先将65kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为50um废玻璃纤维废料粉末26kg、废木地板粉末5kg、硼砂粉末4kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分0.5%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为398℃，时间为65分钟；发泡加热温度为1090℃，时间为35分钟。吸水率为3%，强度为9.4MPa，导热系数为0.10w/m•k。
实施例9
先将70kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为45um废玻璃纤维粉末20kg、锯末5kg、硼酸粉末5kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分0.4%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为395℃，时间为60分钟；发泡加热温度为1100℃，时间为10分钟。吸水率为4.1%，强度为9.8MPa，导热系数为0.11w/m•k。
实施例10
先将51kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为300um废光伏玻璃粉末40kg、核桃壳粉末2kg、椰壳粉末3kg、硼酸粉末4kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分0.6%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为380℃，时间为85分钟；发泡加热温度为1010℃，时间为40分钟。吸水率为2.4%，强度为8.1MPa，导热系数为0.1w/m•k。
实施例11
先将62kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为50um废玻璃纤维废料粉末10kg 、细度为50um废玻璃纤维废丝粉末19kg、废木地板粉末5kg、硼酸粉末4kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分0.5%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为390℃，时间为60分钟；发泡加热温度为1060℃，时间为50分钟。吸水率为3.2%，强度为9.6MPa，导热系数为0.10w/m•k。
实施例12
先将69kg铝土矿拜耳法赤泥、细度为45um无色废日用玻璃粉末7kg、细度为45um绿色废日用玻璃5kg、细度为45um棕色废日用玻璃5kg、细度为45um杂色废日用玻璃4kg、锯末5kg、硼砂粉末5kg混合制得发泡混合物，搅拌后挤压成型、干燥至水分0.3%，在加热炉中经预热、发泡加热后制得烧结发泡加热物，停止加热将烧结发泡加热物进行冷却至室温即得赤泥发泡防火保温材料；其中预热温度为395℃，时间为55分钟；发泡加热温度为1100℃，时间为10分钟。吸水率为4.6%，强度为9.4MPa，导热系数为0.11w/m•k。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种赤泥基防火保温材料，其特征在于，按重量百分比计包括下述原料：赤泥30-70%、废玻璃20-65%、发泡剂2-5%、助熔剂3-5%。
2.根据权利要求1所述的保温材料，其特征在于，所述赤泥为拜耳法生产氧化铝时排出的污染性废渣。
3.根据权利要求1所述的保温材料，其特征在于，所述废玻璃为废弃日用玻璃、废光伏玻璃、废玻璃纤维、药用废玻璃中的一种。
4.根据权利要求1所述的保温材料，其特征在于，所述废玻璃为细度40-500um的废玻璃粉。
5.根据权利要求1所述的保温材料，其特征在于，所述发泡剂为过期淀粉、过期面粉、麦麸、稻壳、秸秆、果壳、锯末、废木地板粉末、废塑料粉末、废泡沫塑料粉末的一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述的保温材料，其特征在于，所述助熔剂为硼酸或硼砂。
7.一种如权利要求1-6任意所述赤泥基防火保温材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将赤泥、废玻璃、发泡剂、助熔剂掺配，混均后挤压成型，干燥，高温烧结制得保温材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述保温材料的制备步骤包括：
（1）先将上述原料按重量百分比的组分混合制得发泡混合物；
（2）将发泡混合物搅拌混匀、挤压成型，干燥至水分按重量比计为0-2%；
（3）干燥后在300-400℃预热，预热时间为40-150分钟；
（4）预热后进行烧结，烧结温度为800-1100℃，时间为10-60分钟；
（5）烧结后冷却至室温，制得保温材料。
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