CN109796186A

CN109796186A - 一种人造轻质材料及其制备方法与应用

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Publication number: CN109796186A
Application number: CN201910227481.2A
Authority: CN
Inventors: 涂玉波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2019-05-24

Abstract

本发明公开了一种人造轻质材料及其制备方法与应用。所述人造轻质材料如下重量配比的组分：矿物料67‑100份；发泡剂0‑8份；矿物助剂0‑20份；添加剂0‑5份。所述人造轻质材料采用硅酸盐矿物高温矿相重构技术原理，通过高温作用，并在矿物助剂和添加剂的协同下，使得原硅酸盐矿物相从多种稳态结构向单一非稳态结构发生转变，进而制得；所述人造轻质材料适用但不限于保温材料、装饰材料、保温装饰一体化材料及混凝土轻骨料。本发明所述的人造轻质材料质轻高强、性能优良，用途广泛，原料来源丰富、环保；所述人造轻质材料的制备方法简便易行，成本低廉。

Description

一种人造轻质材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种人造轻质材料及其制备方法与应用。

背景技术

建筑材料行业是国家建设基础行业，具有体量庞大、应用广泛、品种多样等特点，传统无机质建筑材料及其制品往往具有比重大、高导热、高吸水等缺点，从而限制其在更深更广领域的应用。具有轻质高强、低吸水、低导热等性能特点的新型无机质材料是建筑结构、装饰和保温材料的共同诉求，代表了建筑材料的发展方向，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的问题之一。

本发明是针对现有技术中无机质建筑材料及其制品具有比重大、高热导、高吸水等缺点，限制了其应用的范围等问题，提供一种人造轻质材料，所述新型无机质材料具有轻质高强、低吸水、低导热等性能特点，一方面可以解决现代建筑结构、装饰和保温材料领域对优质材料的供应短缺问题，同时又可实现节约自然资源和保护生态环境，具有广阔的应用前景。

以下对本发明技术方案做进一步阐述：

本发明提供一种人造轻质材料，所述人造轻质材料包括如下重量配比的组分：矿物料67～100份、发泡剂0～8份、矿物助剂0～20份、添加剂0～5份。

进一步地说，所述人造轻质材料的生料化学成分及重量配比为：

其中：

所述矿物料组分的主要作用是提供可用于高温重构的硅酸盐矿物相。通常，天然矿物料中都含有独立稳定存在的多种矿物相，各种矿物相在一定的高温作用下，先后发生熔融，出现液相，由固态向液态转变，各种稳态结构被打破，不同矿物相熔融为一体，发生岩相重构，并随着温度地降低，最终生成结构致密的单一非稳定结构。本发明的人造轻质材料采用的矿物料可以是天然矿物料也可以是工业废渣，包括尾矿砂岩、工业废渣、火山灰、粉煤灰、沸石、高岭土(石)、膨润土、煤矸石、长石中的一种或多种。优选：满足生料化学组分下的尾矿砂岩和工业废渣。

所述发泡剂组分的主要作用是在高温下发生氧化分解反应并产生细微气泡，要满足所述气泡为闭孔气泡，孔径可控的要求。本发明的人造轻质材料采用的发泡剂包括羟甲基纤维素、碳酸锂、碳化硅、氮化硅、电石中的一种或多种。优选：两种以上的多种发泡剂组合。

所述矿物助剂组分的主要作用是提供特定化学组份，以协同矿物料在满足一定的温度条件下，发生物相重构。本发明的人造轻质材料采用的矿物助剂包括氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化铝、氟化钙、磷酸钙和氟硅酸钠硅中的一种或多种。

所述添加剂组分的主要作用是协同发泡剂、矿物助剂发生作用，以满足人造轻质材料具有更优性能。本发明的人造轻质材料采用的添加剂包括木质素磺酸盐、聚甲基丙烯酸铵、聚乙二醇、三聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

本发明还提供一种人造轻质材料的制备方法，所述方法采用硅酸盐矿物高温矿相重构技术原理，通过高温作用，并在矿物助剂和添加剂的协同下，使得原硅酸盐矿物相从多种稳态结构向单一非稳态结构发生转变，从而制得人造轻质材料。具体包括如下步骤：

S1：选取原料。

S2：原料混合与粉磨，将S1选取好的原料按比例称量并混合，置于粉磨机中粉磨，过300目筛，得生料粉。其中，对粉磨机的选型及粉磨工艺没有特定要求。

S3：成型，将S2处制得的生料粉成型；可以选择干燥、热压、冲压、挤出等方式成型。

S4：烧成，将S3处得到的成型生料置于高温炉中烧结，烧成温度为1000-1300℃，烧结时间不超过90分钟，升温速度不超过20℃/分钟。其中，对高温炉的选型没有特定要求，可以是回转窑、梭式窑、辊道窑、隧道窑或高温流化床等。

S5：冷却，将S4处得到的烧成物料进行自然冷却，得到人造轻质材料。其中，为满足烧得的人造轻质材料性能优良，严格控制自然冷却，所有加速降温操作的鼓风或洒水等急冷措施，都是被禁止的。

S6：造型，将S5处得到的人造轻质材料依照不同用途，经切割、抛光、破碎和筛分工序进行造型，得到块状、板状、条状或粒状人造轻质材料。

进一步地说，所述步骤S2中，过筛后控制筛余率不超过10％。

本发明还提供一种人造轻质材料的应用，所述人造轻质材料适用但不限于保温材料、装饰材料、保温装饰一体化材料及混凝土轻骨料。

与现有公开的技术方案相比，本发明具有的优势为：

(1)本发明所制得的人造轻质材料性能优良，质轻高强、结构致密、吸水率低、低导热、A级防火。

(2)本发明所用的方法简便易行，可批量生产；且原材料来源丰富，可大量使用工业尾矿和废渣，既降低了生产成本，又实现了资源节约和环境保护。

(3)本发明所制得的人造轻质材料用途广泛，可有效解决现代建筑结构、装饰和保温材料领域对优质材料的供应短缺问题。

具体实施方式

下文将结合具体实施例详细描述本发明方法的具体实施方式及效果。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。

以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

以下实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

一、人造轻质材料的制备：

实施例1

人造轻质材料的原料配比与生料化学成分如表1所示：

表1 人造轻质材料1的原料配比和化学成分

所述人造轻质材料按如下步骤进行制备：

1、选取如表1所示的原料。

2、将步骤1所选取的原料按照如表1所示的配比称重后混合，在球磨机中粉磨，过300目筛，控制筛余小于10％，制得生料粉。

3、将步骤2所制得的生料粉进行冲压成型。

4、将步骤3所制得的成型生料在隧道窑中烧结，最高烧成温度设定为1200℃，升温速度为15℃/分钟。

5、将步骤4所制得的物料进行自然冷却，制得人造轻质材料1。

6、将步骤5所制得的人造轻质材料1进行切割制得轻质装饰板材。

实施例2

人造轻质材料的原料配比与生料化学成分如表2所示：

表2 人造轻质材料2的原料配比和化学成分

所述人造轻质材料按如下步骤进行制备：

1、选取如表2所示的原料。

3、将步骤2所制得的生料粉进行挤出成型。

4、将步骤3所制得的成型生料在辊道窑中烧结，最高烧成温度设定为1200℃，升温速度为15℃/分钟。

5、将步骤4所制得的物料进行自然冷却，制得人造轻质材料2。

6、将步骤5所制得的人造轻质材料2进行切割制得轻质保温板材。

实施例3

人造轻质材料的原料配比与生料化学成分如表3所示：

表3 人造轻质材料3的原料配比和化学成分

所述人造轻质材料按如下步骤进行制备：

1、选取如表3所示的原料。

3、将步骤2所制得的生料粉进行挤出成型。

4、将步骤3所制得的成型生料在1m3的梭式窑中烧结，最高烧成温度设定为1180℃，升温速度为18℃/分钟。

5、将步骤4所制得的物料进行自然冷却，制得人造轻质材料3。

6、将步骤5所制得的人造轻质材料3进行破碎并筛分制得人造轻质骨料。

二、人造轻质材料的性能分析：

分别对制得的人造轻质装饰板材、人造轻质保温板材和人造轻质骨料进行性能分析，结果如下表所示：

人造轻质装饰板材和保温板材的性能指标如下表4所示：

表4 人造轻质板材性能测试结果

人造轻质骨料性能测试结果如下表5所示：

表5 人造轻质骨料性能测试结果

本文虽然已经给出了本发明的一些较优实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims

1.一种人造轻质材料，其特征在于，包括如下重量配比的组分：

矿物料67-100份；

发泡剂0-8份；

矿物助剂0-20份；

添加剂0-5份。

2.如权利要求1所述的一种人造轻质材料，其特征在于，所述人造轻质材料的生料化学成分及重量配比为：

3.如权利要求1所述的一种人造轻质材料，其特征在于，所述矿物料为天然矿物料或工业废渣，包括尾矿砂岩、工业废渣、火山灰、粉煤灰、沸石、高岭土、高岭石、膨润土、煤矸石、长石中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的一种人造轻质材料，其特征在于，所述发泡剂包括羟甲基纤维素、碳酸锂、碳化硅、氮化硅、电石中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的一种人造轻质材料，其特征在于，所述矿物助剂包括氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化铝、氟化钙、磷酸钙和氟硅酸钠硅中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的一种人造轻质材料，其特征在于，所述添加剂包括木质素磺酸盐、聚甲基丙烯酸铵、聚乙二醇、三聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

7.如权利要求1至6任一项所述的人造轻质材料的制备方法，其特征在于，所述方法采用硅酸盐矿物高温矿相重构技术原理，通过高温作用，并在矿物助剂和添加剂的协同下，使得原硅酸盐矿物相从多种稳态结构向单一非稳态结构发生转变，从而制得人造轻质材料。

8.如权利要求7所述的人造轻质材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：选取原料；

S2：原料混合与粉磨，将S1选取好的原料按比例称量并混合，置于粉磨机中粉磨，过300目筛，得生料粉；

S3：成型，将S2处制得的生料粉成型；

S4：烧成，将S3处得到的成型生料置于高温炉中烧结，烧成温度为1000-1300℃，烧结时间不超过90分钟，升温速度不超过20℃/分钟；

S5：冷却，将S4处得到的烧成物料进行自然冷却，得到人造轻质材料；

9.如权利要求8所述的人造轻质材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，过筛后控制筛余率不超过10％。

10.如权利要求1至6任一项所述的人造轻质材料的应用，其特征在于，所述人造轻质材料适用但不限于保温材料、装饰材料、保温装饰一体化材料及混凝土轻骨料。