CN110698132A - 一种钛渣防火保温板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无机非金属材料技术领域，公开了一种钛渣防火保温板及其制备方法和应用。所述钛渣防火保温板由含有提钛尾渣、水泥、增强剂、发泡还原剂和早强剂的组合物以及水制成；在所述组合物中，以总质量为100份计，所述组合物含有20‑60份提钛尾渣、30‑70份水泥、5‑20份增强剂、3‑5份发泡还原剂以及2‑5份早强剂；所述提钛尾渣、增强剂、发泡还原剂和早强剂的质量之和与水的质量之比为1：(2‑3)。本发明所述钛渣防火保温板具有体积密度低、发泡均匀、耐火性能优良以及强度较好的特点；制备过程采用来源广泛、价廉易得的提钛尾渣为主要原材料，可以消耗冶金废渣资源，使得生产成本低，实现了提钛尾渣的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域，具体涉及一种钛渣防火保温板及其制备方法和应用。
背景技术
攀枝花、西昌地区每年产生含钛高炉渣700万吨以上，直接排放会对环境产生污染。目前常用的方法是对含钛高炉渣进行提钛处理，但是提钛处理后的尾渣残留量仍然较大，因此必须要走资源化利用途径，才能实现整个高炉渣提钛工艺全流程绿色化、清洁化发展模式。
高层超高层建筑是城市建筑发展的主流，其中防火保温层是施工的主要环节。目前采用的防火保温板有发泡陶瓷板、泡沫水泥板、有机物保温板等，其中有机物保温板在施工和应用过程中容易引发火灾，而泡沫陶瓷成本高，普通建筑难以接受，大部分采用泡沫水泥板。近期水泥价格上涨，采用冶金废渣资源作为复合胶凝材料制作发泡材料成为目前研究的热点。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的提钛尾渣残留量大、污染环境，以及防火保温板生产成本高的问题，提供一种钛渣防火保温板及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种钛渣防火保温板，该钛渣防火保温板由含有提钛尾渣、水泥、增强剂、发泡还原剂和早强剂的组合物以及水制成；
在所述组合物中，以总质量为100份计，所述组合物含有20-60份提钛尾渣、30-70份水泥、5-20份增强剂、3-5份发泡还原剂以及2-5份早强剂；
所述提钛尾渣、增强剂、发泡还原剂和早强剂的质量之和与水的质量之比为1：(2-3)。
优选地，以提钛尾渣总重量为100％计，所述提钛尾渣含有25-30重量％的氧化钙、20-25重量％的二氧化硅、5-10重量％的二氧化钛、10-20重量％的三氧化二铝、7-8重量％的氯化钙和氯化镁、5-7重量％的固定碳以及5-10重量％的氧化镁。
优选地，所述增强剂为石膏或脱硫石膏。
优选地，所述发泡还原剂为绿矾。
优选地，所述早强剂为氯化钙和/或氯化镁。
本发明第二方面提供了制备上述钛渣防火保温板的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将提钛尾渣、增强剂、发泡还原剂和早强剂混合，然后加水，磨制成浆体；
(2)向步骤(1)所得浆体加入水泥，控制浆体固含量为40-60重量％；
(3)将步骤(2)所得浆体依次进行发泡、注模、包膜养护和切割。
优选地，在步骤(1)中，所述磨制采用湿球磨工艺。
优选地，在步骤(3)中，所述发泡采用双氧水发泡工艺。
优选地，所述双氧水的浓度为2-3重量％。
本发明第三方面提供了上述方法制备得到的钛渣防火保温板。
本发明第四方面提供了上述钛渣防火保温板在建筑防火保温层施工中的应用。
本发明所述的钛渣防火保温板，具有体积密度低、发泡均匀、耐火性能优良以及强度较好的特点；制备过程采用来源广泛、价廉易得的提钛尾渣为主要原材料，可以消耗冶金废渣资源，使得生产成本低，实现了提钛尾渣的资源化利用。
附图说明
图1是本发明所述钛渣防火保温板的制备流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种钛渣防火保温板，该钛渣防火保温板由含有提钛尾渣、水泥、增强剂、发泡还原剂和早强剂的组合物以及水制成；
在所述组合物中，以总质量为100份计，所述组合物含有20-60份提钛尾渣、30-70份水泥、5-20份增强剂、3-5份发泡还原剂以及2-5份早强剂；
所述提钛尾渣、增强剂、发泡还原剂和早强剂的质量之和与水的质量之比为1：(2-3)。
所述提钛尾渣为含钛高炉渣高温碳化-低温氯化提钛后的副产物，在优选情况下，以提钛尾渣总重量为100％计，所述提钛尾渣含有25-30重量％的氧化钙、20-25重量％的二氧化硅、5-10重量％的二氧化钛、10-20重量％的三氧化二铝、7-8重量％的氯化钙和氯化镁、5-7重量％的固定碳以及5-10重量％的氧化镁。
其中，所述固定碳是指碳化钛氯化后的游离碳。
在优选情况下，所述增强剂为石膏或脱硫石膏，可以起到凝结时间调节和增强整体强度的作用，同时有助于控制发泡过程。其中，所述增强剂中，二水硫酸钙含量为80重量％以上。在一种具体的实施方式中，所述增强剂采用微观结构为纤维状的二水石膏。
在优选情况下，所述发泡还原剂为绿矾，可以与双氧水产生激烈氧化还原反应，易于发泡，同时可以形成铁钙矾石，起到增加强度的作用。在一种具体的实施方式中，所述绿矾中有效成分七水硫酸亚铁的含量为90重量％以上。
在优选情况下，所述早强剂为氯化钙和/或氯化镁。所述早强剂的作用是提高水泥石的早期强度。在一种具体的实施方式中，所述早强剂为氯化钙和氯化镁的混合物，并且其中有效成分的含量为90重量％以上。
在优选情况下，对于多述水泥的选择没有特殊的要求，可以为本领域的常规选择。在一种具体的实施方式中，所述水泥为425普通硅酸盐水泥。
本发明第二方面提供了制备上述钛渣防火保温板的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将提钛尾渣、增强剂、发泡还原剂和早强剂混合，然后加水，磨制成浆体；
(2)向步骤(1)所得浆体加入水泥，控制浆体固含量为40-60重量％；
(3)将步骤(2)所得浆体依次进行发泡、注模、包膜养护和切割。
在本发明所述的方法中，采用提钛尾渣为主要原料，所述提钛尾渣为细粉状，其中硅酸钙玻璃态含量达到90重量％以上，通过球磨物理激发，具有较好的火山灰活性。可以与水泥水化产物氢氧化钙反应，可以产生水化反应，形成C-S-H胶凝。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，所述磨制可以采用湿球磨工艺，球磨时间为1-3h，优选为2h。对于进行所述湿球磨的设备没有特殊的限制，可以为本领域的常规选择。在一种具体的实施方式中，进行所述湿球磨的设备为球磨机。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，控制浆体中固含量为40-60重量％。具体的，例如可以为40重量％、45重量％、50重量％、55重量％或60重量％。
在本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述发泡可以采用双氧水发泡工艺。
在优选情况下，所述双氧水的浓度为2-3重量％。具体的，例如可以为2重量％、2.5重量％或3重量％。
在优选情况下，在步骤(3)中，所述包膜养护的时间为20天以上。
在本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述包膜养护使用的膜没有特殊的限制，可以为本领域的常规选择。在一种具体的实施方式中，所述膜为塑料膜。
在优选情况下，在步骤(3)中，所述切割可以采用切割机根据所需的形状和尺寸进行切割。
本发明所述制备钛渣防火保温板的方法的流程图如图1所示。
本发明第三方面提供了上述方法制备得到的钛渣防火保温板，所述钛渣防火保温板具有体积密度低、发泡均匀、耐火性能优良以及强度较好的特点。
本发明第四方面提供了上述钛渣防火保温板在建筑防火保温层施工中的应用。
本发明所述的钛钛渣防火保温板与普通防火保温板相比，具有以下优点：(1)体积密度低、发泡均匀、耐火性能优良以及强度较好；(2)原料来源广泛、价廉易得，可以消耗冶金废渣资源；(3)生产成本低，产品品质满足标准要求；(4)能实现提钛尾渣资源的高效综合利用，符合当前循环经济政策要求。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
以下实施例1-3中所使用的提钛尾渣的主要成分及含量如表1所示。
表1
| 成分 | CaO | SiO<sub>2</sub> | TiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | MgO | 固定碳 | CaCl<sub>2</sub> | MgCl<sub>2</sub> |
| 含量(％) | 28 | 25 | 5 | 13 | 9 | 6 | 6 | 2 |
实施例1
将提钛尾渣50份，脱硫石膏5份，绿矾5份，氯化钙3份，氯化镁2份进行混合，按照液固比2:1掺水放入球磨机中混磨制浆，粉磨时间2h，得到的浆体放入分散桶中，加入35份425普通硅酸盐水泥，加水使浆体中固体含量达到40重量％，然后加入浓度为2重量％的双氧水，快速搅拌均匀后迅速倒入模具中，发泡结束后用塑料膜包膜，养护20天，然后采用切割机切割，得到钛渣防火保温板A1。
实施例2
将提钛尾渣20份，脱硫石膏20份，绿矾3份，氯化钙2份，氯化镁1份进行混合，按照液固比3:1掺水放入球磨机中混磨制浆，粉磨时间2h，得到的浆体放入分散桶中，加入54份425普通硅酸盐水泥，加水使浆体中固体含量达到60重量％，然后加入浓度为3重量％的双氧水，快速搅拌均匀后迅速倒入模具中，发泡结束后用塑料膜包膜，养护20天，然后采用切割机切割，得到钛渣防火保温板A2。
实施例3
将提钛尾渣40份，脱硫石膏10份，绿矾5份，氯化钙4份，氯化镁1份进行混合，按照液固比2.5:1掺水放入球磨机中混磨制浆，粉磨时间2h，得到的浆体放入分散桶中，加入40份425普通硅酸盐水泥，加水使浆体中固体含量达到50重量％，然后加入浓度为2.5重量％的双氧水，快速搅拌均匀后迅速倒入模具中，发泡结束后用塑料膜包膜，养护20天，然后采用切割机切割，得到钛渣防火保温板A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行实施，与之不同的是，提钛尾渣用传统材料水泥替代，得到防火保温板D1。
测试例
对实施例1-3和对比例中1制得的防火保温板的体积密度、导热系数、耐压强度和耐火等级进行检测，结果如表2所示。
表2
| 实施例编号 | 体积密度g/cm<sup>3</sup> | 导热系数W/(m·K) | 耐压强度MPa | 耐火等级 |
| 实施例1 | 250 | 0.05 | 0.7 | A1 |
| 实施例2 | 300 | 0.1 | 1.5 | A1 |
| 实施例3 | 280 | 0.08 | 1.2 | A1 |
| 对比例1 | 250 | 0.08 | 1.2 | A1 |
通过表2的结果可以看出，实施例1-3和对比例1所制备的钛渣防火保温板的体积密度、导热系数、耐压强度和耐火等级均符合实际生产标准，说明本发明所述钛渣防火保温板的制备原料中提钛尾渣可以替代传统原料水泥，并且按照本发明所述方法制备的钛渣防火保温板性能优越，可以实现提钛尾渣的资源化利用。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钛渣防火保温板，其特征在于，该钛渣防火保温板由含有提钛尾渣、水泥、增强剂、发泡还原剂和早强剂的组合物以及水制成；
在所述组合物中，以总质量为100份计，所述组合物含有20-60份提钛尾渣、30-70份水泥、5-20份增强剂、3-5份发泡还原剂以及2-5份早强剂；
所述提钛尾渣、增强剂、发泡还原剂和早强剂的质量之和与水的质量之比为1：(2-3)。
2.根据权利要求1所述的钛渣防火保温板，其特征在于，以提钛尾渣总重量为100％计，所述提钛尾渣含有25-30重量％的氧化钙、20-25重量％的二氧化硅、5-10重量％的二氧化钛、10-20重量％的三氧化二铝、7-8重量％的氯化钙和氯化镁、5-7重量％的固定碳以及5-10重量％的氧化镁。
3.根据权利要求1所述的钛渣防火保温板，其特征在于，所述增强剂为石膏或脱硫石膏。
4.根据权利要求1所述的钛渣防火保温板，其特征在于，所述发泡还原剂为绿矾。
5.根据权利要求1所述的钛渣防火保温板，其特征在于，所述早强剂剂为氯化钙和/或氯化镁。
6.一种制备权利要求1-5中任意一项所述钛渣防火保温板的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将提钛尾渣、增强剂、发泡还原剂和早强剂混合，然后加水，磨制成浆体；
(2)向步骤(1)所得浆体加入水泥，控制浆体固含量为40-60重量％；
(3)将步骤(2)所得浆体依次进行发泡、注模、包膜养护和切割。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述磨制采用湿球磨工艺。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述发泡采用双氧水发泡工艺；
优选地，所述双氧水的浓度为2-3重量％。
9.由权利要求6-8中任意一项所述的方法制备得到的钛渣防火保温板。
10.由权利要求1-5或9中任意一项所述的钛渣防火保温板在建筑防火保温层施工中的应用。
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