CN111253075B - 一种岩棉产品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于保温材料技术领域，提出了一种岩棉产品及其制备方法，岩棉产品，由以下重量份的组分组成：玄武岩350～450份，矿渣80～120份，水泥100～150份，废棉渣块200～300份，硅酸钠20～50份，玻璃纤维10～30份，酚醛树脂50～70份，其制备方法为将玄武岩、矿渣、废棉渣块分别粉粹后过50目筛，与水泥在混合机混合均匀后经过溶质炉加热熔融、高速离心机抛棉、集棉机集棉、摆锤机布棉、打褶机打褶后，加入硅酸钠、玻璃纤维和酚醛树脂，经加压机加压、固化炉固化、飞锯切割后自动包装，得到岩棉产品。本发明解决了现有技术中岩棉制品性能较差，强度低、耐水性差的问题。

Description

一种岩棉产品及其制备方法
技术领域
本发明属于保温材料技术领域，涉及一种岩棉产品及其制备方法。
背景技术
岩棉及其制品是一种新型保温建筑材料，与其他无机纤维保温材料相比，具有容量轻、导热系数小、耐热、应用温度范围大、使用周期长等优点，同时，颜面制品安装方便、易于施工、并且具有优良的吸音性能，节能效果显著，它的生产量大，使用范围广，已发展成为我国国民经济建设中最重要的保温材料之一。岩棉的原料为玄武岩、辉绿岩、白云岩等，经高温熔融、喷吹或离心等方法制成无机纤维材料。
岩棉制品生产过程中含有较多的渣球的岩棉被剔出来成为废岩棉渣，熔融的废玻璃体也是岩棉生产过程中的废渣废料之一，这些废料由于难降解、污染环境，大部分被倾倒掩埋了。每年下来这些废渣废料数量少则几千吨多则上万吨，倾倒掩埋不仅浪费人力物力，而且污染了环境，同时造成了资源的浪费，增加了生产成本。
因此，将废岩棉渣重新回炉，作为原材料生产岩棉制品，不仅可医减少倾倒掩埋的人力费用，而且减少了外购原料的数量，降低了成本，是岩棉等废渣废料企业最好的选择。但是，现有技术中将废岩棉渣作为原材料生产的岩棉制品性能较差，强度低、耐水性差。
发明内容
本发明提出一种岩棉产品及其制备方法，解决了现有技术中岩棉制品性能较差，强度低、耐水性差的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩350~450份，矿渣80~120份，水泥100~150份，废棉渣块200~300份，硅酸钠20~50份，玻璃纤维10~30份，酚醛树脂50~70份，
所述废棉渣块由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份。
作为进一步的技术方案，由以下重量份的组分组成：
玄武岩410份，矿渣100份，水泥120份，废棉渣块250份，硅酸钠30份，玻璃纤维20份，酚醛树脂60份，
所述废棉渣块由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份。
作为进一步的技术方案，所述玄武岩包括以下重量份的化学成分：
SiO2 48~52份，Al2O3 12~15份，CaO 7~12份，MgO6~12份，FeO和Fe2O3共6~10份，TiO21.5~2.0份，Na2O和K2O共 0~4份，Mn2O 0~0.5份。
所述矿渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30~35份，Al2O3 13~16份，CaO 36~40份，MgO10~13份，FeO和Fe2O3共0~2份，TiO2 0~2份，
所述废棉渣块包括以下重量份的化学成分：
SiO2 32~38份，Al2O3 12~15份，CaO 29~36份，MgO7~14份，FeO和Fe2O3共0~4份，TiO20~2份。
作为进一步的技术方案，所述环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆 15份，水70份。
一种岩棉产品的制备方法，包括以下步骤：
S1、将玄武岩、矿渣、废棉渣块分别粉粹后过50目筛，得到粉碎后的玄武岩、矿渣、废棉渣；
S2、将步骤S1得到的粉碎后的玄武岩、矿渣、废棉渣与水泥在混合机混合均匀后得到混合物；
S3、将步骤S2得到的混合物送至溶质炉，在1450~1460℃下加热熔融，得到熔融态流动物；
S4、步骤S3得到的熔融态流动物送至高速离心机进行高速离心抛棉，得到岩棉纤维；
S5、将步骤S4得到的岩棉纤维经集棉机形成薄的棉毡，棉毡经摆锤机堆叠形成多层折叠的均匀棉毡后送至打褶机将棉毡打褶，得到打褶后的棉毡；
S6、向打褶后的棉毡中加入硅酸钠、玻璃纤维和酚醛树脂，经加压机加压后送至固化炉固化，固化后的产品经飞锯切割后自动包装，得到岩棉产品。
作为进一步的技术方案，步骤S3中所述熔融态流动物的粘度系数为0.35~0.4Pa.s。
作为进一步的技术方案，步骤S4中所述高速离心机的成纤速度为200m/min。
本发明使用原理及有益效果为：
1、本发明中，先将废棉渣粉碎后作为原材料与矿渣粉、水泥混合压制成块再与矿渣、玄武岩、水泥等作为原材料生产岩棉制品，既避免了这些废渣废料倾倒掩埋导致的环境污染和人力物力浪费，又有效利用了资源，变废为宝，符合环保的发展趋势，同时，在加压固化时加入中加入硅酸钠、碳纤维和酚醛树脂，各个组分相互配伍，制得的岩棉制品密度高、耐水性好，尺寸稳定性好，而且强度更高，适合大规模生产应用。
2、本发明中，配方中加入废棉渣块不仅没有降低岩棉制品的各项性能，反而使各项性能略微提高，解决了现有技术中岩棉制品因加入废岩棉渣而导致的性能较差，强度低、耐水性差的技术难题，起到了意料不到的效果。
3、本发明中，配方中加入硅酸钠，一方面，岩棉制品在储存过程中易吸潮、在潮湿环境中不稳定是由于矿渣中含有的硅酸二钙在一定条件下能与水反应产生氢氧化钙，而硅酸钠水解成碱性，有效抑制了硅酸二钙与水的反应，从而提高了岩棉制品的耐水性，使得岩棉制品在存放过程中不易吸潮、更稳定；另一方面，硅酸钠中的硅酸根离子能与岩棉制品内部游离的钙离子反应生成硅酸钙水合物，从而大幅度提高了岩棉制品的强度。
4、本发明中，配方中加入玻璃纤维，在岩棉制品内部形成三维乱向支撑体系，与废棉渣块内部的碳纤维相互交错，有效阻碍了材料的内部迁移，从而使材料强度增加，同时，在加压固化成型的过程中，玻璃纤维和碳纤维复配，使材料内部结合的更紧密，从而有效增强了岩棉制品的强度。
5、本发明工艺简单，成本低，成功的达到了废物利用，减少填料垃圾从而减少环境污染的优良效果，生产出的岩棉制品耐水性好，不易吸潮，尺寸稳定性好，存放时间长，强度更高，充分满足产业化生产要求，适合推广使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩350份，矿渣80份，水泥100份，废棉渣块200份，硅酸钠20份，玻璃纤维10份，酚醛树脂50份，
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将玄武岩、矿渣、废棉渣块分别粉粹后过50目筛，得到粉碎后的玄武岩、矿渣、废棉渣；
S2、将步骤S1得到的粉碎后的玄武岩、矿渣、废棉渣与水泥在混合机混合均匀后得到混合物；
S3、将步骤S2得到的混合物送至溶质炉，在1450~1460℃下加热熔融，得到熔融态流动物，熔融态流动物的粘度系数为0.35~0.4 Pa.s。
S4、步骤S3得到的熔融态流动物送至高速离心机进行高速离心抛棉，得到岩棉纤维，其中，高速离心机的成纤速度为200m/min。
S5、将步骤S4得到的岩棉纤维经集棉机形成薄的棉毡，棉毡经摆锤机堆叠形成多层折叠的均匀棉毡后送至打褶机将棉毡打褶，得到打褶后的棉毡；
S6、向打褶后的棉毡中加入硅酸钠、玻璃纤维和酚醛树脂，经加压机加压后送至固化炉固化，固化后的产品经飞锯切割后自动包装，得到岩棉产品。
实施例2
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩380份，矿渣90份，水泥110份，废棉渣块220份，硅酸钠25份，玻璃纤维15份，酚醛树脂55份，
其制备方法同实施例1。
实施例3
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩410份，矿渣100份，水泥120份，废棉渣块250份，硅酸钠30份，玻璃纤维20份，酚醛树脂60份，
其制备方法同实施例1。
实施例4
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩430份，矿渣110份，水泥130份，废棉渣块270份，硅酸钠40份，玻璃纤维25份，酚醛树脂65份，
其制备方法同实施例1。
实施例5
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩450份，矿渣120份，水泥150份，废棉渣块300份，硅酸钠50份，玻璃纤维30份，酚醛树脂70份，
其制备方法同实施例1。
对比例1
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩410份，矿渣100份，水泥120份，硅酸钠30份，玻璃纤维20份，酚醛树脂60份，
对应的将步骤S1、步骤S2中的废棉渣块删除，其余步骤同实施例1。
对比例2
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩410份，矿渣100份，水泥120份，废棉渣块250份，酚醛树脂60份，
对应的将步骤S6中的硅酸钠删除，其余步骤同实施例1。
对比例3
一种岩棉产品，由以下重量份的组分组成：
玄武岩410份，矿渣100份，水泥120份，废棉渣块250份，硅酸钠30份，玻璃纤维20份，酚醛树脂60份，
对应的将步骤S6中的玻璃纤维删除，其余步骤同实施例1。
实施例1~5及对比例1~3中，玄武岩包括以下重量份的化学成分：
SiO2 48~52份，Al2O3 12~15份，CaO 7~12份，MgO6~12份，FeO和Fe2O3共6~10份，TiO21.5~2.0份，Na2O和K2O共 0~4份，Mn2O 0~0.5份。
矿渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30~35份，Al2O3 13~16份，CaO 36~40份，MgO10~13份，FeO和Fe2O3共0~2份，TiO2 0~2份。
废棉渣块包括以下重量份的化学成分：
SiO2 32~38份，Al2O3 12~15份，CaO 29~36份，MgO7~14份，FeO和Fe2O3共0~4份，TiO20~2份。
废棉渣块由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份。
环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆 15份，水70份。
其中，废渣棉块的制备方法包括以下步骤：
1）将废棉渣粉粹后过50目筛，得到粉碎后的废棉渣；
2）将碳纤维在环氧树脂乳液中分散均匀，得到混合乳液；
3）将步骤1）得到的粉碎后的废棉渣与矿渣粉、水泥和硅酸钠在混合机混合均匀后加入步骤2）得到的混合乳液，混合均匀后得到混合物；
4）将步骤3）得到的混合物经压制机压制成型后送至码板机码板；
5）码板后经循环轨道送至阳光棚，自然晾干1~2天后送至成品仓储存，得到废棉渣块。
实施例1~5及对比例1~3配方中各组分含量见下表：
表1 实施例1~5及对比例1~3配方中各组分含量
Figure SMS_1
对实施例1~5及对比例1~3制备的岩棉产品的化学成分进行分析得到，实施例1~5及对比例1~3制备的岩棉产品主要包括如下重量百分比的化学成分：
SiO2 44~46%，Al2O315%，CaO 21.5~22.5%，MgO 6.5~8.5%， FeO和Fe2O3总和4~6%，Na2O和K2O总和≤4%，TiO2和Mn2O总和≤2%。
对实施例1~5及对比例1~3制备的岩棉产品进行如下性能测试：
1、密度测试：采用GB/T5480.3《矿物棉及其制品试验方法》第3尺寸和密度中规定的试验方法进行测试；
2、导热系数测试：采用GB/T10294《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定》中的防护热板法进行测试；
3、压缩强度测试：采用GB/T 13480-1992《矿物棉制品压缩性试验方法》中规定的试验方法进行测试；
4、垂直于面抗拉强度测定：采用GB/T30804《建筑用绝热制品 垂直于面抗拉强度的测定》中规定的试验方法进行测试；
5、质量吸湿率测试：采用GB/T5480.7《矿物棉及其制品试验方法》第7部分吸湿性中规定的试验方法进行测试；
6、吸水性测试：采用GB/T 30807-2014《建筑用绝热制品 浸泡法测定长期吸水性》中规定的方法进行测试；
7、尺寸稳定性测试：采用GB/T30806《建筑用绝热制品 在制定温度湿度条件下尺寸稳定性的测试方法》中规定的方法进行测试；
8、燃烧性能测试：采用GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中规定的试验方法进行测试；
9、酸度系数：采用GB/T5480《矿物棉及其制品试验方法》中规定的试验方法进行测试。
测试结果见下表：
Figure SMS_2
从上表中测试结果可以看出，本发明实施例1~5制备的岩棉制品符合GB/T 11835-2016《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》、GB/T 19686-2015 《建筑用岩棉绝热制品》、GB/T25975-2010《建筑外墙外保温岩棉制品》和JC/T2292-2014《建筑防火隔离带用岩棉制品》的规定，而且与对比例1~3相比，本发明1~5制备的岩棉制品密度更大、导热系数低、压缩强度和垂直于面抗拉强度更高、吸湿率和吸水性更低、尺寸稳定性更好，说明本发明实施例制备的岩棉制品密度高、耐水性好，尺寸稳定性好，而且强度更高，解决了现有技术中岩棉制品因加入废岩棉渣而导致的性能较差，强度低、耐水性差的技术难题。实施例3采用的原料配比和制备方法是本发明相对更优的技术方案，制得的岩棉制品性能最佳。
与对比例1相比，实施例1~5制备的岩棉制品的各项性能均略微提高，说明配方中加入废棉渣块不仅没有降低岩棉制品的各项性能，反而使各项性能略微提高，起到了意料不到的效果。
与对比例2相比，实施例1~5制备的岩棉制品的吸水、吸湿性较低，压缩强度和垂直于面抗拉强度提高，说明配方中加入的硅酸钠，与配方中的其它组分协同作用，不仅改善了岩棉制品的吸水吸潮性，使得岩棉制品耐水性好，存放更稳定，同时，有效增强了岩棉制品的强度。
与对比例3相比，实施例1~5制备的岩棉制品的密度增大，压缩强度垂直于面抗拉强度明显提高，说明配方中加入玻璃纤维，与配方中其它组分配伍，使岩棉制品内部排列更紧密，能够显著提高岩棉制品的强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种岩棉产品，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
玄武岩350~450份，矿渣80~120份，水泥100~150份，废棉渣块200~300份，硅酸钠20~50份，玻璃纤维10~30份，酚醛树脂50~70份，
所述废棉渣块由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份；
所述环氧树脂乳液由以下重量份的组分组成：
环氧树脂50份，泊洛沙姆 15份，水70份；
所述废棉渣块的制备方法包括以下步骤：
1）将废棉渣粉粹后过50目筛，得到粉碎后的废棉渣；
2）将碳纤维在环氧树脂乳液中分散均匀，得到混合乳液；
3）将步骤1）得到的粉碎后的废棉渣与矿渣粉、水泥和硅酸钠在混合机混合均匀后加入步骤2）得到的混合乳液，混合均匀后得到混合物；
4）将步骤3）得到的混合物经压制机压制成型后送至码板机码板；
5）码板后经循环轨道送至阳光棚，自然晾干1~2天后送至成品仓储存，得到废棉渣块。
2.根据权利要求1所述的一种岩棉产品，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
玄武岩410份，矿渣100份，水泥120份，废棉渣块250份，硅酸钠30份，玻璃纤维20份，酚醛树脂60份，
所述废棉渣块由以下重量份的组分组成：
矿渣粉50份，废棉渣35份，水泥15份，硅酸钠3份，碳纤维7份，环氧树脂乳液10份。
3.根据权利要求1所述的一种岩棉产品，其特征在于，所述玄武岩包括以下重量份的化学成分：
SiO2 48~52份，Al2O3 12~15份，CaO 7~12份，MgO 6~12份，FeO和Fe2O3共6~10份，TiO2 1.5~2.0份，Na2O和K2O共 0~4份，Mn2O 0~0.5份；
所述矿渣包括以下重量份的化学成分：
SiO2 30~35份，Al2O3 13~16份，CaO 36~40份，MgO 10~13份，FeO和Fe2O3共0~2份，TiO2 0~2份，
所述废棉渣块包括以下重量份的化学成分：
SiO2 32~38份，Al2O3 12~15份，CaO 29~36份，MgO 7~14份，FeO和Fe2O3共0~4份，TiO2 0~2份。
4.如权利要求1~3任意一项所述的一种岩棉产品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将玄武岩、矿渣、废棉渣块分别粉粹后过50目筛，得到粉碎后的玄武岩、矿渣、废棉渣；
S2、将步骤S1得到的粉碎后的玄武岩、矿渣、废棉渣与水泥在混合机混合均匀后得到混合物；
S3、将步骤S2得到的混合物送至溶质炉，在1450~1460℃下加热熔融，得到熔融态流动物；
S4、步骤S3得到的熔融态流动物送至高速离心机进行高速离心抛棉，得到岩棉纤维；
S5、将步骤S4得到的岩棉纤维经集棉机形成薄的棉毡，棉毡经摆锤机堆叠形成多层折叠的均匀棉毡后送至打褶机将棉毡打褶，得到打褶后的棉毡；
S6、向打褶后的棉毡中加入硅酸钠、玻璃纤维和酚醛树脂，经加压机加压后送至固化炉固化，固化后的产品经飞锯切割后自动包装，得到岩棉产品。
5.根据权利要求4所述的一种岩棉产品的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述熔融态流动物的粘度系数为0.35~0.4 Pa.s。
6.根据权利要求4所述的一种岩棉产品的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述高速离心机的成纤速度为200m/min。
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