CN112340999A - 一种保温板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保温板及其制备方法，属于保温板技术领域，采用膨化微珠制得，所述膨化微珠的原料按照下列重量百分比组成：尾矿50～59％、硫酸钠粉6～10％、玻璃粉一13～15％、碳酸钙粉5～9％、磷酸钠粉5～8％、硼砂2～4％、石墨0.5～2％和碳化硅微粉0.3～2％；将制备膨化微珠的原料混合均匀得到混合料，经造粒、干燥、烧制即可制得膨化微珠；将制得的膨化微珠与玻璃粉混合均匀得到混合料；然后在模具中铺设硅酸铝纸，将混合料倒入模具中并送入高温炉内加热，即可制得保温板，本发明能充分利用尾矿、减少尾矿造成的环境污染，且制得的保温板具有密度轻、抗折强度和抗压强度高的特点，用途广泛、具有极大的市场前景。

Description

一种保温板及其制备方法
技术领域
本发明属于保温板技术领域，具体地说涉及一种保温板及其制备方法。
背景技术
国内工业尾矿库数量惊人，其危害性是社会各界关注的热点。资料显示，截至2018年底，国内尾矿库两万余座，全国尾矿堆积量在80亿吨左右，其中冶金、有色、黄金行业占90％以上。尾矿的大量堆积库带来了资源、环境、安全和土地等诸多问题。
工业尾矿库综合利用率不高，以科技创新手段综合利用工业尾矿刻不容缓。以我国黄金尾矿为例，每年生产黄金所产生的尾矿数千万吨。黄金尾矿中含有大量的长石和石英，对其进行合理利用，可有效减少资源浪费，实现固体废弃物的科学利用，意义重大。目前以尾矿为主要原料，研发出一种新型的无机保温材料，填补了国内的技术和产品空白。
鉴于对建筑材料的更新，以及实现对废弃物的循环利用，本发明提供了一保温板材及其制备方法，利用金矿尾砂及尾泥、石墨矿尾砂或铁矿尾砂为主要原料生产。
发明内容
针对现有技术的种种不足，现提出一种利用金矿尾砂及尾泥、石墨矿尾砂或铁矿尾砂为主要原料生产的保温板。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种保温板，采用膨化微珠制得。
优选地，所述膨化微珠的原料按照下列重量百分比组成：尾矿50～59％、硫酸钠粉6～10％、玻璃粉一13～15％、碳酸钙粉5～9％、磷酸钠粉5～8％、硼砂2～4％、石墨0.5～2％和碳化硅微粉0.3～2％。
优选地，所述尾矿采用金矿尾砂及尾泥、石墨矿尾砂或铁矿尾砂。
优选地，所述尾矿、硫酸钠粉、玻璃粉一、碳酸钙粉、磷酸钠粉、硼砂、石墨、碳化硅微粉的粒径不超过300目。
优选地，所述膨化微珠的制备方法，包括以下步骤：
步骤a：将制备膨化微珠的原料混合均匀得混合料；
步骤b：造粒：将步骤a制备的混合料加入混合料总质量5％的水玻璃进行混合造粒，得到直径为0.3～2mm的颗粒；
步骤c：干燥：将步骤b中制得的颗粒送入烘干窑中进行烘干，去除颗粒中的水分，保证颗粒中的水分在2％以下；
步骤d：烧制：将步骤c所得的颗粒投入回转膨化窑中进行烧制，即可制得膨化微珠。
优选地，步骤d中，将颗粒投入到回转膨化窑中，以10～15℃/min升温速率升温至400～600℃，保持20～30min，然后以5～10℃/min升温速率升温至 700～800℃，保持30～50min；再以10～20℃/min升温速率升温至950～980℃，保持10～20min，进行发泡膨化；最后以15～20℃/min速率降温至100℃～150℃，保持 1h，进行稳泡，防止温度下降过快膨化微珠表面出现凹陷。
优选地，所述保温板的密度为230～300kg/m3、25℃时导热系数≤0.065 W/m.k、吸水率≤4％、抗压强度≥1.0MPa。
另，本发明还提供一种如以上所述的保温板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取膨化微珠重量10～15％的玻璃粉二与步骤d制得的膨化微珠混合均匀，得混合料；
步骤二：模具中铺设硅酸铝纸，将混合料倒入模具中并送入高温炉内加热，即可。
优选地，所述硅酸铝纸的厚度为1mm、耐火度1200～1260℃；所述模具采用刚玉莫来石模具。
优选地，所述步骤二中依次包括脱模阶段、升温阶段和降温阶段：
所述脱模阶段，以10～15℃/min升温速率升温至200℃，烘干后脱模；
所述升温阶段，先以3～5℃/min速率升温至400℃；再以10～20℃/min升温速率升温至820℃，保温40～60min；
所述降温阶段以10～15℃/min速率降温至700℃，保温0.5～1h，再以30～50℃ /h速率降温至100～150℃，最后出炉冷却至室温，即可。
本发明的有益效果是：
1、本发明所利用的原材料膨化微珠，是一种以尾矿为主要原料烧制而成，膨化微珠的外形饱满、圆度好、内部结构呈蜂窝状的微孔结构，且强度显著高于较普通的珍珠岩玻化微珠。
2、本发明利用尾矿制备出的膨化微珠，通过二次加热制备得到膨化微珠保温板材，产品具有轻质、高强的特点，可以应用于民用建筑外墙和屋顶以及内墙间隔墙和地板的绝热保温，保温效果好。
3、本发明所述方法以尾矿为主要原料，原料易得，消耗大量尾矿，尾矿的用量较大，减少了尾矿对生态环境的破坏，为尾矿的大宗化、高值化利用提供了新思路。
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做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。
实施例一
一种膨化微珠，其原料按照下列重量百分比组成：尾矿58.2％，硫酸钠粉10％，玻璃粉一15％，碳酸钙粉9％，磷酸钠粉5％，硼砂2％，石墨0.5％和碳化硅微粉0.3％，所述尾矿、硫酸钠粉、玻璃粉、碳酸钙粉、磷酸钠粉、硼砂、石墨、碳化硅微粉的粒径不超过300目。本实施例中，尾矿采用金矿尾砂及尾泥。
一种膨化微珠的制备方法，包括以下步骤：
步骤a：将原料放入球磨机内球磨1h，混合均匀，制得混合料；
步骤b：将混合料加入原料总质量5％的水玻璃进行混合造粒，得到直径为 0.3～2mm的颗粒；
步骤c：将步骤b中制得的颗粒送入烘干窑中进行烘干，去除颗粒中的水分，保证颗粒中的水分在2％以下；
步骤d：将步骤c中所得的颗粒投入到回转膨化窑中进行烧制，以10℃/min 升温速率升温至400℃，保持20min，然后以5℃/min升温速率升温至700℃，保持 30min；随后以10℃/min升温速率升温至950℃，保持10min，进行发泡膨化；最后以15℃/min速率降温至100℃，保持1h，进行稳泡，防止温度下降过快出现表面凹陷，得到以金矿尾砂及尾泥为主要原料的膨化微珠。
保温板的制备包括以下步骤：
步骤一：将玻璃粉二按膨化微珠重量的10％称量好后与步骤d制得的膨化微珠混合均匀，得混合料，将混合料放入到内壁及底面铺有厚度1mm、耐火度1200～ 1260℃硅酸铝纸的模具中。所述模具采用刚玉莫来石模具。
步骤二：将盛放混合料的模具送入高温马弗炉内依次经过脱模阶段、升温阶段和降温阶段。脱模阶段，以10℃/min升温速率升温至200℃，烘干后脱模；随后进入升温阶段，以3℃/min速率升温至400℃，再以10℃/min升温速率升温至 820℃，保温40min；随后进入降温阶段，以10℃/min速率降温至700℃，保温0.5h，之后再以30℃/h速率降温至100℃，最后出炉冷却至室温，即可制得保温板。
玻璃粉一和玻璃粉二的制备：将废玻璃置于熔炉内，温度设置为1450℃，保温时间为1.5h，使原料熔化后得以澄清和均化，之后进行水淬，最后放入球磨机球磨1h，即可。
实施例二
一种膨化微珠，其原料按照下列重量百分比组成：尾矿50％、硫酸钠粉10％、玻璃粉一15％、碳酸钙粉9％、磷酸钠粉8％、硼砂4％、石墨2％和碳化硅微粉2％，所述尾矿、硫酸钠粉、玻璃粉、碳酸钙粉、磷酸钠粉、硼砂、石墨、碳化硅微粉的粒径不超过300目。本实施例中，尾矿采用石墨矿尾砂。
一种膨化微珠的制备方法，包括以下步骤：
步骤a：将原料放入球磨机内球磨1h，混合均匀，制得混合料；
步骤b：将混合料中加入混合料总质量5％的水玻璃进行混合造粒，得到直径为0.3～2mm的颗粒；
步骤c：将步骤b中制得的颗粒送入烘干窑中进行烘干，去除颗粒中的水分，并保证颗粒中的水分在2％以下；
步骤d：将步骤c中所得的颗粒投入到回转膨化窑中进行烧制，以15℃/min 升温速率升温至600℃，保持30min，然后以10℃/min升温速率升温至800℃，保持50min；随后以20℃/min升温速率升温至980℃，保持10min，进行发泡膨化；最后以20℃/min速率降温至150℃，保持1h，进行稳泡，防止温度下降过快出现表面凹陷，得到以金矿尾砂及尾泥为主要原料的膨化微珠。
保温板的制备包括以下步骤：
步骤一：将玻璃粉二按膨化微珠重量的15％称量好后与步骤d制得的膨化微珠混合均匀，得混合料，将混合料放入到内壁及底面铺有厚度1mm、耐火度1200～ 1260℃硅酸铝纸的模具中。所述模具采用刚玉莫来石模具。
步骤二：将盛放有混合料的石模具送入高温马弗炉内依次经过脱模阶段、升温阶段和降温阶段。脱模阶段，以15℃/min升温速率升温至200℃，烘干后脱模；随后进入升温阶段，先以5℃/min速率升温至400℃；再以10℃/min升温速率升温至820℃，保温60min；随后进入降温阶段，以15℃/min速率降温至700℃，保温1h，再以50℃/h速率降温至100℃，最后出炉冷却至室温，即可制得保温板。
玻璃粉一和玻璃粉二的制备：将废玻璃置于熔炉内，温度设置为1450℃，保温时间为1.5h，使原料熔化后得以澄清和均化，之后进行水淬，最后放入球磨机球磨1h，即可。
实施例三
一种膨化微珠，其原料按照下列重量百分比组成：尾矿59％、硫酸钠粉6％、玻璃粉一13％、碳酸钙粉7％、磷酸钠粉8％、硼砂3％、石墨2％和碳化硅微粉2％，所述尾矿、硫酸钠粉、玻璃粉、碳酸钙粉、磷酸钠粉、硼砂、石墨、碳化硅微粉的粒径不超过300目。本实施例中，尾矿采用铁矿尾砂。
一种膨化微珠的制备方法，包括以下步骤：
步骤a：将原料放入球磨机内球磨1h，混合均匀，制得混合料；
步骤b：将步骤a制备的混合料加入混合料总质量5％的水玻璃进行混合造粒，得到直径为0.3～2mm的颗粒。
步骤c：将步骤b中制得的颗粒送入烘干窑中进行烘干，去除颗粒中的水分，并保证颗粒中的水分在2％以下；
步骤d：将步骤c中所得的颗粒投入到回转膨化窑中进行烧制，以15℃/min 升温速率升温至600℃，保持25min，然后以10℃/min升温速率升温至800℃，保持45min；随后以20℃/min升温速率升温至980℃，保持10min，进行发泡膨化；最后以20℃/min速率降温至150℃，保持1h，进行稳泡，防止温度下降过快出现表面凹陷，得到以铁矿尾砂为主要原料的膨化微珠。
保温板的制备包括以下步骤：
步骤一：将玻璃粉二按膨化微珠重量的12％称量好后与步骤d制得的膨化微珠混合均匀，得混合料，将混合料放入到内壁及底面铺有厚度1mm、耐火度1200～ 1260℃硅酸铝纸的模具中。所述模具采用刚玉莫来石模具。
步骤二：将盛放有混合料的石模具装上窑车，装满一车后窑车即推入隧道窑内在隧道窑内依次经过脱模阶段、升温阶段和降温阶段。脱模阶段，以12℃ /min升温速率升温至200℃，烘干后脱模；随后进入升温阶段，先以4℃/min速率升温至400℃；再以15℃/min升温速率升温至820℃，保温45min；随后进入降温阶段，以12℃/min速率降温至700℃，保温0.5h，再以50℃/h速率降温至100℃，最后出炉冷却至室温，即可制得保温板。
玻璃粉一和玻璃粉二的制备：将废玻璃置于熔炉内，温度设置为1450℃，保温时间为1.5h，使原料熔化后得以澄清和均化，之后进行水淬，最后放入球磨机球磨1h，即可。
实施例四
一种膨化微珠，其原料按照下列重量百分比组成：尾矿57.7％，硫酸钠粉9％，玻璃粉一14.8％，碳酸钙粉5％，磷酸钠粉7.5％，硼砂2.5％，石墨1.7％和碳化硅微粉1.8％，所述尾矿、硫酸钠粉、玻璃粉、碳酸钙粉、磷酸钠粉、硼砂、石墨、碳化硅微粉的粒径不超过300目。本实施例中，尾矿采用金矿尾砂及尾泥。
一种膨化微珠的制备方法，包括以下步骤：
步骤a：将原料放入球磨机内球磨1h，混合均匀，制得混合料；
步骤b：将步骤a制备的混合料加入混合料总质量5％的水玻璃进行混合造粒，得到直径为0.3～2mm的颗粒。
步骤c：将步骤b中制得的颗粒送入烘干窑中进行烘干，去除颗粒中的水分，并保证颗粒中的水分在2％以下；
步骤d：将步骤c中所得的颗粒投入到回转膨化窑中进行烧制，以12℃/min 升温速率升温至500℃，保持27min，然后以8℃/min升温速率升温至750℃，保持 35min；随后以15℃/min升温速率升温至960℃，保持10min，进行发泡膨化；最后以17℃/min速率降温至120℃，保持1h，进行稳泡，防止温度下降过快出现表面凹陷，得到以金矿尾砂及尾泥为主要原料的膨化微珠。
保温板的制备包括以下步骤：
步骤一：将玻璃粉二按膨化微珠重量的14％称量好后与步骤d制得的膨化微珠混合均匀，得混合料，将混合料放入到内壁及底面铺有厚度1mm、耐火度1200～ 1260℃硅酸铝纸的模具中。所述模具采用刚玉莫来石模具。
步骤二：将盛放有混合料的石模具装上窑车，装满一车后窑车即推入隧道窑内在隧道窑内依次经过脱模阶段、升温阶段和降温阶段。脱模阶段，以12℃ /min升温速率升温至200℃，烘干后脱模；随后进入升温阶段，先以4℃/min速率升温至400℃；再以18℃/min升温速率升温至820℃，保温55min；随后进入降温阶段，以13℃/min速率降温至700℃，保温0.5h，再以45℃/h速率降温至100℃，最后出炉冷却至室温，即可制得保温板。
玻璃粉一和玻璃粉二的制备：将废玻璃置于熔炉内，温度设置为1450℃，保温时间为1.5h，使原料熔化后得以澄清和均化，之后进行水淬，最后放入球磨机球磨1h，即可。
对照组采用现市场上能用的玻化微珠(闭孔膨胀珍珠岩)加上粘结剂、纤维丝、硅藻土等经过压制、烘干后做成的保温板，具体实施方法如下：
原材料为：玻化微珠1立方(密度50～80kg/m3)，水玻璃100千克、水50 千克、玻璃纤维5千克，硅藻土5千克，憎水剂硅油0.2千克。
制备方法：以上原料混合均匀后用压力机按压缩比为3:1压制成型，再送入烘干窑烘干8小时，即得到玻化微珠保温板。
制得的玻化微珠保温板参数为：密度260kg/m3，抗压强度0.5MPa，抗折强度0.2MPa，吸水率3.9％。
表一是本发明的实施例一～实施例四所制备的保温板，以及对照组保温板各项性能的实验数据。
表一
Figure RE-GDA0002879707530000111
结论：由表一可知，实施例一至实施例四制备的保温板的密度均小于对照组的密度，抗压强度和抗折强度均大于对照组，吸水率均小于对照组的吸水率，可见，本发明制备的保温板在密度、抗压强度和抗折强度均优于对照组。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种保温板，其特征在于，采用膨化微珠制得。
2.根据权利要求1所述的一种保温板，其特征在于，所述膨化微珠的原料按照下列重量百分比组成：尾矿50～59％、硫酸钠粉6～10％、玻璃粉一13～15％、碳酸钙粉5～9％、磷酸钠粉5～8％、硼砂2～4％、石墨0.5～2％和碳化硅微粉0.3～2％。
3.根据权利要求2所述的一种保温板，其特征在于，所述尾矿采用金矿尾砂及尾泥、石墨矿尾砂或铁矿尾砂。
4.根据权利要求3所述的一种保温板，其特征在于，所述尾矿、硫酸钠粉、玻璃粉一、碳酸钙粉、磷酸钠粉、硼砂、石墨、碳化硅微粉的粒径不超过300目。
5.根据权利要求4所述的一种保温板，其特征在于，所述膨化微珠的制备方法，包括以下步骤：
步骤a：将制备膨化微珠的原料混合均匀得混合料；
步骤b：造粒：将步骤a制备的混合料加入混合料总质量5％的水玻璃进行混合造粒，得到直径为0.3～2mm的颗粒；
步骤c：干燥：将步骤b中制得的颗粒送入烘干窑中进行烘干，去除颗粒中的水分，保证颗粒中的水分在2％以下；
步骤d：烧制：将步骤c所得的颗粒投入回转膨化窑中进行烧制，即可制得膨化微珠。
6.根据权利要求5所述的一种保温板，其特征在于，步骤d中，将颗粒投入到回转膨化窑中，以10～15℃/min升温速率升温至400～600℃，保持20～30min，然后以5～10℃/min升温速率升温至700～800℃，保持30～50min；再以10～20℃/min升温速率升温至950～980℃，保持10～20min，进行发泡膨化；最后以15～20℃/min速率降温至100℃～150℃，保持1h，进行稳泡，防止温度下降过快膨化微珠表面出现凹陷。
7.根据权利要求5所述的一种保温板，其特征在于，所述保温板的密度为230～300kg/m3、25℃时导热系数≤0.065W/m.k、吸水率≤4％、抗压强度≥1.0MPa。
8.一种如权利要求1-7任一所述的保温板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：称取膨化微珠重量10～15％的玻璃粉二与步骤d制得的膨化微珠混合均匀，得混合料；
步骤二：模具中铺设硅酸铝纸，将混合料倒入模具中并送入高温炉内加热，即可。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硅酸铝纸的厚度为1mm、耐火度1200～1260℃；所述模具采用刚玉莫来石模具。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中依次包括脱模阶段、升温阶段和降温阶段：
所述脱模阶段，以10～15℃/min升温速率升温至200℃，烘干后脱模；
所述升温阶段，先以3～5℃/min速率升温至400℃；再以10～20℃/min升温速率升温至820℃，保温40～60min；
所述降温阶段以10～15℃/min速率降温至700℃，保温0.5～1h，再以30～50℃/h速率降温至100～150℃，最后出炉冷却至室温，即可。
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