CN1488477A - 用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，原材料有钙质原料，非晶硅微粉，石英粉，硅灰石粉，纤维。操作步骤是将石英磨到过万孔筛，将非晶硅微粉加水搅拌分散，钙质原料加水消化为石灰乳，将钙质原料和硅质原料混合，取CaO∶SiO2的摩尔比为0.95～1.05，向上述混合料中加干料重2～8％的已分散纤维和0～20％的硅灰石粉。根据使用要求，将配合料浆送进胶化罐，加热，不停搅拌进行胶化，将胶化料浆放入模具中，放到小车上送入蒸养釜蒸养，然后在100℃～180℃中烘干至5％以下，将料坯切成需要尺寸和形状即成。此方法优点是生产用水量少，同一生产线可生产体积密度范围大、形状及规格尺寸多的硅酸钙隔热材料，能满足不同使用要求。
Description
技术领域：本发明涉及一种用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，用于工业窑炉、有色冶金工业导流槽及钢结构防火包覆等，属于隔热防火特种建材。
背景技术：目前，作为保温隔热材料，分650℃级和1000℃级两种，前者耐热温度不超过650℃，使用范围较窄，后者耐热温度可达1000℃甚至更高，但它在生产时需要用干物料重20倍的水，水资源和能量浪费很大；硅酸钙防火材料一般是由水泥、硅澡土、石英、石灰、粉煤灰、石棉、云母等中的三种或更多种作原料，按一定比例用抄取法成型，静态养护而成的，这种板体积密度大，耐热温度低，一般密度为1.0～1.4g/cm3，耐热不超过650℃，作为防火板用，显然耐火极限不够。
发明内容：本发明的目的在于克服上述现有技术和产品的不足、在经济性较好的情况下制造耐热温度1000℃以上的隔热防火材料。
本发明的工艺如下：
1原材料
1.1钙质原料：生石灰、也可以用消石灰、电石泥，生石中CaO含量不低于85％，消石灰CaO含量不低于65％；
1.2非晶硅微粉：如硅灰、硅粉、白炭黑、稻壳灰，SiO2含量不低于88％，Al2O3含量不超过3％；
1.3石英粉：是脉石英、石英岩、石英砂岩及石英砂经破碎而成的粉末状物，SiO2含量不低于95％；
1.4硅灰石粉：60～325目针状天然硅灰石；
1.5纤维：天然有机纤维(如棉、麻、木浆、草浆、竹浆)，天然矿物纤维(如海泡石绒)；
2操作步骤：
2.1将石英粉在磨机中磨至过万孔筛；
2.2非晶硅微粉加水搅拌分散，搅拌转速80～400转/分，时间10～120分钟；
2.3钙质原料加水消化成石灰乳，也可直接用生石灰粉或消石灰配料；
2.4磨细的石英粉与非晶硅微粉以任意比例混合，加石灰乳或石灰粉，混合后的料浆CaO∶SiO2的摩尔比为0.95～1.05；
2.5向上述料浆中加干料重2～8％的已经分散的纤维和0～20％的硅灰石粉；
2.6将配好的料浆输入胶化罐，加水至水∶固(重量比)为2～10；加热，在40℃～140℃范围内保持0.5～20小时，胶化过程中始终以40～400转/分速度搅拌，胶化结束，温度在100℃以上的需降温使罐内为常压。以上胶化工序，根据所要制造的隔热防火板的体积密度不同，一般密度大强度高的板，料浆可以不胶化或低温短时间胶化，要求密度小的板要胶化，且要求密度越小，胶化反应要求越深，即胶化温度高时间长；
2.7以上料浆注入放在蒸养小车上底和四周密封的可拆模具内；
2.8将模具连同小车送入蒸养釜，加热至压力为1.5～2.8MPa，保持6～30小时；蒸养时间的长短决定于压力高低和料层厚薄，压力高料层薄则蒸养时间短，蒸养终了，冷却至釜内为常压开门出车；
2.9打开模具，取是湿坯，在100～180℃的热风中烘干至含水5％以下；
2.10用金刚石锯将料坯切成需要尺寸和形状，经砂光机磨光，即为成品。
本发明的特点是：
①所用原料纯度高，活性适中，是制得硅酸钙隔热防火材料能够耐热1000℃以上的基本因素。
②所用非晶硅微粉，活性高，能降低反应温度，缩短反应时间，提高生产效率。
③所用硅灰石粉是天然矿物纤维，高温性能稳定，能增加板材强度提高板材高温性能。
④所用胶化工序是调节隔热防火板体积密度的关键工序，胶化反应程度越深，物料膨胀越大，制得硅酸钙板的体积密度也越小。
⑤注模蒸养和以后的切割成板的方法，减少了料浆滤水性的要求和板在蒸养、干燥时变形的可能性。解决了模压法形状和规格尺寸受模具限制的问题。
⑥所用蒸养工序是板材获得足够强度和耐热1000℃以上的关键工序。
采用本发明方法所制得的硅酸钙隔热防火材料，密度100～800kg/m3，主要用于工业窑炉的隔热保温材料，有色冶金工业的导流槽，建筑防火板及钢结构防火包覆、防火风管、防火烟道及防火电缆槽。
本发明的优点：
①在同一生产线上，可以生产体积密度范围大形状及规格尺寸多的硅酸钙隔热防火材料，能满足不同使用要求。
②生产用水量少，既节约了水资源又减少了能量消耗，减轻环境负担。
具体实施方式：为了更好的理解本发明内容，以下举本发明的两个实施例和对照例及实施例和对照例产品性能对照表及说明。
实施例1
将石英粉磨至全部通过万孔筛，加入CaO含量72.2％的消石灰粉，搅匀，料浆的C/S＝0.99，再加入干料重6％的棉纤维和4％的硅灰石粉，搅匀，注入1010×1010×400(长×宽×高，mm)的模内，将带料的模及小车送入蒸养釜内，通汽加热至1.8MPa，并在1.8～2.0MPa间持续2 4小时，降温至常压，出釜，开模，在140℃左右的干燥窑内将料块烘干至恒重，用金刚石锯切成1010×1010×21(mm)的板，再经砂光机、切边机加工成1000×1000×20(mm)的成品板。其它有关性能见表1。
实施例2
将石英粉磨至全部通过万孔筛(0.061mm)，加入已分散过的硅灰，石英与硅灰重量比为6∶4，加入CaO含量73.1％(干基)的石灰乳，搅匀，料浆的C/S＝1.03，再加入干料重3％的纸纤维和12％的硅灰石粉，搅匀，泵入带搅拌的胶化罐，通汽加热至130～140℃并持续20小时，之后放空降温至常压。将料浆注入1010×1010×400(mm)的模内，入釜，在2.3～2.5MPa压力下持续16小时，降温出釜，开模，烘干，切片，砂光，切边，加工成1000×500×40(mm)的板。其它性能见表1。
对照例1
将实施例2中的料在1.0～1.3MP压力的蒸养釜内持续30小时，经烘干加工制成1000×500×40(mm)板。其它有关性能见表1。
对照例2
将SiO2含量98.6％的已磨细的石英粉与SiO2含量72.0％的硅藻土及SiO2含量92.3％的分散硅灰，按1∶2∶3的重量比混合，加入CaO含量73.1％(干基)的石灰乳，配成C/S＝1.01的料浆，以后按实施例1的步骤操作，制成1000×1000×50(mm)的板。其它有关性能见表1。
表1所得数据是按GB/T10699-1998《硅酸钙绝热制品》的相关要求测试的。
表1 实施例和对照例所制成的板的性能
| 编号 | 尺寸，mm | 单重kg | 体积密度kg/m2 | 常温抗折强度MPa | 1000℃3h烧后性能 | ||
| 外观 | 线收缩率％ | 残余抗折强度，MPa | |||||
| 实施例1 | 1000×1000×20 | 10.6 | 530 | 2.83 | 无变化 | 1.32 | 2.70 |
| 实施例2 | 1000×500×40 | 2.70 | 135 | 0.26 | 无变化 | 1.16 | 0.29 |
| 对照例1 | 1000×500×40 | 2.6 | 130 | 0.28 | 裂纹 | 2.44 | / |
| 对照例2 | 1000×1000×50 | 21.3 | 426 | 1.15 | 碎 | / | / |
从表1可以看出，两个实施例虽然所用原料，配比及工艺参数不尽相同，但它们都符合本发明的要求，所制得的板材都较理想，经1000℃3h烧，符合GB/T10699的合格制定标准，即不变形、无裂纹、线收缩率≤2％，残余强度不低于烧前的80％。而两个对照例虽部分条件符合本发明的要求，但由于部分关键条件不符合要求，所制成的板高温性能较差，失去了高温使用价值。
Claims (7)
1.一种用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，其特征是：
(一)原材料
1.1)钙质原料，生石灰，CaO含量不低于85％；消石灰，CaO含量不低于65％；
1.2)非晶硅微粉，SiO2含量不低于88％，Al2O3含量不超过3％；
1.3)石英粉，SiO2含量不低于95％；
1.4)硅灰石粉，60～325目针状天然硅灰石；
1.5)纤维，天然有机纤维和天然矿物纤维；
(二)操作步骤
2.1)将石英粉磨至过万孔筛；
2.2)非晶硅微粉加水搅拌分散，搅拌转速80～400转/分，时间10～120分钟；
2.3)钙质原料加水消化成石灰乳，也可用生石灰粉或消石灰粉配料；
2.4)将磨细的石英粉与非晶硅微粉混合加石灰乳或石灰粉，使混合后的料浆CaO∶SiO2的摩尔比为0.95～1.05；
2.5)向上述料浆中加干料重2～8％的已分散的纤维和0～20％的硅灰石粉；
2.6)将配好的料浆输入胶化罐，加水至水∶固的重量比为2～10；加热，在40℃～140℃范围内保持0.5～20小时，胶化过程中始终以40～400转/分速度搅拌，胶化结束降温使罐内为常压；
2.7)以上胶化料浆注入放在蒸养车上的底和四周密封的可拆卸模具内；
2.8)将模具连同小车送入蒸养釜，加热至压力为1.5～2.8MPa，保持6～30小时；
2.9)降温，打开蒸养釜，取出模具中的湿坯，放在100～180℃的热风内烘干至含水5％以下；
2.10)用金刚石锯将料坯切成需要尺寸和形状，经砂光机磨光，即为成品。
2.根据权利要求1所述的用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，其特征在于所述的原材料中钙质原料可以是生石灰也可以用消石灰，电石泥。
3.根据权利要求1所述用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，其特征在于所述的原材料中非晶硅微粉可以是硅灰、硅粉、白炭黑、稻壳灰。
4.根据权利要求1所述的用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，其特征在于所述的原材料中石英粉可以是脉石英、石英岩、石英砂岩及石英砂。
5.根据权利要求1所述的用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，其特征在于所述的原材料中纤维是天然有机纤维有棉、麻、木浆、草浆、竹浆；天然矿物纤维有海泡石绒。
6.根据权利要求1所述的用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，其特征在于操作步骤中加入钙质原料时也可直接加入生石灰粉或消石灰粉。
7.根据权利要求1所述的用浇注成型生产硅酸钙隔热防火材料的方法，其特征在于操作步骤中生产密度大强度高的产品时，可以没有胶化步骤。
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