TWI408117B

TWI408117B - 輕質泡沫陶瓷建築板材及其製造方法

Info

Publication number: TWI408117B
Application number: TW96148138A
Authority: TW
Inventors: See John
Original assignee: Sure King Invest Holdings Ltd
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2013-09-11
Also published as: TW200925134A

Description

輕質泡沫陶瓷建築板材及其製造方法

本發明涉及新型建築材料及其製造方法，尤其涉及一種輕質泡沫陶瓷建築板材及其製造方法。

粉煤灰煤炭燃燒中排放出的一種粘土狀火山灰質粉末，煤電廠大量產生，可少量加入作為瓷磚原料。中國大陸授權公告號為CN 1182067C的發明專利公開一種高摻量粉煤灰瓷質磚及其製造方法，使用60~70%的粉煤灰、25~40%的超細瓷土和0~10%的長石製瓷磚。這種方法大量採用粉煤灰作為原料，原料成本低，但是製得的瓷磚密度大，用途單一。

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種大量摻入粉煤灰並且具有多種用途的瓷質板材及其製造方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種輕質泡沫陶瓷建築板材，由原料經粉碎、造粒、壓坯成型及煅燒製成，其特徵在於：所述原料包括質量百分含量為40~60%的粉煤灰、30~50%的瓷土、5~10%的發泡材料、0~8%的長石以及0~1%的鋰雲母石。

在一種優選的方案中，所述發泡材料為含有結晶水的原生礦物或結晶化合物。

在一種更優選的技術方案中，所述發泡材料為珍珠岩或蛭石或兩者的混合物。

作為本發明的另一方面，還提供一種輕質泡沫陶瓷建築板材的製造方法：(1)將粉煤灰、瓷土和發泡材料分別經破碎研磨及篩分除鐵備用；(2)按質量比取篩分後的粉煤灰、瓷土和發泡材料加1~3倍質量的水攪拌均勻浸泡陳化12~24小時；(3)噴粉乾燥製成含水率為5~6.5%的20~80目均勻粉粒；(4)用50Mpa或以上壓力壓坯成型，並烘乾至含水率小於或等於2%；(5)在8~15小時內將烘乾的坯體升溫到1100~1300℃；(6)分段退火；(7)自然冷卻到環境溫度，按需要尺寸切割，磨平修整即得成品。

在一種優選的技術方案中，所有原料皆研磨至320目或更細的均勻粉末。

在一種優選的技術方案中，所述發泡材料為含有結晶水的原生礦物或結晶化合物。

在一種優選的技術方案中，燒成溫度為1150~1250℃。

在一種優選的技術方案中，退火分九段進行，第一段1000℃以上12小時，第二段900℃以上12小時，第三段800℃以上12小時，第四段600℃以上12小時，第五段500℃以上12小時，第六段300℃以上24小時，第七段150℃以上24小時℃，第八段100℃以上12小時，第九段40℃以上8小時。

粉煤灰、瓷土和發泡材料等原料分別經破碎研磨成粉後混合加水攪拌浸泡陳化，經噴粉乾燥製粒，再將壓製成坯處理過的坯體在高溫(1100~1250℃)下反應，產生大量氣體，膨脹，熔融玻璃相的同時作用下。形成均勻密佈的獨立閉口堅韌的玻璃纖維質泡沫，經退火冷卻後形成整體瓷化的本產品初形。再按需要尺寸切割成產品。

本發明的有益效果：大量使用粉煤灰，變廢為寶，而且大大降低瓷質板材的原料成本；產品具有高強輕質、抗熱防火、可鋸切、不吸水、耐腐蝕等陶瓷的特性，抗壓強度2~19Mpa，抗彎強度1~7MPa，密度200~800kg/m³，可以用作漂浮、保溫、隔音以及防火材料，也可用作牆體、地面材料以及防腐材料等，具有廣泛的用途，還可替代木材使用。

本發明的陶瓷建築板材主要用於日常生活中，因此優選所有原材料經過高靈敏度r射線檢測儀檢測，保證產品中放射性污染物含量符合全球的最高安全標準。

所有的原材料均經過超細研磨處理，使各組分混合均勻。

粉煤灰的前處理：球磨8~16小時，用320目篩分，篩下粉用電磁去鐵備用。

瓷土處理同粉煤灰。

發泡材料為在高溫下能產生大量氣體、膨脹、熔融玻璃相的原生礦物或結晶化合物，其產氣並膨脹的原理在於發泡能量來自原生礦物及結晶化合物中的結晶水的釋放。發泡材料可選用工業用珍珠岩、蛭石(膨脹率10倍以上)等，其處理過程與粉煤灰相同。

長石(含鉀+鈣+鈉3+1+8%以上)在陶瓷生產過程中主要起到助熔作用，可以使燒成溫度降低100℃左右。同時還能提高產品的韌性。加入量為原料總質量的0~5%，其處理過程與粉煤灰相同。

鋰雲母石(鋰輝石)在發泡過程中可以起調節作用，加入量為原料總質量的0~1%。其處理過程與粉煤灰相同。

將處理好的原材料按質量比混合，加以1~3倍質量的水混合攪拌浸泡陳化12~24小時，然後嘖粉乾燥成均勻粉粒，控制含水率5.5~6.5%。調整發泡材料配合比可控制產品氣孔大小，密度變化等。加多發泡材料可加大產品氣孔，但是產品強度會降低。

在大於50MPa壓力下壓坯成型，烘乾至含水率2%以下。

可採用三種煅燒方式：大型微波爐對溫度可控程度高，升溫極快，升溫1100~1200℃，只要2小時左右，但成本很高；微波混氣爐鍛燒，升溫到 1100~1200℃，時間4小時左右，成本還是很高；優選採用煤氣爐，大型輥道窟，由室溫升到1200℃，以每小時120℃左右的速度升溫時間需要超過10小時以上。

控制溫度高低可控制產品氣孔大小，密度變化。溫度越高，產品所產生的氣孔越大，比重越輕，但(抗壓、抗彎)強度會降低。因此最終要採用溫度的高低，是取決於產品用途。產品用途取決於產品氣孔大小和強度。作為漂浮、保溫、隔音材料用途氣孔可以加大。作為強度需要高的牆體、地面材料等用途氣孔要做小。

退火可在60~120小時內進行，可以根據產品用途、氣候以及環境等條件決定。優選採用九段緩慢退火，第一段1000℃以上12小時，第二段900℃以上12小時，第三段800℃以上12小時，第四段600℃以上12小時，第五段500℃以上12小時，第六段300℃以上24小時，第七段150℃以上24小時℃，第八段100℃以上12小時，第九段40℃以上8小時。退火過程中可進行擷取大量熱能回收，如用於嘖粉乾燥成粒，烘乾坯體，產生水蒸氣等。

退火後的產品經自然冷卻到環境溫度，然後採用如梯形多刀園鋸等設備按需要的尺寸切割，如可切割成2400 x 1200 x20-300mm等，然後磨平修整得成品，最後檢驗包裝。

以下用實施例來說明本發明，但實施例不構成對本發明的任何限制。

實施例1

原料中粉煤灰、瓷土、發泡材料、長石和鋰雲母石的質量百分含量為50%、40%、7%、2%及1%，其中發泡材料含珍珠岩60%、蛭石30%。原料製成含水6.5%的60目粉粒。用55Mpa壓成生坯，在110℃烘乾10小時，含水率為2.0%。用煤氣爐煅燒，在12小時內升溫到1160℃(±10℃)。煅燒中產生大量氣體、膨脹、熔融玻璃相的同時作用下，形成具有均勻密佈的獨立閉口堅韌的玻璃纖維質泡沫。經退火冷卻後所得整體瓷化的產品，常溫下的密度為650kg/m³，抗壓強度大於18MPa，抗彎強度大於5.2MPa，可鋸切及固定螺釘，可以作為輕型牆體等用途。

實施例2

坯料配方及製作過程同實施例1。用微波爐鍛燒，2.5小時內升溫到1300℃(±10℃)。產品氣孔明顯擴大，常溫下的密度為200kg/m³，抗壓強度大於6 MPa，抗彎強度大於1MPa，可鋸切及固定螺釘，可以作為漂浮、隔音材料等。

實施例3

原料中粉煤灰、瓷土、發泡材料、長石質量百分含量為60%、30%、5%、5%，其中發泡材料含珍珠岩60%、蛭石30%。原料採用粉體加工技術製成含水6.0%的20目粉粒。用55 Mpa壓成生坯，在110℃烘乾11小時，含水率為2.0%。用煤氣爐煅燒，在12小時內升溫到1170℃(±10℃)。經冷卻後得到氣泡明顯細小瓷化產品，常溫下的密度為800kg/m³，抗壓強度大於19 MPa，抗彎強度大於8 MPa，可鋸切及固定螺釘，可以作為隔熱地板用途。

實施例4

原料中粉煤灰、瓷土、發泡材料的質量為40%、50%、10%，其中發泡材料含珍珠岩60%、蛭石30%。原料採用粉體加工技術製成含水6.5%的粉粒。用55 Mpa壓成生坯，在110℃烘乾12小時，含水率為1.7%。用煤氣爐煅燒，在12小時內升溫到1250℃(±10℃)。經冷卻後得到氣泡較大的瓷化產品，常溫下的密度為420kg/m³，抗壓強度大於12MPa，抗彎強度大於3 MPa，可鋸切及固定螺釘，可以作為隔音牆體材料用。

Claims

一種輕質泡沫陶瓷建築板材，由原料經粉碎、造粒、壓坯成型及煅燒製成，其特徵在於：所述原料包括質量百分含量為40~60%的粉煤灰、30~50%的瓷土、5~10%的發泡材料、0.01~5%的長石以及0.01~1%的鋰雲母石，所述發泡材料為含珍珠岩60%、蛭石30%的混合物。
一種如申請專利範圍第1項所述輕質泡沫陶瓷建築板材的製造方法，其特徵在於包括如下順序步驟：a)將粉煤灰、瓷土和含珍珠岩60%、蛭石30%的發泡材料分別經破碎研磨及篩分除鐵備用；b)按質量比取篩分後的粉煤灰、瓷土和發泡材料加1~3倍質量的水攪拌均勻浸泡陳化12~24小時；c)噴粉乾燥製成含水率為5.5~6.5%的20~80目均勻粉粒；d)用50 Mpa或以上壓力壓坯成型，並烘乾至含水率小於或等於2%；e)在8~15小時內將烘乾的坯體升溫到1100~1300℃；f)分段退火，退火分九段進行，第一段1000℃以上12小時，第二段900℃以上12小時，第三段800℃以上12小時，第四段600℃以上12小時，第五段500℃以上12小時，第六段300℃以上24小時，第七段150℃以上24小時℃，第八段100℃以上12小時，第九段40℃以上8小時；g)自然冷卻到環境溫度，按需要尺寸切割，磨平修整即得成品。
根據申請專利範圍第2項所述輕質泡沫陶瓷建築板材的製造方法，其特徵在於：所有原料皆研磨至320目或更細的均勻粉末。
根據申請專利範圍第4項所述輕質泡沫陶瓷建築板材的製造方法，其特徵在於：所述發泡材料為珍珠岩或蛭石或兩者的混合物。
根據申請專利範圍第2項所述輕質泡沫陶瓷建築板材的製造方法，其特徵在於：燒成溫度為1150-1250℃。