一种泡沫陶瓷保温砌块的制备方法与流程

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种泡沫陶瓷砌块的制备方法。

背景技术：

作为一种新型无机多孔保温材料，泡沫陶瓷因具备轻质、隔热、耐火、防水、隔音等性能，在墙体保温材料领域得到广泛应用。目前，为降低泡沫陶瓷的制备成本，大掺量利用固体废弃物及大体积厚质坯体的快速烧成已成为泡沫陶瓷的发展趋势。例如：大掺量利用抛光砖渣、粉煤灰、煤矸石及金属尾矿等固体废弃物，一次烧成尺寸大于2000*1000*300mm的大体积泡沫陶瓷试块，并尽可能缩短烧成周期，降低生产成本。然而，由于尾矿废渣的矿物组成复杂，高温下涉及较多氧化分解反应，而这些反应受烧成条件(如：烧成气氛)影响较大，加上大体积泡沫陶瓷内部气体的渗透与排除困难，使得利用尾矿废渣制备的泡沫陶瓷内外发泡效果不一，性能显著下降。而目前主要通过降低尾矿利用率并延长升温速率，以增加气体的渗透与排出时间来应对这一问题，但这一措施降低了生产效率，提升了生产成本。

此外，大体积泡沫陶瓷的冷却开裂也是泡沫陶瓷生产中难以解决的问题之一。因泡沫陶瓷较低的导热系数，冷却过程中内部热量仅通过传导方式向外散出，效率较低，而由温度应力引起的坯体开裂问题在大体积泡沫陶瓷中更为显著。因此，产品尺寸及冷却速率的限制成为大体积厚质泡沫陶瓷工业化生产亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，解决现有大体积厚质泡沫陶瓷生产中，传热传质速度慢，坯体内部温差大，气体的渗透与排出困难，限制了大体积厚质泡沫陶瓷生产的问题，并解决泡沫陶瓷冷却开裂的问题。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种泡沫陶瓷保温砌块的制备方法，包括以下步骤：

采用均匀混合的泡沫陶瓷坯料，经加水、搅拌、陈腐，铺堆于多孔耐火托板上；

以专用成型模具连同耐火托板压制成多孔坯体；所述成型模具由带有冲孔型针的底模和多孔压板组成，压制完成后，底模和多孔压板分离，多孔坯体连同多孔耐火托板一同取出；

烘干至含水率<2％，在高温炉中以3～5℃/min升温至1050～1200℃，保温0.5～1.5h，使发泡剂分解形成气孔；随炉冷却后脱去多孔耐火托板，切割成泡沫陶瓷砌块。

按上述方案，所述泡沫陶瓷坯料的干基包含SiO₂+Al₂O₃：65～85wt％、CaO+MgO：5～20wt％、Na₂O+K₂O：2～15wt％、Fe₂O₃：1～10wt％。

按上述方案，所述泡沫陶瓷坯料采用发泡剂为CaCO₃、SiC、CaSO₄、石墨任意一种或混合，粉末颗粒粒径<80μm。

按上述方案，所述加水量为6～12wt％，陈腐时间24～48h。

按上述方案，所述多孔坯体内分布交错排列的直径15～25mm圆柱形直立孔；孔洞率18～26％。

按上述方案，所述多孔坯体内分布平行排列的直径5～15mm圆柱形直立孔；孔洞率12～22％。

使用成型模具连同耐火托板压制成多孔坯体，当压制的多孔坯体内分布交错排列的直径15～25mm圆柱形直立孔，孔洞率18～26％时，烧成后得到A型泡沫陶瓷为带有交错排列的直立孔洞的多孔型砌块，其直立孔孔径10～20mm，孔洞率12～26％，体积密度350～500kg/m³。当多孔坯体内分布平行排列的直径5～15mm圆柱形直立孔，孔洞率12～22％时，烧成后得到B型泡沫陶瓷为无直立孔的实体砌块，体积密度150～350kg/m³。

本发明专利提出的泡沫陶瓷砌块的制备方法，通过设计具有连通孔的泡沫陶瓷坯体，加速了气体在坯体内部的渗透与排出速率，有效解决因烧成气氛带来的产品内外性能不一的问题，并缩短泡沫陶瓷的烧成周期。

通过孔径与烧成温度设计，可控制坯体直立孔在产品中的留存形式，分别制备出带有直立孔的A型砌块和不带孔的B型砌块。

A型多孔砌块在冷却过程中可利用对流方式快速排出坯体内部的热量，有效降低产品内外温差，解决大体积厚质泡沫陶瓷冷却开裂问题。同时，与传统多孔砖相比，该方法制备的多孔泡沫陶瓷砌块其体积密度较低，保温性能突出，吸水率较小，是集阻燃保温、隔音耐久性能于一身的多孔轻质墙体材料。

本发明的积极效果在于：

1)本发明设计的多孔型坯体结构，加速了气体的渗透与排出，促进了坯体内部矿物的氧化分解，实现了大体积泡沫陶瓷的快速烧成。

2)本发明方法制备的A型多孔泡沫陶瓷砌块，通过直立孔洞形成的气流通道，将坯体内部的热量快速排出，降低了冷却过程中泡沫陶瓷的内外温差，有效解决了温差应力带来的冷却开裂问题。

3)本发明提出的泡沫陶瓷砌块制备方法，提升了生产效率及产品质量，且有利于尾矿废渣在泡沫陶瓷中的大掺量应用。制备的产品集发泡陶瓷及多孔砖的优点于一体，具有轻质、保温、防火、抗冻、耐老化等优点。

附图说明

图1：A型坯体结构示意图；

图2：B型坯体结构示意图；

图3：压力成型模具示意图。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

实施例1

1)取已均匀混合且粒径小于80μm的泡沫陶瓷坯料，均匀喷入10wt％的水，陈腐均化48h后，铺堆于多孔耐火托板上，铺料厚度150mm。

2)将铺有坯料的耐火托板置于压力成型机底模上，使冲孔型针穿过耐火托板的孔洞及坯料，再利用多孔压板施加1.0MPa压力，将耐火托板中的坯料压制成如图1所示的孔径20mm，孔洞率21.3％的A型多孔坯体，再将成型底模和多孔压板分别向下、向上拆除。所用压力成型模具如图3所示，成型模具由带有冲孔型针的底模和多孔压板组成，压制完成后，底模和多孔压板分离，多孔坯体连同多孔耐火托板一同取出。

3)将多孔坯体在60℃下烘干至含水率<2％，再连同多孔耐火托板置于高温炉中，以5℃/min升温至烧成温度，保温40min。再经控制冷却，冷却速率1～10℃/min，冷却时间6～10h。

4)冷却至低于50℃后，拆除档边板及多孔托板，经切割制成脱模、切割，制备成带有规则排列的直立孔洞的A型多孔泡沫陶瓷砌块，其直立孔孔径16mm，孔洞率13.6％。

实施例2

1)取已均匀混合且粒径小于80μm的泡沫陶瓷坯料，均匀喷入8wt％的水，陈腐均化36h后，铺堆于多孔耐火托板上，铺料厚度200mm。

2)将铺有坯料的耐火托板置于压力成型机底模上，使冲孔型针穿过耐火托板的孔洞及坯料，再利用多孔压板施加0.5MPa压力，将耐火托板中的坯料压制成如图2所示的孔径10mm，孔洞率16.2％的B型多孔坯体，再将成型底模和多孔压板分别向下、向上拆除。所用压力成型模具如图3所示，成型模具由带有冲孔型针的底模和多孔压板组成，压制完成后，底模和多孔压板分离，多孔坯体连同多孔耐火托板一同取出。

3)将多孔坯体连同多孔耐火托板在80℃下烘干至含水率<2％，再置于高温炉中，以5℃/min升温至烧成温度，保温1.5h。再经控制冷却，冷却速率1～10℃/min，冷却时间8～12h。

4)冷却至低于50℃后，拆除档边板及多孔托板，经切割制成脱模、切割，制备成无直立孔的B型泡沫陶瓷砌块。