一种轻质高红外发射率涂料制备方法及其应用
【专利摘要】一种轻质高红外发射率涂料制备方法及其应用，包括以下步骤：将城市污泥、炼铜废渣、表面活性剂、结合剂按比例混合均匀，于50~100 MPa下压制成型，置于还原气氛中热处理，破碎、研磨得到B物料；将A物料、含硅原料、粘土按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.5~1 mm的颗粒料，然后将颗粒料置于还原气氛中热处理得到C物料；将B物料、粘土、单质硅粉、金属铝粉、含硅原料、大理石废料按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.15~0.5 mm的颗粒料，然后将颗粒料置于还原气氛中200~500℃热处理0.5~3小时，再于中性气氛中升温至600~1000℃热处理0.5~3小时，得到D物料。
【专利说明】
一种轻质高红外发射率涂料制备方法及其应用
技术领域
[0001]本发明属于高温窑炉涂料技术领域。具体涉及一种轻质高红外发射率涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]城市污泥是城市污水处理过程中产生的大量污泥，主要由微生物体以及微生物体粘附在一起的矿物质和其他物质构成。目前，城市污泥的主要处理方式主要包括填埋、焚烧、堆肥处理、活化处理等。填埋方法处理成本低，但污泥中除了含有有机质、氮、磷、钾外，还会含有多种重金属，通过填埋的方式，这些有毒有害物质及病原微生物会污染土地和水资源;焚烧要配备相应的焚烧系统，耗费较大的投资和运行成本，焚烧过程中形成的烟气也会对大气和周围环境产生污染;堆肥处理，是先将污泥发酵以消除生物危害性，然后制成肥料或土壤改良剂用于农田，这种方法具体实施比较麻烦，经济效益低，难以推广;活化处理分为物理活化和化学活化两种方式以制得活性炭，物理活化法制得的活性炭比表面积较低，而化学活化法需采用的活化试剂含量较高，产品性能单一。
[0003]利用城市污泥的特性，研究者们开发了不同种类的产品。“一种城市污泥资源化烧制铺路砖的方法” (ZL 201210538258.8)专利技术，利用城市污泥、秸杆包覆颗粒、石膏、硅酸盐水泥、萤石矿渣、页岩、海泡石、火山岩、沸石及椰壳炭等为原料，经混合、陈化、成型、干燥、烧结后制备了铺路砖；“一种利用城市污泥制铸造型砂的方法” (ZL 201210527054.4)专利技术，以城市污泥、草木灰、膨润土、石灰粉、羧甲基纤维素、碳酸氢钠、稻糠粉等为原料，加入反应釜内搅拌混合，经加热、晾干或烘干制得铸造型砂。“一种利用城市污泥制备磁性活性炭的方法”(ZL 201410245666.3)专利技术，将初沉池或二沉池的城市污泥置于电解槽中，经电解、离心分离、干燥、炭化、稀硫酸溶液和去离子水洗涤、真空干燥后制得磁性活性炭。现有的技术方法，并没有充分考虑城市污泥的元素组成和矿物构成特点(有机物质及富含硅、铝、钾、钙、氧等元素的无机物质)，造成了能源浪费及制备过程中废气对空气的污染。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种生产成本低的轻质高红外发射率涂料及其制备方法，用该方法制备的涂料具有红外发射率高(大于0.92)、导热系数低(小于0.07w/(m.K))及使用寿命长等特性，可使窑炉节能20%以上。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是:一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于包括以下步骤:
a.将70?90wt%的城市污泥、5?20 wt°/c^炼铜废渣、I?5 wt°/c^表面活性剂、I?5 wt°/c^结合剂按比例混合均匀，于50?100 MPa下压制成型，置于还原气氛中100~300°C热处理0.5?3小时后，破碎、研磨至粒度为0.15?0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料；
b.将20?50wt°/c^A物料、30?60 wt%的含硅原料、5?20 wt°/c^粘土按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.5?I mm的颗粒料，然后将颗粒料置于还原气氛中400?1000°C热处理0.5?3小时，得到C物料；
c.将40?60wt%的B物料、I?10 wt%的粘土、I?10 wt%的单质娃粉、1~10 wt%的金属招粉、5-20的％的含硅原料、10-20 wt%的大理石废料按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.15-0.5 mm的颗粒料，然后将颗粒料置于还原气氛中200?500°C热处理0.5?3小时，再于中性气氛中升温至600?1000°C热处理0.5?3小时，得到D物料；
d.将10?20wt°/c^A物料、10?20 wt°/c^B物料、10?20 wt°/c^C物料、10?20 wt°/c^D物料、10?20 wt%的含娃原料、5?15 wt%的粘土、I?5 wt%的表面活性剂、I?10 wt%的结合剂按比例混合均匀，即制得轻质高红外发射率涂料。
[0006]本发明所涉及的轻质高红外发射率涂料，可以涂抹或喷涂于窑炉内衬表面。
[0007]作为优选，所述城市污泥的含水量为10-20wt9L
[0008]作为优选，所述炼铜废渣的粒度小于0.045 mm。
[0009]作为优选，所述表面活性剂为聚氧乙烯硬脂酸酯、聚丙烯酰胺和山梨醇酐油酸酯中的一种。
[0010]作为优选，所述结合剂为铝溶胶、硅溶胶和锆溶胶中的一种。
[0011]作为优选，所述还原气氛为氢气气氛或一氧化碳气氛。
[0012]作为优选，所述含硅原料为石英砂、熔石英和硅微粉中的一种，所述含硅原料的粒度小于0.088 mm。
[O 013 ]作为优选，所述粘土为坡缕石、膨润土和球粘土中的一种，所述粘土的粒度小于0.088mmο
[0014]作为优选，所述大理石废料的粒度大于0.088mm。
[0015]作为优选，所述中性气氛为氮气气氛或氩气气氛。
[0016]本发明有益效果:本发明所采用的原料生产成本低;本发明通过严格的控制各步骤气氛、粒度、及热处理等工序，既有利于各种原料颗粒之间的紧密接触，也充分利用了城市污泥、炼铜废渣及大理石废料等原料的化学与矿物组成特点，为材料显微结构及微观孔隙的形成与控制提供了必要条件;工艺制度的严格控制，确保了涂料的结构与性能在使用过程中的继续发展与优化。
[0017]由于采用上述技术方法，本发明所制备的轻质高红外发射率涂料，具有红外发射率高(大于0.92)、导热系数低(小于0.07 w/(m.K))及使用寿命长等特性，可使窑炉节能20%以上。
【具体实施方式】
[0018]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
[0019]为避免重复，先将本【具体实施方式】所涉及的原料粒径统一描述如下，实施例中不再赘述:
所述城市污泥的含水量为20-30 wt%0
[0020]所述炼铜废渣的粒度小于0.088 mm。
[0021 ] 所述坡缕石、膨润土和球粘土的粒度小于0.088mm。
[0022]所述石英砂、熔石英和硅微粉的粒度小于0.088 mm。
[0023]所述大理石废料的粒度大于0.088 mm。
[0024]实施例1:
第一步，将80 wt%的城市污泥、10 wt%的炼铜废渣、5 wt%的聚氧乙稀硬脂酸酯、5 wt%的锆溶胶按比例混合均匀，于50?100 MPa下压制成型，置于氢气气氛中100?300°C热处理0.5?3小时后，破碎、研磨至粒度为0.15-0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料。
[0025]第二步，将30 wt%的A物料、50 wt%的石英砂、20 wt%的球粘土按比例混合均勾、造粒、筛分得到粒度为0.5?I mm的颗粒料，然后将颗粒料置于氢气气氛中700?1000°C热处理0.5?3小时，得到C物料。
[0026]第三步，将60 wt%的B物料、5 wt%的膨润土、5 wt%的单质娃粉、10 wt%的金属招粉、10 wt%的熔石英、10 ?丨％的大理石废料按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.15?0.5 mm的颗粒料，然后将颗粒料置于一氧化碳气氛中200?500°C热处理0.5?3小时，再于氮气气氛中升温至600?1000°C热处理0.5?3小时，得到D物料。
[0027]第四步，将15 wt°/c^A物料、15 wt°/c^B物料、20 wt°/c^C物料、15 wt°/c^D物料、15wt%的娃微粉、10 wt%的球粘土、5 wt%的山梨醇酐油酸酯、5 wt%的招溶胶按比例混合均勾，即制得轻质高红外发射率涂料。本发明所涉及的轻质高红外发射率涂料，可以涂抹或喷涂于窑炉内衬表面。
[0028]本实施例所制备的轻质高红外发射率涂料，具有红外发射率高(大于0.93)、导热系数低(小于0.06 w/(m.K))及使用寿命长等特性，可使窑炉节能20%以上。
[0029]实施例2:
第一步，将90 wt%的城市污泥、5 wt%的炼铜废渣、3 wt%的聚丙稀酰胺、2 wt%的娃溶胶按比例混合均勾，于50?100 MPa下压制成型，置于一氧化碳气氛中100?300°C热处理0.5~3小时后，破碎、研磨至粒度为0.15?0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料。
[°03°] 第二步，将20 wt%的A物料、60 wt%的恪石英、20 wt%的膨润土按比例混合均勾、造粒、筛分得到粒度为0.5?I mm的颗粒料，然后将颗粒料置于一氧化碳气氛中400?600°C热处理0.5?3小时，得到C物料。
[0031]第三步，将50 wt%的B物料、lwt%的坡缕石、9 wt%的单质娃粉、lwt%的金属招粉、19wt%的娃微粉、20 wt%的大理石废料按比例混合均勾、造粒、筛分得到粒度为0.15?0.5 mm的颗粒料，然后将颗粒料置于氢气气氛中200?500°C热处理0.5?3小时，再于氩气气氛中升温至600?1000°C热处理0.5?3小时，得到D物料。
[0032]第四步，将15wt°/c^A物料、15wt°/c^B物料、15 wt°/c^C物料、15 wt°/c^D物料、15 wt%的石英砂、15 wt%的膨润土、5 wt%的聚氧乙稀硬脂酸酯、10 wt%的娃溶胶按比例混合均勾，即制得轻质高红外发射率涂料。本发明所涉及的轻质高红外发射率涂料，可以涂抹或喷涂于窑炉内衬表面。
[0033]本实施例所制备的轻质高红外发射率涂料，具有红外发射率高(大于0.92)、导热系数低(小于0.07 w/(m.K))及使用寿命长等特性，可使窑炉节能20%以上。
[0034]实施例3:
第一步，将90 wt%的城市污泥、8 wt%的炼铜废渣、I wt%的山梨醇酐油酸酯、I wt%的铝溶胶按比例混合均匀，于50?100 MPa下压制成型，置于氢气气氛中100?300°C热处理0.5?3小时后，破碎、研磨至粒度为0.15?0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料。
[0035]第二步，将50 wt°/c^A物料、45 wt%的硅微粉、5 wt%的坡缕石按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.5?I mm的颗粒料，然后将颗粒料置于氢气气氛中500?800°C热处理0.5?3小时，得到C物料。
[0036]第三步，将50 wt%的B物料、5 wt%的球粘土、10 wt%的单质娃粉、5 wt%的金属招粉、10 wt%的石英砂、20 ?丨％的大理石废料按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.15?0.5 mm的颗粒料，然后将颗粒料置于一氧化碳气氛中200?500°C热处理0.5?3小时，再于氮气气氛中升温至600?1000°C热处理0.5?3小时，得到D物料。
[0037]第四步，将10的％的八物料、10wt°/c^B物料、20 wt°/c^C物料、20 wt°/c^D物料、20wt%的恪石英、10 wt%的坡缕石、5 wt%的聚丙稀酰胺、5 wt%的错溶胶按比例混合均勾，SP制得轻质高红外发射率涂料。本发明所涉及的轻质高红外发射率涂料，可以涂抹或喷涂于窑炉内衬表面。
[0038]本实施例所制备的轻质高红外发射率涂料，具有红外发射率高(大于0.93)、导热系数低(小于0.06 w/(m.K))及使用寿命长等特性，可使窑炉节能20%以上。
[0039]实施例4:
第一步，将80 wt%的城市污泥、10 wt%的炼铜废渣、5 wt%的聚氧乙稀硬脂酸酯、5 wt%的锆溶胶按比例混合均匀，于50?100 MPa下压制成型，置于氢气气氛中100?300°C热处理0.5?3小时后，破碎、研磨至粒度为0.15-0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料。[°04°] 第二步，将50 wt%的A物料、40 wt%的娃微粉、10 wt%的坡缕石按比例混合均勾、造粒、筛分得到粒度为0.5?I mm的颗粒料，然后将颗粒料置于一氧化碳气氛中600?900°C热处理0.5?3小时，得到C物料。
[0041]第三步，将50 wt%的B物料、I wt%的坡缕石、5wt%的单质娃粉、4 wt%的金属招粉、20 wt%的硅微粉、20 ?丨％的大理石废料按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.15?0.5mm的颗粒料，然后将颗粒料置于氢气气氛中200?500°C热处理0.5?3小时，再于氩气气氛中升温至600?1000°C热处理0.5?3小时，得到D物料。
[0042]第四步，将10的％的六物料、15 wt°/c^B物料、20 wt°/c^C物料、20 wt°/c^D物料、15wt%的恪石英、5 wt%的坡缕石、I wt%的聚丙稀酰胺、4 wt%的错溶胶按比例混合均勾，SP制得轻质高红外发射率涂料。本发明所涉及的轻质高红外发射率涂料，可以涂抹或喷涂于窑炉内衬表面。
[0043]本实施例所制备的轻质高红外发射率涂料，具有红外发射率高(大于0.92)、导热系数低(小于0.06 w/(m.K))及使用寿命长等特性，可使窑炉节能20%以上。
【主权项】
1.一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于包括以下步骤: a.将70?90wt%的城市污泥、5?20 wt°/c^炼铜废渣、I?5 wt°/c^表面活性剂、I?5 wt°/c^结合剂按比例混合均匀，于50?100 MPa下压制成型，置于还原气氛中100~300°C热处理0.5?3小时后，破碎、研磨至粒度为0.15?0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料； b.将20?50wt°/c^A物料、30?60 wt%的含硅原料、5?20 wt°/c^粘土按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.5?I mm的颗粒料，然后将颗粒料置于还原气氛中400?1000°C热处理0.5?3小时，得到C物料； c.将40?60wt%的B物料、I?10 wt%的粘土、I?10 wt%的单质娃粉、1~10 wt%的金属招粉、5-20的％的含硅原料、10-20 wt%的大理石废料按比例混合均匀、造粒、筛分得到粒度为0.15-0.5 mm的颗粒料，然后将颗粒料置于还原气氛中200?500°C热处理0.5?3小时，再于中性气氛中升温至600?1000°C热处理0.5?3小时，得到D物料； d.将10?20wt°/c^A物料、10?20 wt°/c^B物料、10?20 wt°/c^C物料、10?20 wt°/c^D物料、10?20 wt%的含娃原料、5?15 wt%的粘土、I?5 wt%的表面活性剂、I?10 wt%的结合剂按比例混合均匀，即制得轻质高红外发射率涂料。2.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述城市污泥的含水量为10-20 wt%03.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述炼铜废渣的粒度小于0.045 mm。4.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述表面活性剂为聚氧乙烯硬脂酸酯、聚丙烯酰胺和山梨醇酐油酸酯中的一种。5.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述结合剂为铝溶胶、硅溶胶和锆溶胶中的一种。6.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述还原气氛为氢气气氛或一氧化碳气氛。7.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述含硅原料为石英砂、熔石英和硅微粉中的一种，所述含硅原料的粒度小于0.088 _。8.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述粘土为坡缕石、膨润土和球粘土中的一种，所述粘土的粒度小于0.088mm。9.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述大理石废料的粒度大于0.088 mm。10.根据权利要求1所述的一种轻质高红外发射率涂料制备方法，其特征在于所述中性气氛为氮气气氛或氩气气氛。11.一种如权利要求1?10之一所述的轻质高红外发射率涂料制备方法的应用，其特征在于轻质高红外发射率涂料，用于涂抹或喷涂于窑炉内衬表面。
【文档编号】C04B35/66GK105906354SQ201610249884
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】吴永来, 杨政宏, 王周福, 李 杰, 刘浩
【申请人】江苏嘉耐高温材料有限公司