专利名称：一种硬硅钙石保温隔热材料及其制备方法
技术领域：
本发明与电石渣有关，也与硬硅钙石保温隔热材料有关，特别与电石渣制备的硬硅钙石保温隔热材料有关。
背景技术：
电石渣是电石水解获取乙炔气后产生的废渣。电石用途广泛，目前我国每年消耗电石约300多万t，产生电石渣近500万t。以1万t/a PVC产量为例，每年排放固含量20％的电石渣浆近10万t。由于数量大，运输成本高，处理难度大，就地堆放不仅占用土地而且会造成二次污染。电石渣的综合利用途径，目前主要有制备高活性氧化钙(CN88100820.6)，用作锅炉烟气的脱硫吸收剂(CN99121910.4)、制备高钙碳及生产电石(CN03135103.4)、制造高压免烧电石渣砖(CN200510020443.8)、用作水泥熟料的原料(CN200510021024.6)等。
硬硅钙石保温隔热材料在世界上已有40余年的发展历史，其中发展最快的为日、美、英等国。硬硅钙石的使用温度可以达到1000℃，不但具有很低的导热系数(≤0.045W/m·K)，而且具有吸音、防火等多种功能。无论是在生产过程还是在建筑物建设或拆除过程中或是使用过程中均不产生对人体有害的物质，是一种全绿色的保温隔热材料。目前，这种材料优良的保温隔热性能在工业界已得到普遍的公认，在高温领域的应用已占有优势，硬硅钙石保温隔热材料的制备是将钙质原料、硅质原料和水按一定比例混合直接放入带有搅拌器的高压釜中，在不断搅拌状态下于高温高压下进行反应，使之形成由具有特殊结构的二次粒子组成的活性料浆，然后再与增强纤维混合，经压滤成型，烘干即成制品。国内外生产这种材料所需的钙质原料主要采用的是生石灰、消石灰等，例如中国专利申请CN00100540.5“硅酸钙隔热防火材料的制造方法”、CN200410009902.8“一种硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料的制备方法”。这些方法需要开采大量石灰石，会造成植被的破坏和水土流失，严重破坏生态环境。迄今为止，还没有用电石渣制备硬硅钙石保温隔热材料的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用电石渣替代生石灰、消石灰等钙质原料来制备的硬硅钙石保温隔热材料，实现废物利用，同时降低硬硅钙石保温隔热材料的生产成本。
本发明的另一目的在于提供上述硬硅钙石保温隔热材料的方法，以达到保护生态环境，减少水土流失。
电石渣的主要化学组成成分为Ca(OH)2，其含量可高达90％左右，发明人据此确定经过预处理后的电石渣是一种优良的钙质原料，可将经过处理的电石渣作为钙质原料用来制备硬硅钙石保温隔热材料，采用适宜的工艺使之与生石灰、消石灰等作为钙质原料制备硬硅钙石保温隔热材料相比具有相近的性能指标。因此发明人所提供的一种硬硅钙石保温隔热材料，是以电石渣作为钙质原料与硅质原料经过加工制成的保温隔热材料。
发明人注意到，用作硅质原料的材料比较多，例如生产金属硅或硅铁合金过程中静电除尘的副产物硅灰(即活性SiO2粉，其SiO2含量≥98％)、石英砂等。
发明人提供的上述保温隔热材料是通过以下5个步骤制备的(1)电石渣的预处理将经过脱水后的电石渣煅烧保温，冷却至室温，粉磨，过筛，制得氧化钙粉；(2)电石渣的活化按上一步制得的氧化钙粉用热水消解，强力搅拌后，陈化，得到活化渣；(3)动态水热合成按CaO和SiO2摩尔比0.95～1.1∶1，固相与水的质量比20～60∶1的比例，将消解陈化后的活化渣、硅灰或200～800目的石英砂、和水加入反应釜，充分搅拌混匀后，以1～2℃/min的速度升温，加压，保温进行水热合成反应，制备硬硅钙石活性料浆；(4)成型干燥采用玻璃纤维或耐火纤维等增强纤维材料，将第三步制得的活性料浆与1％～15％玻璃纤维或1％～15％耐火纤维混合均匀，注入成型模具，加压成型，脱模烘干；(5)涂憎水剂按水∶甲基硅醇＝1～10的配比调和憎水剂后，涂刷于样品的表面，烘干即制得成品。
第一步中，煅烧温度为500～1000℃，保温时间1～4h，氧化钙粉细度为过200目筛。
第二步中，用来消解的热水温度为50～100℃，搅拌时间为10～60min。
第三步中，升温阶段搅拌速度100～500r/min，保温阶段搅拌速度50～100r/min，温度保持在200～240℃，保温时间6～10h；加压压力至1.9～3.0MPa。
第四步中，烘干温度为50～150℃。
本发明提供的这种硬硅钙石隔热材料，将电石渣作为钙质原料，解决了开采大量石灰石对生态环境造成的破坏；使使用电石企业存在的电石渣作为废渣排放的问题得到了有效的改善，解决了电石渣排放带来的二次污染，改善了企业的环境；另外，用电石渣的煅烧温度只需500～600℃，而使用石灰作原料，需要用碳酸钙经高温(≥1000℃)煅烧而成，可见本发明可节约能耗、降低硬硅钙石硅酸钙保温材料的生产成本，提高经济效益。
本发明方法适用于以电石为原料加工各种产品的企业。
具体实施例方式
实施例1电石渣经600℃煅烧保温1h后冷却至室温，用90℃热水消解并强力搅拌20min，密封陈化4d后按CaO和SiO2摩尔比1∶1，固相与水的质量比40∶1的比例，与硅灰和水加入反应釜，充分搅拌混匀后，以2℃/min的速度升温至215℃，压力至2.0MPa，保温7h进行水热合成反应，以制备硬硅钙石活性料浆。升温阶段搅拌速度200r/min，保温阶段搅拌速度60r/min。将制得的活性料浆与4％玻璃纤维混合均匀，注入成型模具，加压成型，脱模烘干，烘干温度为95℃；最后按水∶甲基硅醇＝8.0的配比调和憎水剂，涂刷于样品的表面，烘干即可。得到制品的测试结果为容重＜118kg/m3；最高使用温度1000℃；导热系数＜0.0447W/m·K；抗压强度＜0.55MPa；抗折强度＜0.25MPa。
实施例2电石渣经600℃煅烧保温1h后冷却至室温，用90℃热水消解并强力搅拌20min，密封陈化4d后按CaO和SiO2摩尔比1∶1，固相与水的质量比40∶1的比例，与400目石英砂和水加入反应釜，充分搅拌混匀后，以2℃/min的速度升温至215℃，压力至2.0MPa，保温7h进行水热合成反应，以制备硬硅钙石活性料浆。升温阶段搅拌速度200r/min，保温阶段搅拌速度60r/min。将制得的活性料浆与4％玻璃纤维混合均匀，注入成型模具，加压成型，脱模烘干，烘干温度为95℃；最后按水∶甲基硅醇＝8.0的配比调和憎水剂，涂刷于样品的表面，烘干即可。得到制品的测试结果为容重＜125kg/m3；最高使用温度1000℃；导热系数＜0.0452W/m·K；抗压强度＜0.59MPa；抗折强度＜0.28MPa。
权利要求
1一种硬硅钙石保温隔热材料，系将钙质原料、硅质原料和水按一定比例混合，在不断搅拌状态下于高温高压下进行反应，形成由具有特殊结构的二次粒子组成的活性料浆，然后再与增强纤维混合，经压滤成型，烘干得到的制品，其特征在于所用的钙质原料为电石渣。
2按照权利要求1所述的保温隔热材料，其特征在于用作硅质原料的材料是硅灰或石英砂。
3按照权利要求1所述的保温隔热材料的制备方法，其特征包括(1)电石渣的预处理将经过脱水后的电石渣煅烧保温，冷却至室温，粉磨，过筛，制得氧化钙粉；(2)电石渣的活化按上一步制得的氧化钙粉用热水消解，强力搅拌后，陈化，得到活化渣；(3)动态水热合成按CaO和SiO2摩尔比0.95～1.1∶1，固相与水的质量比20～60∶1的比例，将消解陈化后的活化渣、硅灰或200～800目的石英砂、和水加入反应釜，充分搅拌混匀后，以1～2℃/min的速度升温，加压，保温进行水热合成反应，制备硬硅钙石活性料浆；(4)成型干燥采用玻璃纤维或耐火纤维等增强纤维材料，将第三步制得的活性料浆与1％～15％玻璃纤维或1％～15％耐火纤维混合均匀，注入成型模具，加压成型，脱模烘干，制得初产品；(5)涂憎水剂按水∶甲基硅醇＝1～10的配比调和憎水剂后，涂刷于初产品的表面，烘干即制得成品。
4按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于第一步中，煅烧温度为500～1000℃，保温时间1～4h，氧化钙粉细度为过200目筛。
5按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于第二步中，用来消解的热水温度为50～100℃，搅拌时间为10～60min。
6按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于第三步中，升温阶段搅拌速度100～500r/min，保温阶段搅拌速度50～100r/min，温度保持在200～240℃，保温时间6～10h；加压压力至1.9～3.0MPa。
7按照权利要求3所述的方法，其特征在于第四步中，烘干温度50～150℃
全文摘要
本发明公开了一种硬硅钙石保温隔热材料及其制备方法，该保温隔热材料所用的钙质原料为电石渣；制备方法包括以下五个工艺步骤(1)电石渣的预处理，制得氧化钙粉；(2)电石渣的活化，得到活化渣；(3)动态水热合成，制备硬硅钙石活性料浆；(4)成型干燥，制得初产品；(5)涂憎水剂，烘干即制得成品。本发明提供的这种硬硅钙石隔热材料，将电石渣作为钙质原料，解决了开采大量石灰石对生态环境造成的破坏；使以电石为原材料的企业可以解决电石渣排放带来的二次污染，改善企业的环境；另外，还可节约能耗、降低硬硅钙石硅酸钙保温材料的生产成本，提高经济效益。本发明方法适用于以电石为原料加工各种产品的企业。
文档编号C04B14/38GK1958499SQ200610051239
公开日2007年5月9日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者曹建新, 偰南杰, 王杰, 刘飞 申请人:贵州省遵义碱厂, 贵州大学