一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法及其产品的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，包括如下步骤：（1）玻璃粉助熔剂的制备：将铸砂废料、炉渣废料、脱硫石膏废料和镁橄榄石混合，湿法球磨，干燥，过筛后熔制成玻璃液，经淬冷、破碎、烘干后得到玻璃粉助熔剂；（2）将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂混合，放入球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；（3）将所述混合泥浆干燥，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中；（4）将所述模具送入加热炉内加热，退火，冷却、脱模、切割，即得产品。本发明具有工业能耗较小、固体废弃物利用率高和生产成本低的优点。
【专利说明】一种泡沬陶瓷保温材料的制备方法及其产品
【技术领域】
[0001]本发明涉及保温材料制备【技术领域】，特别是涉及一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法及其产品。
【背景技术】
[0002]我国是以煤为主要能源的国家，煤炭能源消耗占我国总能源消耗的70%左右，在煤炭开采和利用过程中产生了大量的煤矸石、粉煤灰、煤渣等固体废弃物，同时，因为对烟道气脱硫的严格要求，也产生了大量的脱硫石膏废弃物。这些废料逐年增多，对环境和可持续发展造成巨大压力，所以这些工业废料的处理与利用非常重要。
[0003]目前这些废料主要用于一些建筑材料的制备，如石膏板、粉煤灰免烧砖、粉煤灰水泥等。这些废料利用面临的最大问题是附加值低、运输半径短，就地消耗难度大，是煤电资源型城市面临的主要问题。以这些废弃物为原料制备高附加值的新型建材是当务之急。
[0004]随着我国社会经济的发展，建筑行业新型墙体材料面临着更新换代的挑战，建筑节能和废物利用已成为被列入“国民经济与社会发展“十二五”计划和2015年远景纲要”中的重要产业。近年来，随着房地产业的快速发展，对节能环保、阻燃的新型墙体材料的需求量大大增加。目前普遍使用的保温隔热材料包括无机材料和有机材料两种，无机材料包括海泡石、膨胀珍珠岩、发泡水泥、玻璃纤维等，这些材料松散度大，粘结困难，施工难度大。有机材料包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等，有机材料阻燃性能差，有极大的安全隐患。
[0005]泡沫陶瓷是20世纪70年代发展起来的一种新型轻质保温材料，由于它具有气孔率高、导热系数低、重量轻、耐高温、耐腐蚀及良好的机械强度等优点，是一种理想的建筑防火保温隔热材料。目前国内外有多种以硅酸盐废弃物为主要原料，辅以各种助剂及发泡剂制备泡沫陶瓷保温材料的工艺。如采用陶瓷废料、粉煤灰、炉渣、煤矸石等为主要原料，采用废玻璃、工业纯碱、长石、镁橄榄石等为助熔辅料，以炭黑、大理石粉、石灰石等高温分解物质为发泡剂来制备泡沫陶瓷材料的工艺。但这些工业废料本身成份就多变，配方复杂会导致工艺控制比较困难，有的多次烧结能耗高，导致成本较高，不易连续制造大尺寸的多孔泡沫陶瓷材料。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便的泡沫陶瓷保温材料的制备方法。
[0007]一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，包括如下步骤:
[0008](I)玻璃粉助熔剂的制备:原料由如下重量百分比的物质组成:30~45份的铸砂废料、5~15份的炉渣废料、25~35份的脱硫石膏废料、25~35份的镁橄榄石；
[0009]将所述原料混合，湿法球磨，干燥，过120目筛后熔制成玻璃液，同时回收烟道气体中的硫制备硫酸；所述玻璃液经淬冷、破碎、烘干后，过120目筛，得到玻璃粉助熔剂；[0010](2)将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂按45~70:20~40:10~15的质量份数配比混合，制成混合料，放入球磨机中湿磨混匀，形成混合泥浆；
[0011](3)将所述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机干燥，出口温度控制在90~120°C，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中；
[0012](4)将装有所述粉料的发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热至1100~1200°C，保温10~30min，然后退火，冷却、脱模、切割，即得泡沫陶瓷保温材料。
[0013]本发明所述的泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其中所述煤系硅酸盐废料为粉煤灰、炉渣和煤矸石中的一种或几种的混合物；所述煤系硅酸盐废料包括如下重量份的物质:SiO2:50 ~70 份；A1203:10 ~20 份；CaO:1 ~10 份；MgO:1 ~10 份；Fe203:1 ~10 份；K20:
0.5 ~2 份；Na20:0.5 ~2 份；Ti02:0.5 ~2 份。
[0014]本发明所述的泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其中所述铸砂废料中SiO2的含量大于90% ;所述镁橄榄石包括如下重量份的物质:MgO:45-65份；Si02:30-40份；Fe203:8_9份；CaO:0.2-2 份。
[0015]本发明所述的泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其中所述发泡剂为石灰石或脱硫石骨，其中，所述石灰石中的CaCO3含量大于95%，所述脱硫石骨中的CaSO4.2H20含量大于90%。
[0016]本发明所述的 泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其中所述玻璃粉助熔剂包括如下重量份的物质=SiO2:40-60 份,CaO:15-25 份，MgO: 15-25 份，Fe2O3:1 ~10 份；K20:1 ~5 份；Na2O:1 ~5 份。
[0017]根据上述任意一种所述方法制备得到的产品。
[0018]本发明泡沫陶瓷保温材料的制备方法与现有技术不同之处在于:
[0019](I)本发明采用工业废料自制玻璃粉助熔剂，副产硫酸，不仅节约资源，降低生产成本，而且保护了环境，变废为宝。
[0020](2)本发明制备工艺简单，可连续制成大尺寸的多孔泡沫陶瓷保温材料。
[0021](3)所制备的泡沫陶瓷材料性能优良:密度0.6~1.2g/cm3,导热系数小于0.16W/(m.k)、耐压强度大于5MPa。
[0022]因此，本发明具有工业能耗较小、固体废弃物利用率高和生产成本低的特点；所制备的泡沫陶瓷材料密度小、耐压强度高、导热系数低和绝热性能良好，是优良的防火材料，可应用于建筑节能保温材料和其他高温设备外层的节能保温领域。
[0023]下面结合【具体实施方式】对本发明的泡沫陶瓷保温材料的制备方法作进一步说明。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025]一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其包括如下步骤:
[0026](I)玻璃粉助熔剂的制备:原料由如下重量百分比的物质组成:30份的铸砂废料、15份的炉渣废料、25份的脱硫石膏废料、30份的镁橄榄石；
[0027]将所述原料混合，湿法球磨，干燥，过120目筛后熔制成玻璃液，同时回收烟道气体中的硫制备硫酸；所述玻璃液经淬冷、破碎、烘干后，过120目筛，得到玻璃粉助熔剂；
[0028](2)将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂按70:20:10的质量份数配比混合，制成混合料，放入球磨机中湿磨混匀，形成混合泥浆；
[0029](3)将所述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机干燥，出口温度控制在90°C，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中；
[0030](4)将装有所述粉料的发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热至1100°C，保温30min，然后退火，冷却、脱模、切割，即得泡沫陶瓷保温材料。
[0031]所述煤系硅酸盐废料为炉渣；所述煤系硅酸盐废料包括如下重量份的物质=SiO2:50 份；A1203:20 份；CaO:10 份；MgO:10 份；Fe203:4 份；K20:2 份；Na20:2 份；Ti02:2 份。 [0032]所述铸砂废料中SiO2的含量大于90% ;所述镁橄榄石包括如下重量份的物质:MgO:45 份；Si02:40 份；Fe203:8 份；CaO:2 份。
[0033]所述发泡剂为石灰石或脱硫石膏，其中，所述石灰石中的CaCO3含量大于95%，所述脱硫石膏中的CaSO4.2Η20含量大于90%。所述玻璃粉助熔剂包括如下重量份的物质=SiO2:40 份，CaO:25 份，MgO:15 份，Fe2O3:10 份；K20:5 份；Na20:1 份。
[0034]实施例2
[0035]一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，包括如下步骤:
[0036](I)玻璃粉助熔剂的制备:原料由如下重量百分比的物质组成:45份的铸砂废料、5份的炉渣废料、35份的脱硫石膏废料、25份的镁橄榄石；
[0037]将所述原料混合，湿法球磨，干燥，过120目筛后熔制成玻璃液，同时回收烟道气体中的硫制备硫酸；所述玻璃液经淬冷、破碎、烘干后，过120目筛，得到玻璃粉助熔剂；
[0038](2)将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂按75:17:8的质量份数配比混合，制成混合料，放入球磨机中湿磨混匀，形成混合泥浆；
[0039](3)将所述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机干燥，出口温度控制在120°C，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中；
[0040](4)将装有所述粉料的发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热至1200°C，保温lOmin，然后退火，冷却、脱模、切割，即得泡沫陶瓷保温材料。
[0041]所述煤系硅酸盐废料为粉煤灰；所述煤系硅酸盐废料包括如下重量份的物质:SiO2:70 份；A1203:10 份；CaO:1 份；MgO:1 份；Fe203:10 份；K20:0.5 份；Na20:0.5 份；Ti02:
0.5 份。
[0042]所述铸砂废料中SiO2的含量大于90% ;所述镁橄榄石包括如下重量份的物质:MgO:65 份；Si02: 30 份；Fe203:9 份；CaO:0.2 份。
[0043]所述发泡剂为石灰石或脱硫石膏，其中，所述石灰石中的CaCO3含量大于95%，所述脱硫石膏中的CaSO4.2H20含量大于90%。
[0044]所述玻璃粉助熔剂包括如下重量份的物质=SiO2:60份，CaO:15份，MgO:25份，Fe2O3:1 份；K20:1 份；Na20:5 份。
[0045]实施例3
[0046]一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，包括如下步骤:
[0047](I)玻璃粉助熔剂的制备:原料由如下重量百分比的物质组成:40份的铸砂废料、10份的炉渣废料、30份的脱硫石膏废料、35份的镁橄榄石；
[0048]将所述原料混合，湿法球磨，干燥，过120目筛后熔制成玻璃液，同时回收烟道气体中的硫制备硫酸；所述玻璃液经淬冷、破碎、烘干后，过120目筛，得到玻璃粉助熔剂；[0049](2)将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂按60:30:10的质量份数配比混合，制成混合料，放入球磨机中湿磨混匀，形成混合泥浆；
[0050](3)将所述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机干燥，出口温度控制在100°C，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中；
[0051](4)将装有所述粉料的发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热至1100°C，保温20min，然后退火，冷却、脱模、切割，即得泡沫陶瓷保温材料。
[0052]所述煤系硅酸盐废料为粉煤灰、炉渣和煤矸石中的一种或几种的混合物；所述煤系硅酸盐废料包括如下重量份的物质=SiO2:60份；A1203:15份；CaO:5份；MgO:7份；Fe203:6 份；K20:1 份；Na20:1.5 份；Ti02:1 份。
[0053]所述铸砂废料中SiO2的含量大于90% ;所述镁橄榄石包括如下重量份的物质:MgO:50 份；Si02: 35 份；Fe203:8.5 份；CaO:1 份。
[0054]所述发泡剂为石灰石或脱硫石膏，其中，所述石灰石中的CaCO3含量大于95%，所述脱硫石膏中的CaSO4.2H20含量大于90%。
[0055]所述玻璃粉助熔剂包括如下重量份的物质=SiO2:50份，CaO:20份，MgO:20份，Fe2O3:9 份；K20:2 份；Na20:3 份。
[0056]实施例4
[0057]一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，包括如下步骤:
[0058](I)玻璃粉助熔剂的制备:原料由如下重量百分比的物质组成:35份的铸砂废料、11份的炉渣废料、33份的脱硫石膏废`料、28份的镁橄榄石；
[0059]将所述原料混合，湿法球磨，干燥，过120目筛后熔制成玻璃液，同时回收烟道气体中的硫制备硫酸；所述玻璃液经淬冷、破碎、烘干后，过120目筛，得到玻璃粉助熔剂；
[0060](2)将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂按65:35:10的质量份数配比混合，制成混合料，放入球磨机中湿磨混匀，形成混合泥浆；
[0061](3)将所述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机干燥，出口温度控制在110°C，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中；
[0062](4)将装有所述粉料的发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热至1200°C，保温30min，然后退火，冷却、脱模、切割，即得泡沫陶瓷保温材料。
[0063]所述煤系硅酸盐废料为粉煤灰、炉渣和煤矸石中的一种或几种的混合物；所述煤系硅酸盐废料包括如下重量份的物质=SiO2:55份；A1203:17份；CaO:10份；MgO:1份；Fe2O3:10 份；K20:0.5 份；Na20:0.5 份；Ti02:2 份。
[0064]所述铸砂废料中SiO2的含量大于90% ;所述镁橄榄石包括如下重量份的物质:MgO:55 份；Si02: 36 份；Fe203:9 份；CaO:0.2 份。
[0065]所述发泡剂为石灰石或脱硫石膏，其中，所述石灰石中的CaCO3含量大于95%，所述脱硫石膏中的CaSO4.2H20含量大于90%。
[0066]所述玻璃粉助熔剂包括如下重量份的物质=SiO2:52份，CaO:16份，MgO:24份，Fe2O3:6 份；K20:3 份；Na20:2 份。
[0067]实施例5
[0068]一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，包括如下步骤:
[0069](I)玻璃粉助熔剂的制备:原料由如下重量百分比的物质组成:37份的铸砂废料、12份的炉渣废料、32份的脱硫石膏废料、29份的镁橄榄石；
[0070]将所述原料混合，湿法球磨，干燥，过120目筛后熔制成玻璃液，同时回收烟道气体中的硫制备硫酸；所述玻璃液经淬冷、破碎、烘干后，过120目筛，得到玻璃粉助熔剂；
[0071](2)将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂按70:20:10的质量份数配比混合，制成混合料，放入球磨机中湿磨混匀，形成混合泥浆；
[0072](3)将所述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机干燥，出口温度控制在120°C，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中；
[0073](4)将装有所述粉料的发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热至1100°C，保温15min，然后退火，冷却、脱模、切割，即得泡沫陶瓷保温材料。
[0074]所述煤系硅酸盐废料为粉煤灰、炉渣和煤矸石中的一种或几种的混合物；所述煤系硅酸盐废料包括如下重量份的物质=SiO2:51份；A1203:18份；CaO:2份；MgO:5份；Fe203:
7份；K20:1 份；Na20:1.5 份；Ti02:1.5 份。
[0075]所述铸砂废料中SiO2的含量大于90% ;所述镁橄榄石包括如下重量份的物质:MgO:55 份；Si02: 39 份；Fe203:8 份；CaO:1.2 份。
[0076]所述发泡剂为石灰石或脱硫石膏，其中，所述石灰石中的CaCO3含量大于95%，所述脱硫石膏中的CaSO4.2H20含量大于90%。
[0077]所述玻璃粉助熔剂包括如下重量份的物质=SiO2:40-60份，CaO:22份，MgO:24份，Fe2O3:4 份；K20:1.5 份；Na20:3.5 份。
[0078]实施例6
[0079]一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，包括如下步骤:
[0080](I)玻璃粉助熔剂的制备:原料由如下重量百分比的物质组成:44份的铸砂废料、11份的炉渣废料、29份的脱硫石膏废料、27份的镁橄榄石；
[0081]将所述原料混合，湿法球磨，干燥，过120目筛后熔制成玻璃液，同时回收烟道气体中的硫制备硫酸；所述玻璃液经淬冷、破碎、烘干后，过120目筛，得到玻璃粉助熔剂；
[0082](2)将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂按50:40:10的质量份数配比混合，制成混合料，放入球磨机中湿磨混匀，形成混合泥浆；
[0083](3)将所述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机干燥，出口温度控制在100°C，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中；
[0084](4)将装有所述粉料的发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热至1150°C，保温25min，然后退火，冷却、脱模、切割，即得泡沫陶瓷保温材料。
[0085]所述煤系硅酸盐废料为粉煤灰、炉渣和煤矸石中的一种或几种的混合物；所述煤系硅酸盐废料包括如下重量份的物质=SiO2:63份；A1203:19份；CaO:3份；MgO:6份；Fe203:
8份；K20:1.5 份；Na20:1.8 份；Ti02:0.8 份。
[0086]所述铸砂废料中SiO2的含量大于90% ;所述镁橄榄石包括如下重量份的物质:MgO:63 份；Si02:31 份；Fe203:8.6 份；CaO:1.8 份。
[0087]所述发泡剂为石灰石或脱硫石膏，其中，所述石灰石中的CaCO3含量大于95%，所述脱硫石膏中的CaSO4.2H20含量大于90%。
[0088]所述玻璃粉助熔剂包括如下重量份的物质:Si02:42份，CaO:23份，MgO:17份，Fe2O3:2 份；K20:4.5 份；Na20:2.5 份。[0089] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)玻璃粉助熔剂的制备:原料由如下重量份的物质组成:30~45份的铸砂废料、5~15份的炉渣废料、25~35份的脱硫石膏废料、25~35份的镁橄榄石； 将所述原料混合，湿法球磨，干燥，过120目筛后熔制成玻璃液，同时回收烟道气体中的硫制备硫酸；所述玻璃液经淬冷、破碎、烘干后，过120目筛，得到玻璃粉助熔剂； (2)将煤系硅酸盐废料、玻璃粉助熔剂和发泡剂按45~70:20~40:10~15的质量份数配比混合，制成混合料，放入球磨机中湿磨混匀，形成混合泥浆； (3)将所述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机干燥，出口温度控制在90~120°C，制得的粉料装入涂有氧化铝的发泡耐火材料模具中； (4)将装有所述粉料的发泡耐火材料模具送入加热炉内加热，加热至1100~1200°C，保温10~30min，然后退火，冷却、脱模、切割，即得泡沫陶瓷保温材料。
2.根据权利要求1所述的泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于:所述煤系硅酸盐废料为粉煤灰、炉渣和煤矸石中的一种或几种的混合物；所述煤系硅酸盐废料包括如下重量份的物质=SiO2:50 ~70 份；A1203:10 ~20 份；CaO:1 ~10 份；MgO:1 ~10 份；Fe203:I~10 份；K20:0.5 ~2 份；Na20:0.5 ~2 份；Ti02:0.5 ~2 份。
3.根据权利要求2所述的泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于:所述铸砂废料中SiO2的含量大于90% ;所述镁橄榄石包括如下重量份的物质:MgO:45-65份；Si02:30-40份；Fe203:8-9 份；CaO:0.2-2 份。
4.根据权利要求3所述的泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于:所述发泡剂为石灰石或脱硫石膏，其中，所述石灰石中的CaCO3含量大于95%，所述脱硫石膏中的CaSO4.2H20 含量大于 90%。
5.根据权利要求4所述的泡沫陶瓷保温材料的制备方法，其特征在于:所述玻璃粉助熔剂包括如下重量份的物质=SiO2:40-60份，CaO:15-25份，MgO: 15-25份，Fe2O3:1~10份；K20:1 ~5 份；Na20:1 ~5 份。
6.根据权利要求1~5中任意一种所述方法制备得到的产品。
【文档编号】C04B35/622GK103553701SQ201310536025
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】卢肖永, 丁岩芝, 陈永红, 张建建, 顾庆文 申请人:淮南师范学院