專利名稱：一種輕質多孔保溫隔熱材料及其制備方法
技術領域：
本發明所提供的輕質多孔保溫隔熱材料，屬于新型墻體材料領域，具體涉及一種利用鐵尾礦等固體廢棄物制備的輕質輕質多孔保溫隔熱材料及其制備方法。
背景技術：
目前我國經濟飛速發展，但各種資源和能源卻日趨緊缺，大氣污染、水污染和土地污染等日益嚴重，節約資源和保護環境已成我們必須面對的緊要問題。隨著人民生活水平的提高，住宅的需求量進一步增加，每年新建房屋面積高達17 18億平方米，超過所有發達國家每年建成建筑面積的總和，物耗水平相較發達國家，鋼材高出10% 25%，每立方米混凝土多用水泥80公斤，污水回用率僅為25%。國民經濟要實現可持續發展，推行建筑節能勢在必行、迫在眉睫。而在礦山領域，排放的礦山廢渣量已達50 60億t，并且每年以3 4億t的速度增長，而綜合利用率不到20%。同時隨著我國鋼鐵工業的迅速發展，鐵礦石的開采量不斷增加，選礦廠排出的鐵尾礦越來越多。大量尾礦的長期堆積不僅占用土地，而且還造成環境污染。因鐵尾礦化學成分接近建筑用陶瓷材料、玻璃、磚瓦等所需要的成分，用鐵尾礦做原料制作各種建材產品，成本較低，尾礦利用率高，用量大，既利用了廢物，減少了環境污染， 又節約了大量土地。多孔材料顯著是具有較高的氣孔率和較低的基體導熱系數，具有很好的隔熱保溫效果，所以多孔材料現今越來越多地大量應用于各個領域。因此從環保和節能兩方面來看， 利用尾礦、固體廢棄物等工業廢渣制備的多孔材料，可作為建筑物隔熱保溫的理想材料。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是利用一種利用鐵尾礦等固體廢棄物制備的輕質多孔保溫隔熱材料，該產品有高效利用固體廢棄物、節約土地資源、保溫隔熱效果好、防水防火、施工便捷等優點。本發明的制備采用以下的技術方案一種輕質多孔保溫隔熱材料，其特征在于其組分及其組分含量按質量比計為固體廢棄物粘結劑助熔劑增韌劑發泡劑= I O. 58 I. 7 O. 18 O. 56 O. 04 O. 24 O. 02 O. 03經混合燒結而成，所述的粘結劑為頁巖，所述助熔劑為長石，所述的增韌劑為云母，所述的發泡劑為熱分解型復合發泡劑，其由磷酸鈣、煤粉和碳酸鈣按質量比I : I : 3的混合物。按上述方案，所述的固體廢棄物為鐵尾礦與煤矸石、舊磚瓦、陶瓷粉末、碎玻璃廢洛中的任意一種或多種混合磨細而成，其粒徑為O. 07 O. 15mm,其中鐵尾礦占固體廢棄物總質量的55 90%。按上述方案，所述的頁巖的粒徑在O. 15mm以下。按上述方案，所述的發泡劑的粒徑小于O. 075mm。按上述方案，所述的長石與云母二者混合時質量比為長石云母=1:0.5
輕質多孔保溫隔熱材料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟按質量比計為固體廢棄物粘結劑助熔劑增韌劑發泡劑=I O. 58 1.7 O. 18 O. 56 O. 04 O. 24 O. 02 O. 03取固體廢棄物、粘結劑、助熔劑、增韌劑和發泡劑，備用，將固體廢棄物磨細至粒徑約為O. 07 O. 15mm，再與粘結劑、助熔劑、增稠劑、發泡劑混合，并向混合均勻后的原材料中加入原材料總質量的7 16%水造粒，置于SiC或者Al2O3 耐火模具中在設定的燒成制度下燒成I 4小時，冷卻后制得輕質多孔保溫隔熱材料。按上述方案，所述的燒成制度為低于400°C，升溫速率為3 5°C /min ;400°C 900°C，升溫速率為5 10°C /min ;900°C 燒成溫度，升溫速率為I 5°C /min，并于燒成溫度下保溫I 4小時，所述的燒成溫度為1080 1160°C。本發明與現有技術相比具有以下主要的優點(I)所用鐵鐵尾礦與煤矸石、舊磚瓦、陶瓷末、碎玻璃等皆為固體廢棄物，不僅可以使資源得到循環利用，減少廢棄物對環境的污染，而且可以節約大量土地資源；具有良好的保溫隔熱性能，具有良好的防水、防火、高耐久性等特點；(2)本發明所提供的多孔保溫隔熱材料采用熱分解型發泡劑，使燒結制品在高溫燒結時產生大量的密閉微孔，熱震性能好，該燒結制品可由發泡劑的添加量和溫度制度控制制品的體積密度和氣孔的大小及分布，可進一步調整導熱系數和材料的強度；(3)本發明所提供的多孔保溫隔熱材料抗壓強度高，導熱系數低，體積密度小，還具有防火阻燃、防水抗滲、易于施工等特點。所制得的輕質多孔保溫隔熱材料的孔隙率為 33. 62 48. 29 % %，平均導熱系數為O. 09 O. 16ff/m · K,體積密度為500 1450Kg/m3， 抗壓強度為5 14Mpa，其余各項指標也能滿足GB 13544-2000和GB6566-2001的要求。


圖I為本發明輕質多孔保溫隔熱材料的結構截面圖；圖2為本發明的XRD衍射圖譜。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。實施例I :將鐵尾礦等固體廢棄物、頁巖、長石、云母、發泡劑按照質量比為 I 1.3 O. 4 O. 2 O. 03混合并攪拌均勻，加入原材料總質量的14%水造粒，陳化I天， 獲得適宜的可塑性后放入SiC耐火模具中，在1100°C下燒成2小時左右，可得到導熱系數為 O. 127ff/m · K，抗壓強度為9. 6MPa，密度為1023g/cm3，其余各項指標也滿足GB13544-2000 和GB6566-2001要求的輕質多孔保溫隔熱材料。其中，發泡劑的粒徑小于O. 075mm,其余固體原料的粒徑小于O. 15mm;所述固體廢棄物為鐵尾礦、煤矸石與舊磚瓦按照質量比 25 : 3 : 2組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為5°C/min ;400°C 900°C，升溫速率為 IO0C /min ；900°C~ 1100°C，升溫速率為 3°C /min，并于 1100°C保溫 2 小時。其余原料的化學分析見表1-3，制品的物理性能見附表4，圖2所示為不同燒結溫度下制得樣品的XRD圖譜，由圖可看出，樣品中的主要物相為石英、斜長石和少量赤鐵礦。 其中，隨燒結溫度的升高，石英、斜長石及赤鐵礦對應的峰強度有所下降，說明三種礦物含量隨燒結溫度的升高而減少。由于沒有新的物相產生，分析其原因可能是隨燒結溫度的升高礦物熔融產生更多的液相。實施例2 將鐵尾礦等固體廢棄物、頁巖、長石、云母、發泡劑按照質量比為 I I. I O. 25 O. 12 O. 025混合并攪拌均勻，加入原材料總質量的15%水造粒，獲得適宜的可塑性后使放入SiC模具中，在1110°C下燒成3小時左右，可得到導熱系數為 O. 114ff/m · K，抗壓強度為8. 3MPa，密度為942g/cm3，其余各項指標也滿足GB13544-2000 和GB6566-2001要求的輕質多孔保溫隔熱材料。其中，發泡劑的粒徑小于O. 075mm,其余固體原料的粒徑小于O. 15mm;所述固體廢棄物為鐵尾礦、煤矸石與舊磚瓦按照質量比 14 3 3組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為5°C/min ;400°C 900°C，升溫速率為10°C /min ;900°C 1110°C，升溫速率為4°C /min，并于1110°C保溫3小時。其余原料的化學分析見表1-3。實施例3 將鐵尾礦等固體廢棄物、頁巖、長石、云母、發泡劑按照質量比為 I I. 2 O. 2 O. 15 O. 03混合并攪拌均勻，加入原材料總質量的15%水造粒，獲得適宜的可塑性后使放入SiC模具中，在1120°C下燒成2小時左右，可得到導熱系數為 O. 099ff/m · K，抗壓強度為7. 5MPa，密度為829g/cm3，其余各項指標也滿足GB13544-2000 和GB6566-2001要求的輕質多孔保溫隔熱材料。其中，發泡劑的粒徑小于O. 075mm，其余固體原料的粒徑小于O. 15mm ;所述固體廢棄物為鐵尾礦、煤矸石與碎玻璃按照質量比 16 3 2組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為5°C/min ;400°C 900°C，升溫速率為10°C /min ;900°C 1120°C，升溫速率為3°C /min，并于1120°C保溫2小時。其余原料的化學分析見表1-3。實施例4 將鐵尾礦等固體廢棄物、頁巖、長石、云母、發泡劑按照質量比為 I O. 7 O. 2 O. I O. 02混合并攪拌均勻，加入原材料總質量的14%水造粒，獲得適宜的可塑性后使放入SiC模具中，在1130°C下燒成3小時左右，可得到導熱系數為 O. 108ff/m ·Κ，抗壓強度為6. 9MPa，密度為695g/cm3，其余各項指標也滿足GB13544-2000和 GB6566-2001要求的輕質多孔保溫隔熱材料。其中，發泡劑的粒徑小于O. 075mm，其余固體原料的粒徑小于O. 15mm ;所述固體廢棄物為鐵尾礦、舊磚瓦按照質量比17 3組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為50C /min ;400°C 900°C，升溫速率為8V /min ;900°C 1130°C，升溫速率為5°C /min，并于1130°C保溫3小時。其余原料的化學分析見表1_3。實施例5 將鐵尾礦等固體廢棄物、頁巖、長石、云母、發泡劑按照質量比為 I 1.3 0.4 O. 23 O. 03混合并攪拌均勻，加入原材料總質量的14%水造粒，獲得適宜的可塑性后使放入SiC模具中，在1140°C下燒成3小時左右，可得到導熱系數為 O. 119ff/m · K，抗壓強度為5. 6MPa，密度為560g/cm3，其余各項指標也滿足GB13544-2000 和GB6566-2001要求的輕質多孔保溫隔熱材料。其中，發泡劑的粒徑小于O. 075mm，其余固體原料的粒徑小于o. 15mm;所述固體廢棄物為鐵尾礦、煤矸石與舊磚瓦按照質量比 13 5 2組成；溫度制度為低于400°C，升溫速率為5°C/min;400°C 900°C，升溫速率 為9°C /min ；900°C 1140°C，升溫速率為4°C /min，并于1140°C保溫3小時。其余原料的 化學分析見表1-3附表表1鐵尾礦的化學分析/Wt %
SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O MgO CaO57.10 16.26~8 0441 ““2M1.64表2煤矸石的化學分析/Wt %
化學成分 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O煤石干石 13.32 55.50 18.15 5.42 3.38 1.23 0.64 1.67 0.64表3舊磚瓦的化學分析/Wt%
化學成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O R2O舊磚瓦 21.74 5.06 3.56 66.6 0.88 0.81 0.55 0.05 0.41表4制品的物理性能
項目導熱系數/W/nvK抗壓強度/MPa體積密度/ g/cm3
實施例 10.1279.61023
實施例 20.1148.3942
實施例 30.0997.5829
實施例 40.1086.9695
實施例 5_0.119_16_560
權利要求
1.一種輕質多孔保溫隔熱材料，其特征在于其組分及其組分含量按質量比計為固體廢棄物粘結劑助熔劑增韌劑發泡劑=1 :0. 58 I. 7 :0. 18 O. 56 :0. 04 O. 24 :0. 02 O. 03 經混合燒結而成，所述的粘結劑為頁巖，所述助熔劑為長石，所述的增韌劑為云母，所述的發泡劑為熱分解型復合發泡劑，其由磷酸鈣、煤粉和碳酸鈣按質量比I :1 3的混合物。
2.根據權利要求I所述的輕質多孔保溫隔熱材料，其特征是所述的固體廢棄物為鐵尾礦與煤矸石、舊磚瓦、陶瓷粉末、碎玻璃廢渣中的任意一種或多種混合磨細而成，其粒徑為O.07、. 15mm，其中鐵尾礦占固體廢棄物總質量的55 90%。
3.根據權利要求I所述的輕質多孔保溫隔熱材料，其特征是所述的頁巖的粒徑在O.15mm 以下。
4.根據權利要求I所述的輕質多孔保溫隔熱材料，其特征是所述的發泡劑的粒徑小于 O. 075mmo
5.根據權利要求I所述的輕質多孔保溫隔熱材料，其特征是所述的長石與云母二者混合時質量比為長石:云母=1 0. 5" . 5。
6.權利要求I所述的輕質多孔保溫隔熱材料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟按質量比計為固體廢棄物粘結劑助熔劑增韌劑發泡劑=1 :0. 58 I. 7 :0. 18 O. 56 O.04、. 24 :0. 02、. 03取固體廢棄物、粘結劑、助熔劑、增韌劑和發泡劑，備用，將固體廢棄物磨細至粒徑約為O. 07、. 15_，再與粘結劑、助熔劑、增稠劑、發泡劑混合，并向混合均勻后的原材料中加入原材料總質量的疒16%水造粒，置于SiC或者Al2O3耐火模具中在設定的燒成制度下燒成廣4小時，冷卻后制得輕質多孔保溫隔熱材料。
7.根據權利要求6所述的輕質多孔保溫隔熱材料制備方法，其特征在于所述的燒成制度為低于400°C，升溫速率為3 5。。/min ；400°C 900°C，升溫速率為5 10。。/min ； 900 0C 燒成溫度，升溫速率為f5°C /min，并于燒成溫度下保溫廣4小時，所述的燒成溫度為 108(Tll60°C。
全文摘要
本發明涉及一種利用鐵尾礦等固體廢棄物制備的輕質輕質多孔保溫隔熱材料及其制備方法，其組分及其組分含量按質量比計為固體廢棄物粘結劑助熔劑增韌劑發泡劑=10.58~1.70.18~0.560.04~0.240.02~0.03經混合燒結而成。本發明可由發泡劑的添加量和溫度制度控制制品的體積密度和氣孔的大小及分布，具有利用固體廢棄物、節約資源、保溫隔熱、輕質耐用、防火阻燃、防水耐腐蝕、施工便捷等優點。
文檔編號B09B3/00GK102584321SQ20121000649
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者宋雪峰, 李相國, 肖慧, 蹇守衛, 馬保國, 黃健 申請人:武漢理工大學