CN101684680B - 一种铁尾矿烧结多孔保温板材 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铁尾矿烧结多孔保温板材，由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿10％～40％，页岩40％～70％，增韧剂3％～15％，助溶剂6％～20％，发泡剂1％～10％；所述增韧剂为白云母、碳化硅或萤石；所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石或氧化铅；所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉1％～10％，碳化硅粉1％～30％，铁粉8％～30％，磷酸钙粉30％～90％。本发明大量利用铁尾矿，其掺用量最高达到40％，节约能源，利于环保，由发泡剂的添加量和烧结制度可控制板材的体积密度和气孔的大小及分布，制备的板材气孔分布均匀、强度高、产品保温隔热性能好。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物利用技术领域，涉及一种多孔保温板材，具体涉及一种铁尾矿烧结多孔保温板材。
背景技术
截至2005年，全国建筑物存量400亿m2，根据2006-2020年中长期发展规划，此期间将新建300亿m2各类建筑，平均每年建造20亿m2，而墙体材料需求量巨大，达8000亿块(折合普通砖)。近年来，为保护耕地、保护环境、节约能源，国家已经出台相关政策，将逐步禁止使用传统粘土烧结墙材；而在选矿领域，排放的选矿废渣量已达50～60亿t，并且每年以3～4亿t的速度增长，这些固体废弃物的处置已成为许多矿山企业的沉重包袱，一旦处置不当，不仅会导致工程灾害加剧、资源浪费、环境污染，同时会给社会、经济、环境造成严重的危害；铁尾矿的堆存量最多，占全部尾矿堆存量的近1/3。目前国家积极倡导发展循环经济和节约型社会，所以利用铁尾矿开发研究一种新型轻质板材，对于推动我国墙体材料的革新和尾矿的综合利用具有重大意义。
经过近20年来墙体材料的发展，我国的墙体材料工业已经走上多品种、多功能发展的道路，初步形成了以砖、块、板为主的墙材体系，如混凝土空心砌块、纸面石膏板、纤维水泥夹心板等，但代表墙体材料现代水平的各种轻板、复合板所占比重仍很小，还不到整个墙体材料总量的3％，制约着建筑行业的发展。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种轻质、力学性能好、铁尾矿利用率高的铁尾矿烧结多孔保温板材。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铁尾矿烧结多孔保温板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿10％～40％，页岩40％～70％，增韧剂3％～15％，助溶剂6％～20％，发泡剂1％～10％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉1％～10％，碳化硅粉1％～30％，铁粉8％～30％，磷酸钙粉30％～90％。
本发明的第一优选技术方案为：一种铁尾矿烧结多孔保温板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿20％～30％，页岩45％～55％，增韧剂5％～10％，助溶剂10％～15％，发泡剂1％～5％，余量为水；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉1％～10％，碳化硅粉1％～30％，铁粉8％～30％，磷酸钙粉30％～90％。
本发明的第二优选技术方案为：一种铁尾矿烧结多孔保温板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿10％～40％，页岩40％～70％，增韧剂3％～15％，助溶剂6％～20％，发泡剂1％～10％，余量为水；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉2～8％，碳化硅粉5％～10％，铁粉15％～25％，磷酸钙粉65％～75％。
本发明第三优选技术方案为：一种铁尾矿烧结多孔保温板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿20％～30％，页岩45％～55％，增韧剂5％～10％，助溶剂10％～15％，发泡剂5％～10％，余量为水；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉2～8％，碳化硅粉5％～10％，铁粉15％～25％，磷酸钙粉65％～75％。
本发明的制备方法为：将页岩和铁尾矿分别送入颚式破碎机和锤式破碎机破碎，破碎后的粒度≤25mm，然后送入球磨机粉磨，粉磨后的页岩和铁尾矿经过筛、计量，粉磨细度为20～80μm之间；按上述配比将粉磨细度为20～80μm的页岩和铁尾矿加入增韧剂、助溶剂和发泡剂后混合，送入混料机中混合均匀后，经料仓、预加混合料质量百分比为3～15％的水成球造粒，生料球粒径为1～7mm；自然干燥24小时后将生料球通过布料机均匀地分布于经清扫和喷涂脱模剂的模具中，然后将模具悬空放入窑炉中烧成，窑炉采用自动控制系统，对温度曲线进行控制，烧成过程采用分段保温的方式进行，烧成制度为：室温～300℃，升温速率为7～15℃/min；300℃～900℃，升温速率为2～10℃/min；900℃～1000℃，升温速率为3～8℃/min；发泡温度1000℃～1200℃，升温速率为2～10℃/min；1200℃保温30分钟后降温，降温速率为2～10℃/min；最后将冷却后的板材成品堆放。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明铁矿尾矿利用率可达到40％，节约能源，节约资源、利于环保，具有很好的社会效益。
2.采用高温发泡工艺，由发泡剂的添加量和烧结制度可控制板材的体积密度和气孔的大小及分布。
3.所制备的气孔均匀分布的多孔轻质板材，体积密度为400～600kg/m3，导热系数为0.11～0.17W/m.K，抗压强度为7～10Mpa，可满足全国不同地区建筑节能50％的要求，与建筑物同寿命，具有很好的经济效益和社会效益。
下面通过实施例对本发明做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿20％，页岩70％，增韧剂3％，助溶剂6％，发泡剂1％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉1％，碳化硅粉1％，铁粉8％，磷酸钙粉90％。
制备方法为：将页岩和铁尾矿分别送入颚式破碎机和锤式破碎机破碎，破碎后的粒度≤25mm，然后送入球磨机粉磨，粉磨后的页岩和铁尾矿经过筛、计量，粉磨细度为20～80μm之间；按上述配比将粉磨细度为20～80μm的页岩和铁尾矿加入增韧剂、助溶剂和发泡剂后混合，送入混料机中混合均匀后，经料仓、预加混合料质量百分比为3～15％的水成球造粒，生料球粒径为1～7mm；自然干燥24小时后将生料球通过布料机均匀地分布于经清扫和喷涂脱模剂的模具中，然后将模具悬空放入窑炉中烧成，窑炉采用自动控制系统，对温度曲线进行控制，烧成过程采用分段保温的方式进行，烧成制度为：室温～300℃，升温速率为7～15℃/min；300℃～900℃，升温速率为2～10℃/min；900℃～1000℃，升温速率为3～8℃/min；发泡温度1000℃～1200℃，升温速率为2～10℃/min；1200℃保温30分钟后降温，降温速率为2～10℃/min；最后将冷却后的板材成品堆放。
实施例2
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿15％，页岩40％，增韧剂15％，助溶剂20％，发泡剂10％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉10％，碳化硅粉30％，铁粉30％，磷酸钙粉30％。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿10％，页岩60，增韧剂8％，助溶剂15％，发泡剂7％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉5％，碳化硅粉15％，铁粉20％，磷酸钙粉60％。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿40％，页岩40％，增韧剂3％，助溶剂12％，发泡剂5％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉6％，碳化硅粉20％，铁粉19％，磷酸钙粉55％。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿30％，页岩45％，增韧剂10％，助溶剂10％，发泡剂5％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉8％，碳化硅粉10％，铁粉17％，磷酸钙粉65％。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿20％，页岩55％，增韧剂5％，助溶剂15％，发泡剂5％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉2％，碳化硅粉5％，铁粉18％，磷酸钙粉75％。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿26％，页岩51％，增韧剂8％，助溶剂14％，发泡剂1％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉7％，碳化硅粉8％，铁粉15％，磷酸钙粉70％。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例8
本实施例由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿28％，页岩50％，增韧剂7％，助溶剂12％，发泡剂3％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉5％，碳化硅粉5％，铁粉25％，磷酸钙粉65％。
本实施例的制备方法同实施例1。
上述实施例所制备的气孔均匀分布的铁尾矿烧结多孔轻质保温板材，体积密度为400～600kg/m3，导热系数为0.11～0.17W/m.K，抗压强度为7～10Mpa，可满足全国不同地区建筑节能50％的要求，与建筑物同寿命，具有很好的经济效益和社会效益。
Claims (3)
1.一种铁尾矿烧结多孔保温板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿10％～40％，页岩40％～70％，增韧剂3％～15％，助溶剂6％～20％，发泡剂1％～10％；所述增韧剂为白云母、碳化硅和萤石中的一种，所述助溶剂为硼砂、钾长石、钠长石和氧化铅中的一种，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉1％～10％，碳化硅粉1％～30％，铁粉8％～30％，磷酸钙粉30％～90％；
制备方法为：将页岩和铁尾矿分别送入颚式破碎机和锤式破碎机破碎，破碎后的粒度≤25mm，然后送入球磨机粉磨，粉磨后的页岩和铁尾矿经过筛、计量，粉磨细度为20～80μm之间；按上述配比将粉磨细度为20～80μm的页岩和铁尾矿加入增韧剂、助溶剂和发泡剂后混合，送入混料机中混合均匀后，经料仓、预加混合料质量百分比为3～15％的水成球造粒，生料球粒径为1～7mm；自然干燥24小时后将生料球通过布料机均匀地分布于经清扫和喷涂脱模剂的模具中，然后将模具悬空放入窑炉中烧成，窑炉采用自动控制系统，对温度曲线进行控制，烧成过程采用分段保温的方式进行，烧成制度为：室温～300℃，升温速率为7～15℃/min；300℃～900℃，升温速率为2～10℃/min；900℃～1000℃，升温速率为3～8℃/min；发泡温度1000℃～1200℃，升温速率为2～10℃/min；1200℃保温30分钟后降温，降温速率为2～10℃/min；最后将冷却后的板材成品堆放。
2.根据权利要求1所述的一种铁尾矿烧结多孔保温板材，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：铁尾矿20％～30％，页岩45％～55％，增韧剂5％～10％，助溶剂10％～15％，发泡剂1％～5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种铁尾矿烧结多孔保温板材，其特征在于，所述发泡剂为碳酸钠粉、碳化硅粉、铁粉和磷酸钙粉的混合物，质量百分比为：碳酸钠粉2～8％，碳化硅粉5％～10％，铁粉15％～25％，磷酸钙粉65％～75％。
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