CN105198481B - 一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法 - Google Patents
一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法 Download PDFInfo
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Abstract
属于绿色建筑材料和建筑节能领域。一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，其特征在于它包括如下步骤：1）原料破碎；2）原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥10%~50%、黄河泥沙30%~70%、粘土9.95%~50%、高温熔剂9.95%~50%、发泡剂外加0.05%~5%，称料，用球磨机混料3~15h，制得坯料，备用；3）压制成型；4）施化妆土；5）素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1080~1350℃，60~180分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；6）粗产品切割，即制得泡陶瓷隔热保温板。该方法制备的发泡陶瓷隔热保温板，具有轻质高强、防火阻燃、抗老化性好，可与建筑物同寿命的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用赤泥和黄河泥沙为主要原料制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，属于绿色建筑材料和建筑节能领域。
背景技术
赤泥是从一种铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，每生产1吨氧化铝，一般附带产生 1.0～2.0吨赤泥。赤泥排放量大，利用率低，对环境造成严重污染。国内外学者探索利用赤泥制备水泥、玻璃、陶瓷和墙体材料等。日本发明专利《Red mud treatmentmethod and cement clinker production method》（JP2003061008）公布了一种利用赤泥生产水泥熟料的生产方法；中国发明专利《赤泥轻质墙体的新型制备方法》(CN102503507A)公开了一种采用赤泥、废玻璃、抛光砖废料等制备轻质墙体材料的方法；中国发明专利《赤泥铁还原炉渣轻质泡沫陶瓷的制备方法及铁还原炉》(CN201110340256)公布了一种赤泥铁还原炉渣轻质泡沫陶瓷的制备方法；中国发明专利《利用赤泥和废玻璃制备高强度泡沫玻璃的方法》（CN102838282A）公开了一种利用赤泥和废玻璃制备高强度泡沫玻璃的方法；中国发明专利《一种环保陶瓷滤球的制造方法》（CN200310111209.7）公开了一种利用赤泥制备环保陶瓷滤球的方法。
黄河泥沙是从黄河河床中捞起或积淀在河边的淤泥，是数量大、占地多的一种自然废弃物。人们探索利用黄河泥沙制备烧结砖、清水砖和陶瓷等。《Preparation andmechanism of the sintered bricks produced from Yellow River silt and red mud》一文介绍了利用黄河泥沙和赤泥制备烧结砖的方法(Hongtao He， Qinyan Yue，MaterialsLetters etc，2011，(65):13555~13558)。中国发明专利《利用黄河泥沙制备环保陶瓷清水砖的方法》(CN101386521A)公开了一种利用黄河泥沙制备环保陶瓷清水砖的方法。中国发明专利《一种黄河泥沙质陶瓷酒瓶的制备工艺》（CN101070239A）公开了一种利用黄河泥沙制备陶瓷酒瓶的方法。
发泡陶瓷隔热保温板是一种建筑墙体用的新型无机材料，具有轻质高强，防火阻燃，抗老化性好，可与建筑物同寿命的特点。可代替聚氨酯板、聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)及聚苯乙烯隔热保温板(XPS)等阻燃性能较差、燃烧时散发有毒气的传统外墙隔热保温材料。发泡陶瓷隔热保温板一般以多种陶瓷原料或固体废物作为主要原料，引入适量无机或有机发泡剂，经高温焙烧而成。《用赤泥生产发泡陶瓷保温材料的试验室初探》一文介绍了利用赤泥、水泥等为原材料，采用原位凝固发泡法制备发泡陶瓷（马龙等，建筑砌块与砌块建筑，2013:45~47）；中国发明专利《一种赤泥发泡轻质保温板》（CN 102173858A）公开了一种以赤泥为主要原料，采用原位凝固发泡法制备轻质保温板的方法；中国发明专利《利用赤泥和废玻璃制备泡沫玻璃陶瓷的方法》（CN 102838280 A）公布了一种利用赤泥和废玻璃为主要原料制备泡沫玻璃陶瓷的方法；《Characterization of cellular ceramics made byporcelain tile residues》一文介绍了采用抛光瓷渣为主要原料，SiC作为发泡剂，1200℃烧成制备发泡陶瓷的方法（Adriano Michael Bernardin etc，Materials Science andEngineering，2006：222~225）；中国发明专利《陶瓷质保温材料及其生产方法》（CN102070330A）采用铁矿尾矿、工业炉渣和发泡剂等，经混合球磨、加水搅拌、烘干、1190℃烧成制备了发泡陶瓷。这些文献和专利均未提及用赤泥和黄河泥沙相匹配生产发泡陶瓷隔热保温板的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法。该方法制备的发泡陶瓷隔热保温板，具有轻质高强、防火阻燃、抗老化性好的特点。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1）原料破碎：将赤泥、黄河泥沙、粘土、高温熔剂、发泡剂分别破碎（用对辊式破碎机和球磨机），过200-320目筛，备用；
赤泥和黄河泥沙的成分(各成分所占质量百分数)如下：
| 原料 | CaO | MgO | I.L | 合计 | ||||||
| 赤泥 | 16.28 | 28.66 | 24.45 | 2.12 | 0.99 | 0 | 0.21 | 13.22 | 13.75 | 99.68 |
| 黄河泥沙 | 71.90 | 10.13 | 2.70 | 0.50 | 4.58 | 1.20 | 1.88 | 2.58 | 4.53 | 100 |
注：赤泥中余量为其它。
2）原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥10%~50%、黄河泥沙30%~70%、粘土9.95%~50%、高温熔剂9.95%~50%、发泡剂外加0.05%~5%，称料，用球磨机混料3~15h，制得坯料，备用；
3）压制成型：将混合后的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷素坯，压砖机的成型压力为10~30MPa，制得发泡陶瓷素坯体；
4）施化妆土：在压制过的发泡陶瓷素坯体的表面涂刷白色或棕色或黑色条纹的化妆土，得到装饰过的素坯；
5）素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1080~1350℃，60~180分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；
6）粗产品切割：采用自动切割机将发泡陶瓷隔热保温板粗产品四周和底边，切割成规整的板块状，即制得具有大理石纹理的泡陶瓷隔热保温板。
所述的粘土是高岭土、膨润土中的一种或两者按任意比例的混合物。
所述的高温熔剂是滑石、钾长石、钠长石中的一种或两种以上（含二种）按任意比例的混合物。
所述的发泡剂是炭黑、碳化硅中的一种或两者按任意比例的混合物。
经测试，本发明的泡陶瓷隔热保温板的体积密度≤250Kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，热导系数≤0.035W/(m﹒K)。具有轻质高强和美观耐用的特点，满足构筑节能建筑隔热墙体的要求。
由于赤泥中含铝量较多、含硅量较少，而黄河泥沙含铝量较少、含硅量较多，因此两者正好搭配，有利于制备高质量的发泡陶瓷隔热保温板。该方法制备的发泡陶瓷隔热保温板，具有轻质高强，防火阻燃，抗老化性好，可与建筑物同寿命的特点。本发明可以同时消耗赤泥和黄河泥沙两种废料，因此具有环保意义。比如，黄河边的山东省滨州市就同时有赤泥和黄河泥沙两种废料，且两者都堆放量巨大，污染环境，如采用本发明的方法生产产品，可以大幅度减少该市的固废污染。
本发明的有益效果是：本发明利用赤泥和黄河泥沙成分的互补性，可以方便地调节发泡陶瓷高温熔体的粘度大小，从而获得适宜的孔径大小，形成大量不连通的独立小气泡（直径范围0.1~3mm），显著降低其体积密度和热导系数，同时实现轻质高强的目的，本发明具有轻质高强、防火阻燃、抗老化性好、可与建筑物同寿命的特点。本发明还通过在产品外施化妆土增加了其自身装饰功能，使之可以直接用于外墙装饰，既保温又美观。
具体实施方式
以下结合实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
下述实施例中：赤泥和黄河泥沙的成分(各成分所占质量百分数)如下：
| 原料 | CaO | MgO | I.L | 合计 | ||||||
| 赤泥 | 16.28 | 28.66 | 24.45 | 2.12 | 0.99 | 0 | 0.21 | 13.22 | 13.75 | 99.68 |
| 黄河泥沙 | 71.90 | 10.13 | 2.70 | 0.50 | 4.58 | 1.20 | 1.88 | 2.58 | 4.53 | 100 |
注：赤泥中余量为其它。
实施例1
一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，它包括如下步骤：
1）原料破碎：将赤泥、黄河泥沙、粘土、高温熔剂、发泡剂分别破碎（用对辊式破碎机和球磨机），过200目筛，得到五种粉料，备用；其中，粘土是高岭土；高温熔剂是滑石；发泡剂是炭黑；
2）原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥10%、黄河泥沙30%、粘土50%、高温熔剂9.95%、发泡剂外加0.05%，称料，用球磨机混料3h，制得坯料，备用；
3）压制成型：将混合后的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷素坯，压砖机的成型压力为10MPa，制得发泡陶瓷素坯体；
4）施化妆土：在压制过的发泡陶瓷素坯体的表面涂刷白色或棕色或黑色条纹的化妆土，得到装饰过的素坯；
5）素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1080℃，60分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；
6）粗产品切割：采用自动切割机将发泡陶瓷隔热保温板粗产品四周和底边，切割成规整的板块状，即制得具有大理石纹理的泡陶瓷隔热保温板成品。
经测试，本发明的泡陶瓷隔热保温板的体积密度≤250Kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，热导系数≤0.035W/(m﹒K)。具有轻质高强和美观耐用的特点，满足构筑节能建筑隔热墙体的要求。
实施例2
一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，它包括如下步骤：
1）原料破碎：将赤泥、黄河泥沙、粘土、高温熔剂、发泡剂分别破碎（用对辊式破碎机和球磨机），过200目筛，得到五种粉料，备用；其中，粘土是膨润土；高温熔剂是钾长石；发泡剂是碳化硅；
2）原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥50%、黄河泥沙30%、粘土9.95%、高温熔剂10%、发泡剂外加0.05%，称料，用球磨机混料10h，制得坯料，备用；
3）压制成型：将混合后的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷素坯，压砖机的成型压力为20MPa，制得发泡陶瓷素坯体；
4）施化妆土：在压制过的发泡陶瓷素坯体的表面涂刷白色或棕色或黑色条纹的化妆土，得到装饰过的素坯；
5）素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1200℃，80分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；
6）粗产品切割：采用自动切割机将发泡陶瓷隔热保温板粗产品四周和底边，切割成规整的板块状，即制得具有大理石纹理的泡陶瓷隔热保温板成品。
经测试，本发明的泡陶瓷隔热保温板的体积密度≤250Kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，热导系数≤0.035W/(m﹒K)。具有轻质高强和美观耐用的特点，满足构筑节能建筑隔热墙体的要求。
实施例3
一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，它包括如下步骤：
1）原料破碎：将赤泥、黄河泥沙、粘土、高温熔剂、发泡剂分别破碎（用对辊式破碎机和球磨机），过200目筛，得到五种粉料，备用；其中，粘土是高岭土；高温熔剂是钠长石；发泡剂是炭黑；
2）原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥10%、黄河泥沙70%、粘土9.95%、高温熔剂10%、发泡剂外加0.05%，称料，用球磨机混料15h，制得坯料，备用；
3）压制成型：将混合后的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷素坯，压砖机的成型压力为30MPa，制得发泡陶瓷素坯体；
4）施化妆土：在压制过的发泡陶瓷素坯体的表面涂刷白色或棕色或黑色条纹的化妆土，得到装饰过的素坯；
5）素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1350℃，180分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；
6）粗产品切割：采用自动切割机将发泡陶瓷隔热保温板粗产品四周和底边，切割成规整的板块状，即制得具有大理石纹理的泡陶瓷隔热保温板成品。
经测试，本发明的泡陶瓷隔热保温板的体积密度≤250Kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，热导系数≤0.035W/(m﹒K)。具有轻质高强和美观耐用的特点，满足构筑节能建筑隔热墙体的要求。
实施例4
一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，它包括如下步骤：
1）原料破碎：将赤泥、黄河泥沙、粘土、高温熔剂、发泡剂分别破碎（用对辊式破碎机和球磨机），过200-320目筛，得到五种粉料，备用；其中，粘土是高岭土和膨润土的混合物，高岭土、膨润土的质量各占1/2；高温熔剂是滑石、钾长石和钠长石中的混合物，质量各占1/3；发泡剂是炭黑；
2）原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥10%、黄河泥沙30%、粘土50%、高温熔剂9.95%、发泡剂外加0.05%，称料，用球磨机混料3h，制得坯料，备用；
3）压制成型：将混合后的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷素坯，压砖机的成型压力为10MPa，制得发泡陶瓷素坯体；
4）施化妆土：在压制过的发泡陶瓷素坯体的表面涂刷白色或棕色或黑色条纹的化妆土，得到装饰过的素坯；
5）素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1080℃，180分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；
6）粗产品切割：采用自动切割机将发泡陶瓷隔热保温板粗产品四周和底边，切割成规整的板块状，即制得具有大理石纹理的泡陶瓷隔热保温板成品。
经测试，本发明的泡陶瓷隔热保温板的体积密度≤250Kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，热导系数≤0.035W/(m﹒K)。具有轻质高强和美观耐用的特点，满足构筑节能建筑隔热墙体的要求。
实施例5
一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，它包括如下步骤：
1）原料破碎：将赤泥、黄河泥沙、粘土、高温熔剂、发泡剂分别破碎（用对辊式破碎机和球磨机），过200-320目筛，得到五种粉料，备用；其中，粘土是高膨润土；高温熔剂是钠长石；泡剂是碳化硅；
2）原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥10%、黄河泥沙30%、粘土9.95%、高温熔剂50%、发泡剂外加0.05%，称料，用球磨机混料3~15h，制得坯料，备用；
3）压制成型：将混合后的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷素坯，压砖机的成型压力为30MPa，制得发泡陶瓷素坯体；
4）施化妆土：在压制过的发泡陶瓷素坯体的表面涂刷白色或棕色或黑色条纹的化妆土，得到装饰过的素坯；
5）素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1350℃，180分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；
6）粗产品切割：采用自动切割机将发泡陶瓷隔热保温板粗产品四周和底边，切割成规整的板块状，即制得具有大理石纹理的泡陶瓷隔热保温板成品。
经测试，本发明的泡陶瓷隔热保温板的体积密度≤250Kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，热导系数≤0.035W/(m﹒K)。具有轻质高强和美观耐用的特点，满足构筑节能建筑隔热墙体的要求。
实施例6
一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，它包括如下步骤：
1）原料破碎：将赤泥、黄河泥沙、粘土、高温熔剂、发泡剂分别破碎（用对辊式破碎机和球磨机），过200-320目筛，得到五种粉料，备用；其中，粘土是高岭土；高温熔剂是滑石；泡剂是炭黑和碳化硅的混合物，质量各占1/2；
2）原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥45%、黄河泥沙30%、粘土10%、高温熔剂10%、发泡剂外加5%，称料，用球磨机混料3~15h，制得坯料，备用；
3）压制成型：将混合后的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷素坯，压砖机的成型压力为20MPa，制得发泡陶瓷素坯体；
4）施化妆土：在压制过的发泡陶瓷素坯体的表面涂刷白色或棕色或黑色条纹的化妆土，得到装饰过的素坯；
5）素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1350℃，60分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；
6）粗产品切割：采用自动切割机将发泡陶瓷隔热保温板粗产品四周和底边，切割成规整的板块状，即制得具有大理石纹理的泡陶瓷隔热保温板成品。
经测试，本发明的泡陶瓷隔热保温板的体积密度≤250Kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，热导系数≤0.035W/(m﹒K)。具有轻质高强和美观耐用的特点，满足构筑节能建筑隔热墙体的要求。
Claims (5)
1.一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料破碎：将赤泥、黄河泥沙、粘土、高温熔剂、发泡剂分别破碎，过200-320目筛，备用；
2)原料混合：按各原料所占重量百分数为：赤泥10％～50％、黄河泥沙30％～70％、粘土9.95％～50％、高温熔剂9.95％～50％、发泡剂外加0.05％～5％，称料，用球磨机混料3～15h，制得坯料，备用；
3)压制成型：将混合后的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷素坯，压砖机的成型压力为10～30MPa，制得发泡陶瓷素坯体；
4)施化妆土：在压制过的发泡陶瓷素坯体的表面涂刷化妆土，得到装饰过的素坯；
5)素坯烧成：将装饰过的素坯平放于耐高温的凹形特制匣钵中，放入辊道窑内，经1080～1350℃，60～180分钟烧成后从匣钵中取出，制得发泡陶瓷隔热保温板粗产品；
6)粗产品切割：采用自动切割机将发泡陶瓷隔热保温板粗产品四周和底边，切割成规整的板块状，即制得发泡陶瓷隔热保温板。
2.根据权利要求1所述的一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，其特征在于：所述的粘土是高岭土、膨润土中的一种或两者按任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，其特征在于：所述的高温熔剂是滑石、钾长石、钠长石中的一种或两种以上按任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，其特征在于：所述的发泡剂是炭黑、碳化硅中的一种或两者按任意比例的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种利用黄河泥沙和赤泥制备发泡陶瓷隔热保温板的方法，其特征在于：所述的化妆土为白色或棕色或黑色条纹的化妆土。
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