發(fā)泡陶瓷保溫板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)泡陶瓷保溫板及其制備方法。該發(fā)泡陶瓷保溫板的原料按重量份計包含：粉煤灰提鋁殘渣30～70份、滑石5～15份、高嶺土5～15份、助熔劑30～50份、以及適量的輔料。通過以粉煤灰提取氧化鋁殘渣為主要原料制作發(fā)泡陶瓷保溫板，為粉煤灰提鋁殘渣的處置和利用提供了一種新的途徑，增加了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。同時，使得本發(fā)明的發(fā)泡陶瓷保溫板具有較輕的性能和較強的抗拉強度。
【專利說明】發(fā)泡陶瓷保溫板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷保溫板領(lǐng)域，具體而言，涉及一種發(fā)泡陶瓷保溫板及其制備方法【背景技術(shù)】
[0002]粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國是個產(chǎn)煤大國，以煤炭為電力生產(chǎn)基本燃料，隨電力工業(yè)發(fā)展，燃煤電廠粉煤灰排放量逐年增加，2000年粉煤灰排放量約為
1.5億噸，2010年達到3億噸。大量粉煤灰不加處理，就會產(chǎn)生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中有毒化學物質(zhì)還會對人體和生物造成危害，大量粉煤灰的排放給我國國民經(jīng)濟建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。另一方面，我國又是人均占有資源儲量有限的國家，粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，是我國經(jīng)濟建設(shè)中一項重要技術(shù)經(jīng)濟政策，是解決我國電力生產(chǎn)環(huán)境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段。
[0003]為了將粉煤灰變廢為寶，進行再利用，在中國發(fā)明專利《閉氣孔發(fā)泡陶瓷保溫板的制備方法》(公開(公告)號:CN102603357A)公開了一種以粉煤灰為主要原料,輔助以寧海土微粉、滑石粉，并以玻璃粉為助溶劑在1230~1260°C氧化氣氛下燒結(jié)并保溫0.5~2h后隨爐冷卻得到發(fā)泡陶瓷保溫板，所得發(fā)泡陶瓷保溫板閉氣孔率75%以上，抗拉強度達到
0.2MPa。這種方法所制備發(fā)泡陶瓷保溫板抗拉強度值雖然能夠得到0.2MPa左右，其力學性能仍需提高以滿足使用需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種發(fā)泡陶瓷保溫板及其制備方法，以提高上述發(fā)泡陶瓷保溫板的抗拉強度。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種發(fā)泡陶瓷保溫板，該發(fā)泡陶瓷保溫板的原料按重量份計包含:粉煤灰提鋁殘渣30~70份、滑石5~15份、高嶺土5~15份、助熔劑30~50份、以及適量的輔料。
[0006]進一步地，上述發(fā)泡陶瓷保溫板的原料按重量份計包含:粉煤灰提鋁殘渣30~50份、滑石:5~10份、高嶺土 5~10份、助熔劑35~50份、以及適量的輔料。
[0007]進一步地，上述粉煤灰提取氧化鋁殘渣中SiO2的含量為總重量的30%~50%，Al2O3的含量為總重量的5.0%~30%，燒失量的含量為總重量的25%~35%。
[0008]進一步地，上述輔料包含:穩(wěn)定劑0.1~5份、發(fā)泡劑0.1~5份、還原劑0.01~5份。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種上述發(fā)泡陶瓷保溫板的制備方法，該包括以下步驟:(1)將粉煤灰提鋁殘渣、高嶺土、滑石、助熔劑、以及輔料混合后濕法球磨制得漿料；(2)干燥上述漿料形成前驅(qū)體粉料；(3)燒結(jié)上述粉料，冷卻后形成發(fā)泡陶瓷保溫板。
[0010]進一步地，上述步驟(2)中，采用噴霧干燥工藝干燥上述漿料形成前驅(qū)體粉料，或者采用烘干 干燥-粉碎分散工藝干燥上述漿料形成前驅(qū)體粉料。
[0011]進一步地，上述步驟(3)中，將上述前驅(qū)體粉料裝入耐火材料模具中，刮平后燒結(jié)處理；優(yōu)選上述耐火材料模具材質(zhì)為剛玉質(zhì)、堇青石質(zhì)或莫來石質(zhì)。
[0012]進一步地，上述步驟(3)中，在將上述前驅(qū)體粉料裝入耐火材料模具之前，在上述耐火材料模具的內(nèi)壁上形成耐火涂料或耐火纖維紙。
[0013]進一步地,上述耐火涂料或耐火纖維紙的厚度為I~2mm。
[0014]進一步地，上述步驟(3)中，燒結(jié)溫度為1150°C~1200°C，上述燒結(jié)時間為30~120mino。
[0015]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案一種發(fā)泡陶瓷保溫板及其制備方法。通過以粉煤灰提取氧化鋁殘渣為主要原料制作發(fā)泡陶瓷保溫板，為粉煤灰提鋁殘渣的處置和利用提供了一種新的途徑，增加了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。同時，使得本發(fā)明發(fā)泡陶瓷保溫板具有較輕的性能和較強的抗拉強度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0017]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例1所制備的發(fā)泡陶瓷保溫板XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0018]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0019]正如【背景技術(shù)】部分所介紹的，在以粉煤灰為原料制備陶瓷保溫板的過程中，所制備的保溫板存在抗拉強度較差的問題，正是為了解決這一問題，在本發(fā)明中提供了一種發(fā)泡陶瓷保溫板，該發(fā)泡陶瓷保溫板的原`料按按重量份計包含:粉煤灰提鋁殘渣30~70份、滑石5~15份、高嶺土 5~15份、助溶劑30~50份、以及適量的輔料。
[0020]在本發(fā)明中，首次提出采用粉煤灰提取氧化鋁殘渣作為制備發(fā)泡陶瓷保溫板的原料，既可以合理地利用粉煤灰提鋁殘渣，變廢為寶提高粉煤灰提鋁殘渣的經(jīng)濟利用效率，又可以變害為利改善環(huán)境。最重要的是，粉煤灰提取氧化鋁殘渣中含有較高的硅含量和鋁含量，當粉煤灰提取氧化鋁殘渣作為原料制作發(fā)泡陶瓷保溫板時，其中的二氧化硅和三氧化二鋁在高溫熔融時反應(yīng)生成具有莫來石相的獨特結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠使發(fā)泡陶瓷保溫板具有較高的抗拉強度。同時，這種粉煤灰提鋁殘渣顆粒粒徑較細，而顆粒表面及體積內(nèi)存在介孔、活性很高，使得其作為原料制備發(fā)泡陶瓷保溫板時能夠在較低的溫度下就易達到熔融狀態(tài)形成熔體，而此時碳化硅氧化產(chǎn)生的氣體留在熔體中形成氣泡，使得到的發(fā)泡陶瓷保溫板的具有較高的氣孔率。氣孔率較高使發(fā)泡陶瓷保溫板不僅具有輕質(zhì)的性能，而且導(dǎo)熱系數(shù)小，具有良好的保溫性能。
[0021]本發(fā)明首次以粉煤灰提取氧化鋁殘渣作為主要原料，并在其他輔料的作用下制作發(fā)泡陶瓷保溫板，為粉煤灰提鋁殘渣處置和利用提供了一種新的途徑，增加了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。同時，通過將本發(fā)明上述范圍的各成分為原料能夠使制得的發(fā)泡陶瓷保溫板具有較輕的性能和較強的抗拉強度。
[0022]為了使得到的發(fā)泡陶瓷保溫板的性能更好，在本發(fā)明的一種優(yōu)選是實施例中，上述發(fā)泡陶瓷保溫板的原料按重量份計包含:粉煤灰提鋁殘渣30~50份、滑石:5~10份、高嶺土 5~10份、助溶劑35~50份、以及適量的輔料。上述范圍的各成分含量能夠值得的發(fā)泡陶瓷保溫板具有更輕的性能和更強的抗拉強度。
[0023]在本發(fā)明的發(fā)泡陶瓷保溫板的原料中，對粉煤灰提取氧化鋁殘渣的選擇并沒有特殊要求，只要能夠用于制備發(fā)泡陶瓷保溫板即可。在本發(fā)明一種典型的實施例中，優(yōu)選上述粉煤灰提取氧化鋁殘渣中SiO2的含量為總重量的30%~50%，Al2O3的含量為總重量的
5.0 %~30%，燒失量的含量為總重量的25%~35%。在上述范圍內(nèi)的各成分含量有利于形成力學性能優(yōu)良的發(fā)泡陶瓷保溫板。尤其是在30%~50%的SiO2和5.0%~30%范圍的Al2O3對發(fā)泡陶瓷保溫板的高抗拉強度有重要作用。
[0024]為了使制得發(fā)泡陶瓷保溫板具有適用于建筑外墻保溫的性能，通常在制作發(fā)泡陶瓷保溫板時還加入一些輔料以增強其防火阻燃、抗老化能力、穩(wěn)定性以及降低其導(dǎo)熱性等性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，有能力選擇適當?shù)妮o料。
[0025]上述輔料包含按重量份計，0.1~5份穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑的用量并不限于上述范圍，將其控制在上述范圍內(nèi)能夠使發(fā)泡陶瓷保溫板的穩(wěn)定性能好，安全穩(wěn)固性好。在本發(fā)明中可以使用的穩(wěn)定劑包括但不限于氧化鈣、氧化亞鐵、氧化鐵或金屬鐵，優(yōu)選氧化鐵作為穩(wěn)定劑。
[0026]上述輔料還包含按重量份計0.1~5份的發(fā)泡劑。發(fā)泡劑的用量并不限于上述范圍，將其控制在該范圍內(nèi)有利于使發(fā)泡陶瓷保溫板的氣孔率比較高，使發(fā)泡陶瓷保溫板的干密度小，進而使發(fā)泡陶瓷保溫板具有輕質(zhì)的性能。在本發(fā)明中可以使用的發(fā)泡劑包括但不限于碳酸鈣、碳化硅或白云石，優(yōu)選氮化硅作為發(fā)泡劑。上述輔料還包含按重量份計
0.01~5份的還原劑。將還原劑的用量并不限于上述范圍，將其控制在上述范圍內(nèi)有利于提高發(fā)泡陶瓷保溫板的抗老化能力，使其能夠與建筑物同壽命，更重要的是能夠增加其阻燃防火能力。本發(fā)明中可以使用的還原劑包括但不限于焦炭粉、石墨粉或無煙煤粉，優(yōu)選焦炭粉。`
[0027]本發(fā)明所提供的上述發(fā)泡陶瓷保溫板，可以通過采用上述發(fā)泡陶瓷保溫板的原料，通過發(fā)泡陶瓷保溫板的常規(guī)生產(chǎn)工藝制備即可。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，上述發(fā)泡陶瓷保溫板的制備方法包括以下步驟:(I)將粉煤灰提鋁殘渣、高嶺土、滑石、助溶劑、以及輔料混合后濕法球磨制得漿料；(2)干燥漿料形成前驅(qū)體粉料；(3)燒結(jié)前驅(qū)體粉料，冷卻后形成發(fā)泡陶瓷保溫板。
[0028]本發(fā)明的上述制備方法通過粉煤灰提鋁殘渣為主要原料，并與高嶺土及其他輔料混合后，進行濕法球磨制得漿料，然后干燥該漿料形成前驅(qū)體粉料，最后燒結(jié)前驅(qū)體粉料，冷卻后就形成了發(fā)泡陶瓷保溫板。該制備方法不含過篩除鐵、粉料陳腐、成型等工序，且無需對粉煤灰提鋁殘渣進行水洗等預(yù)處理，制備工藝簡單易行。且以粉煤灰提鋁殘渣和煤矸石為原料按上述制備方法制備發(fā)泡陶瓷保溫板具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，且所得的發(fā)泡陶瓷保溫板具有輕質(zhì)和高抗拉強度的特點。
[0029]本發(fā)明的上述制備方法中，對所形成的漿料進行干燥時，采用常規(guī)的干燥方法均可，只要能實現(xiàn)使?jié){料干燥的效果即可。在本發(fā)明一種優(yōu)選的實施例中，優(yōu)選但不限于采用噴霧干燥工藝或干燥-粉碎分散工藝干燥漿料形成前驅(qū)體粉料。
[0030]采用上述噴霧干燥工藝能夠在使?jié){料干燥的同時形成前驅(qū)體粉料。在采用這種噴霧干燥工藝制備前軀體粉末時，采用常規(guī)噴霧干燥工藝，形成干燥的粉末即可。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，上述噴霧干燥工藝中，進料泵頻率為20~80Hz，進料速度為5~12kg/hr，干燥溫度為150~220°C ;采用上述進料泵頻率和進料速度與上述干燥溫度配合，能夠使所有的漿料以較適合的速度進行干燥，使?jié){料干燥利于后續(xù)燒結(jié)過程中發(fā)泡劑產(chǎn)生氣泡以形成孔隙。在本發(fā)明上述方法所形成的前驅(qū)體粉料只要是顆粒狀，且干燥的即可，對其顆粒粒徑并沒有特殊的要求。在一種優(yōu)選方式中，前驅(qū)體粒徑分布范圍為D5(i=30~70 μ m。將前驅(qū)體粒徑分布范圍控制在上述范圍內(nèi)，有利于使所形成的粉料性能良好。
[0031]采用烘干干燥-粉碎分散工藝干燥漿料形成前驅(qū)體粉料的方法時，需要先對漿料進行干燥，在將干燥后的固體研磨成粉末。這種方法雖然需要分步驟進行操作，但是其對設(shè)備的要求較低。更適用于沒有設(shè)置噴霧干燥裝置的工廠使用。在這種方法的干燥步驟中，采用常規(guī)的干燥手段即可，在本發(fā)明中優(yōu)選為在90~120°C的烘干溫度下烘干30~60min。采用上述烘干溫度和烘干時間有利于在保持漿料中各成分性能不變的情況下進行徹底干燥，在這種方法的粉碎步驟中采用常規(guī)裝置即可，在本發(fā)明中優(yōu)選采用盤磨儀或球磨機進行粉碎。在本發(fā)明上述方法所形成的前驅(qū)體粉料只要是顆粒狀，且干燥的即可，對其顆粒粒徑并沒有特殊的要求。
[0032]本發(fā)明的上述制備方法的步驟(3)中，對前驅(qū)體粉料進行燒結(jié)的步驟中，優(yōu)選將將上述前驅(qū)體粉料裝入耐火材料模具中，刮平后燒結(jié)處理；優(yōu)選耐火材料模具的材質(zhì)為剛玉質(zhì)、堇青石質(zhì)、莫來石質(zhì)。這些材料具有較好的耐火性能，將前驅(qū)體粉料裝入其中進行高溫燒結(jié)時穩(wěn)定性好，不易變形，進而使具有一定形狀的發(fā)泡陶瓷保溫板保持穩(wěn)定的形狀和性倉泛。[0033]優(yōu)選上述步驟(3)中，在將前驅(qū)體粉料裝入耐火材料模具之前，在耐火材料模具的內(nèi)壁上形成耐火涂料或耐火纖維紙，優(yōu)選耐火涂料或耐火纖維紙的厚度為I~2_，本發(fā)明采用在耐火材料模具的內(nèi)壁上形成耐火涂料或耐火纖維紙使得到的發(fā)泡陶瓷保溫板不與耐火材料模具粘聯(lián)。I~2_厚度的耐火涂料或耐火纖維紙即可使發(fā)泡陶瓷保溫板具有優(yōu)良的耐火性能，太厚造成原料的浪費并增加生產(chǎn)成本。在本發(fā)明中可以使用的耐火涂料為氧化鋁耐火涂料，可以使用的耐火纖維紙為硅酸鋁耐火纖維紙。
[0034]本發(fā)明的上述制備方法的指導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所使用的發(fā)泡劑和對孔隙率及孔徑大小的要求不同，對燒結(jié)步驟中的燒結(jié)溫度進行合理調(diào)整。在本發(fā)明一種優(yōu)選的實施例中，上述步驟(3)中，燒結(jié)的溫度為1150°C~1200°C，燒結(jié)時間為30~120min。本發(fā)明中采用上述燒結(jié)溫度是利用發(fā)泡劑在該溫度下能夠分解生成二氧化碳來形成空隙，而選擇上述范圍的燒結(jié)時間能夠使得到的發(fā)泡陶瓷保溫材料的空隙率比較高，進而使得到的發(fā)泡陶瓷保溫材料的干密度比較小，這使得最終形成的發(fā)泡陶瓷保溫材料具有輕質(zhì)的性倉泛。
[0035]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果:本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)之缺失，利用粉煤灰提鋁殘渣及煤矸石為主要原料制備發(fā)泡陶瓷保溫板，既是處置和利用粉煤灰提鋁殘渣和煤矸石的較好途徑，又具有顯著地經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。同時，大幅度地提高發(fā)泡陶瓷保溫板的力學性能。
[0036]下面結(jié)合具體的實施例進一步說明本發(fā)明的有益效果。
[0037]實施例1
[0038]發(fā)泡陶瓷保溫板的原料:粉煤灰提鋁殘渣30kg、高嶺土 10kg、滑石15kg、助熔劑31kg、穩(wěn)定劑氧化亞鐵粉3.5kg、發(fā)泡劑碳化硅粉3kg、還原劑焦炭粉2.5kg。其中粉煤灰提鋁殘渣和煤矸石成分如表1所示。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)泡陶瓷保溫板，其特征在于，所述發(fā)泡陶瓷保溫板的原料按重量份計包含:粉煤灰提鋁殘渣30~70份、滑石5~15份、高嶺土 5~15份、助熔劑30~50份、以及適量的輔料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)泡陶瓷保溫板，其特征在于，所述發(fā)泡陶瓷保溫板的原料按重量份計包含:粉煤灰提鋁殘渣30~50份、滑石5~10份、高嶺土 5~10份、助熔劑35~50份、以及適量的輔料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)泡陶瓷保溫板，其特征在于，所述粉煤灰提取氧化鋁殘渣中SiO2的含量為總重量的30%~50%,Al2O3的含量為總重量的5.0%~30%，燒失量的含量為總重量的25%~35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)泡陶瓷保溫板，其特征在于，所述輔料包含:穩(wěn)定劑0.1~5份、發(fā)泡劑0.1~5份、還原劑0.01~5份。
5.一種權(quán)利要求1至4中任一項所述發(fā)泡陶瓷保溫板的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟: (1)將粉煤灰提鋁殘渣、高嶺土、滑石、助熔劑、以及輔料混合后濕法球磨制得漿料； (2)干燥所述漿料形成前驅(qū)體粉料； (3)燒結(jié)所述粉料，冷卻后形成所述發(fā)泡陶瓷保溫板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，采用噴霧干燥工藝干燥所述漿料形成前驅(qū)體粉料，或者采用烘干干燥-粉碎分散工藝干燥所述漿料形成前驅(qū)體粉料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，將所述前驅(qū)體粉料裝入耐火材料模具中，刮平后燒結(jié)處理；優(yōu)選所述耐火材料模具材質(zhì)為剛玉質(zhì)、堇青石質(zhì)或莫來石質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，在將所述前驅(qū)體粉料裝入耐火材料模具之前，在所述耐火材料模具的內(nèi)壁上形成耐火涂料或耐火纖維紙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述制備方法，其特征在于，所述耐火涂料或耐火纖維紙的厚度為I ~2mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，燒結(jié)溫度為1150°C~1200°C，所述燒結(jié)時間為30~120min。
【文檔編號】C04B38/02GK103833406SQ201310685331
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】郭昭華, 栗海峰, 池君洲, 常明陽, 王永旺, 王永錢, 董宏, 房現(xiàn)閣 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華準能資源綜合開發(fā)有限公司