一種硅藻土/重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料及其制備方法，屬于非金屬礦 物材料和非金屬深加工領域。
【背景技術】
[0002] 合適的室內(nèi)濕度是確保人類生活舒適和健康的重要因素之一。目前，人們主要通 過加濕器和空調(diào)等機械手段來調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的相對濕度。機械法調(diào)控濕度不僅要消耗能 源，而且存在很多弊端。調(diào)濕材料利用材料的吸放濕特性來合理調(diào)控室內(nèi)濕度，不需要借助 任何人工資源和機械設備，依靠自身的吸放濕性能，感應所調(diào)空間濕度的變化，從而自動調(diào) 節(jié)空氣相對濕度，無需消耗電力等不可再生能源，是一種生態(tài)性調(diào)控方法。
[0003] 無機多孔礦物材料具有孔結構較發(fā)達，比表面積大且吸附能力強的特點。多孔礦 物材料特殊的孔道結構和較大的孔體積為其調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度提供了存儲空間，因此無機 多孔礦物具有調(diào)控相對濕度的功能。
[0004] 硅藻土是一種生物成因的硅質沉積巖，高純度的硅藻土具有發(fā)達的由微孔、介孔 與大孔組成的三維孔結構，具有良好的調(diào)濕性能。且主要成分為非晶質含水二氧化硅，化學 穩(wěn)定性好，屬于環(huán)境友好型生態(tài)材料。但是，硅藻土原礦和煅燒硅藻土，前者由于雜質含量 較高，后者由于煅燒后孔體積變小及孔徑變大，其平衡吸放濕量均不超過10%，其吸放濕能 力難以滿足高濕度地區(qū)對調(diào)濕材料高吸濕性能的要求。
[0005] 重質碳酸鈣是一種高白度、廉價的非金屬礦物填料，也是目前市場上硅藻泥的主 要組分之一。但是，重質碳酸鈣的主要成分為CaC0 3，本身不具備調(diào)濕性能，只是利用其高白 度和較好的遮蓋力，在硅藻泥中作為普通填料使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述【背景技術】部分提到的的缺點或不足，本發(fā)明提出了一種將硅藻土與重質 碳酸鈣混合焙燒制備復合調(diào)濕材料的方法，制得的硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料吸濕 能力強、平衡含濕量大。
[0007] 本發(fā)明中的硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的主要礦物成分有硅酸鈣、氫氧鈣 石、方解石、脫水硅藻土、石英。
[0008] 進一步，本發(fā)明中的硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的氮吸附比表面積彡8m2/ g，孔體積彡〇.〇2cm3/g，平均孔徑8~15nm ;
[0009] 本發(fā)明還提供了硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的制備方法，其制備工藝包括 下列步驟：
[0010] ⑴將硅藻土與重質碳酸鈣按1:0. 5~1. 5的質量比配料，并攪拌混合均勾，得到 混合物；
[0011] (2)將步驟⑴中所得的混合物在回轉爐進行焙燒，焙燒溫度為600~850°C，焙 燒時間1. 0~3. 0h，焙燒后的產(chǎn)物排出回轉窯后冷卻，即制得硅藻土/重質碳酸鈣復合調(diào)濕 材料。
[0012] 進一步，上述硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的制備方法中所用的硅藻土的粒 度D97彡75 ym、非晶質Si02含量彡75%;所用的重質碳酸鈣為方解石、大理石或石灰石粉 體，CaC03含量彡 97%，粒度 D9(l< 45ym。
[0013] 本發(fā)明中硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的制備原理如下：硅藻土與重質碳酸 鈣在高溫焙燒過程中發(fā)生以下化學反應：
[0014] (1) CaC03- CaO+CO 2 (g)
[0015] (2) Si02 ? nH20 (娃藻土）一 Si02 (脫水娃藻土）+nH20 (g)
[0016] (3) Si02+Ca0 - CaSi03 (s)
[0017] (4) Ca0+H20 - Ca (OH) 2 (s)
[0018] (5) Ca (OH) 2+C02- CaCO 3 (s) +H20 (g)
[0019] 碳酸鈣微粉在高溫下分解生成氧化鈣；硅藻土在高溫下脫出結構水生成非晶質二 氧化硅，即脫水硅藻土；部分氧化鈣與硅藻土中脫出的水生產(chǎn)氫氧化鈣，即氫氧鈣石；部分 非晶質二氧化硅與氧化鈣反應生成硅酸鈣；少量氫氧化鈣與碳酸鈣分解產(chǎn)生的二氧化碳反 應生產(chǎn)碳酸鈣，即方解石；石英是與硅藻土原料伴生的晶質二氧化硅組分。
[0020] 采用本發(fā)明方法制備的硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料，其調(diào)濕性能，特別吸 濕性能較純硅藻土調(diào)濕材料顯著提高，環(huán)境溫度30°c、相對濕度90%、80%條件下其最大 吸濕量分別達到13 %和10%以上；平衡含濕量達到13 %和9%以上，較純硅藻土提高2倍 以上，而且制備工藝簡單，生產(chǎn)成本較低，具有良好的應用前景。
【附圖說明】
[0021] 圖1為硅藻土的XRD衍射圖。
[0022] 圖2為重質碳酸鈣的XRD衍射圖
[0023] 圖3為硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的XRD衍射圖。
[0024]圖4為硅藻土與硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的氮氣吸附-脫附等溫曲線。
[0025] 圖5為硅藻土與硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的孔徑分布曲線。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖對本發(fā)明的復合調(diào)濕材料作進一步的說明。
[0027] 對比圖1、圖2和圖3可見，硅藻土的物相分析結果表明其主要成分為無定型二氧 化硅，同時含有少量的石英雜質；重質碳酸鈣的物相為方解石，未發(fā)現(xiàn)其他礦物成分；復合 材料的主要物相為硅酸鈣、氫氧鈣石、方解石、石英等。其中，硅酸鈣、氫氧鈣石、方解石是焙 燒過程中生成的產(chǎn)物；石英是與硅藻土原料伴生的晶質二氧化硅組分；同時從衍射曲線可 以看出復合材料中仍存在非晶質Si0 2，即脫水硅藻土。結合圖4、圖5可見，復合材料相比較 于硅藻土的氮氣吸附-脫附等溫曲線的平衡吸附量減小，表明復合材料的比表面積減小， 而復合材料的孔徑分布曲線的峰值相對硅藻土的孔徑分布曲線的峰值右移，表明復合材料 的平均孔徑大于硅藻土的平均孔徑。
[0028] 下面結合具體實施例對本發(fā)明復合調(diào)濕材料的制備方法作進一步的說明。
[0029]實施例1 :
[0030] 原料介紹：硅藻土來自臨江北峰硅藻土有限公司，主要化學成分及含量為 Si0286 . 97 %，Al2033. 76 %，F(xiàn)e2032. 13 %，MgO 0? 23 %，CaO 0? 35 %，粒度 200 目篩余 2. 0 % ; 重質碳酸鈣來自張家界恒亮新材料科技有限公司，CaC03含量98. 26%，粒度325目篩余 3. 0 %，其主要礦物成分為方解石。
[0031] 制備工藝步驟如下：
[0032] 將硅藻土與重質碳酸鈣按1:1的質量比配料、混合均勻后給入實驗室回轉爐，以 15°C /min升溫至700°C，在700°C下焙燒2. 0h，制備硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料。
[0033] 采用東莞市科文試驗設備有限公司制造的KW-TH-225Z型可程式恒溫恒濕試驗箱 測定實施例樣品的吸濕性能。測試步驟如下：
[0034] (1)樣品預處理：稱取10g樣品加蒸餾水浸濕，搖勻后放入105°C的烘箱中干燥，烘 至連續(xù)一小時稱取樣品質量前后變化達到0. 1 %以下，在干燥器中冷卻至室溫后稱重，并記 錄質量；
[0035] (2)測試準備：打開可程式恒溫恒濕試驗箱，在恒定30°C (保護溫度50°C )的條 件下調(diào)節(jié)目標濕度。打開電子天平的控制軟件系統(tǒng)，設置端口參數(shù)；
[0036] (3)測試：在設定的溫濕度環(huán)境下，樣品進行吸濕試驗，每隔lOmin通過電子天平 稱量的質量數(shù)據(jù)傳送至電腦控制軟件中，當樣品質量連續(xù)一小時不再變化，樣品已達飽和 吸濕，吸濕過程結束。
[0037] 材料的吸濕量計算公式如下：
【主權項】
1. 一種硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料，其特征是：所述復合調(diào)濕材料的主要礦物 成分有硅酸鈣、氫氧鈣石、方解石、脫水硅藻土。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料，其特征是：所述復 合調(diào)濕材料的氮吸附比表面積彡8m2/g，孔體積彡0. 02cm3/g，平均孔徑8~15nm。
3. -種制備如權利要求1所述硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的方法，其制備工藝 包括下列步驟： (1) 將硅藻土與重質碳酸鈣按1:0. 5~1. 5的質量比配料，并攪拌混合均勻，得到混合 物； (2) 將步驟（1)中所得的混合物在回轉爐進行焙燒，焙燒溫度為600~850°C，焙燒時 間為1.0~3. 0h，焙燒后的產(chǎn)物排出回轉窯后冷卻，即制得硅藻土/重質碳酸鈣復合調(diào)濕材 料。
4. 根據(jù)權利要求3所述的一種制備硅藻土 /重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料的方法，其特征 是：制備方法中所用的硅藻土的粒度D97S75ym、非晶質SiO2含量多75% ;制備方法中所 用的重質碳酸鈣為方解石、大理石或石灰石粉體，CaCO3含量彡97%，粒度D9(|彡45ym。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硅藻土/重質碳酸鈣復合調(diào)濕材料及其制備方法，以硅藻土和重質碳酸鈣為原料，采用均混—焙燒法，將硅藻土與重質碳酸鈣按照1:0.5～1.5的質量比配料和均混后給入回轉爐中于600～850℃下焙燒1.0～3.0h制得。該復合調(diào)濕材料的主要礦物成分為硅酸鈣、氫氧鈣石、方解石和脫水硅藻土等；氮吸附比表面積≥8m2/g，孔體積≥0.02cm3/g，平均孔徑8～15nm。本發(fā)明方法制備的復合調(diào)濕材料，吸濕性能較純硅藻土調(diào)濕材料顯著提高，環(huán)境溫度30℃、相對濕度90％、80％下最大吸濕量分別達到13％和10％以上；平衡含濕量達到13％和9％以上，較純硅藻土提高2倍以上，而且制備工藝簡單，生產(chǎn)成本較低，具有良好的應用前景。
【IPC分類】B01J20-14
【公開號】CN104841361
【申請?zhí)枴緾N201510283975
【發(fā)明人】鄭水林, 胡志波, 演陽, 孫志明
【申請人】中國礦業(yè)大學(北京)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月29日