一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料及其製備方法
2023-05-22 13:48:46
專利名稱：一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於新型保溫材料技術領域，具體涉及一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料及其製備方法。
背景技術：
目前，我國正處於全面高速發展時期，各種工業發展迅速，帶動我國經濟飛速發展，但隨之也帶來了資源、能源短缺，環境汙染等問題，節約資源和保護環境已成為我國的基本國策之一。目前，諸如粉煤灰、尾礦、劣質煤粉以及玻璃陶瓷工業中產生許多碎玻璃和陶瓷廢品等固體廢棄物的排放量越來越多，堆放起來既佔用有限的土地，又會對環境造成汙染。粉煤灰、尾礦的利用領域廣泛，主要集中於建材中的應用；劣質煤粉由於其仍具有一定的燃燒值，常用作內燃型造孔劑應用於多孔燒結製品中；而碎玻璃以及大部分的陶瓷廢料也可以作為發泡劑，用於製備多孔陶瓷。另一方面，我國建築能耗在總能耗中所佔的比例已從上世紀70年代末的10%，上升到近年的27. 45%，遠期還將上升至35%左右。我國既有的約400億m2的城鄉建築中 99%為高耗能建築；新建的建築中95%以上仍為高能耗建築，它們的單位建築面積採暖能耗遠高於氣候條件相近的發達國家。建築能耗一般包括建築採暖、降溫、電氣、照明、熱水供應等所使用的能源，其中以採暖和降溫能耗所佔比例最大，為此，建築材料的保溫隔熱性能顯得尤為重要。目前，建築保溫材料的品種多種多樣，但都存在相應的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料及其製備方法，該多孔保溫材料具有高強、保溫、質輕的特點，該方法不僅可以提高資源利用率，還可以減少廢棄物對環境的汙染。為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料， 其特徵在於它由固體混合粉料和水混合造粒後燒制而成，水的加入量為固體混合粉料質量的8% 15% ；所述的固體混合粉料由粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑混合而成，固體混合粉料中各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物30% 60%、 粘結劑30 % 50 %、助熔增韌劑5 % 20 %、複合發泡劑5 % 10 %。所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為 1 5 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0. 15mm ；其中鐵尾礦為鐵礦企業在礦選鐵過程後殘餘的固體廢棄物，粉煤灰為火力電廠排放的煙氣中收集的細灰。所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm。所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 0.5 1， 長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm。所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於 0. 15mm0所述的劣質煤粉是指煤粉的光亮碳含量小於百分之三，灰分卻達到百分之二十以上，揮發分僅在百分之二十以下。上述一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物30% 60%、粘結劑30% 50 %、助熔增韌劑5 % 20 %、複合發泡劑5 % 10 %，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合，得到固體混合粉料；2)按水的加入量為固體混合粉料質量的8% 15%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到平均導熱係數為0. 12 0. 18ff/m2 · °C，體積密度為700 1200Kg/m3，抗壓強度為6 IOMpa的粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。上述燒成制度為低於400°C，升溫速率為2 5°C/min ；400°C 900°C，升溫速率為5 10°C /min ；900°C 燒成溫度(1080 1160°C )，升溫速率為2 5°C /min，並於燒成溫度下保溫1 3小時。所述的耐火模具的材料為SiC陶瓷或Al2O3陶瓷等。與現有技術相比，本發明具有以下主要優點(1)所用原料粉煤灰、鐵尾礦等皆為固體廢棄物，不僅可以提高資源利用率，還可以減少廢棄物對環境的汙染；(2)本發明所提供的多孔保溫材料的抗壓強度高(抗壓強度為6 IOMpa)，導熱係數低(平均導熱係數為0. 12 0. 18ff/m2-0C),體積密度小(體積密度為700 1200Kg/ m3)，具有高強、保溫、質輕等特點；(3)本發明所提供的多孔保溫材料的耐久性與熱震性能好，施工方便。
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於下面的實施例。實施例1 一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物30%、粘結劑40%、助熔增韌劑20%、複合發泡劑10%，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合，得到固體混合粉料；所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為 2 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0.15mm;其中鐵尾礦為鐵礦企業在礦選鐵過程後殘餘的固體廢棄物，粉煤灰為火力電廠排放的煙氣中收集的細灰；所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm ；所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 0.5，長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm ；
所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於 0. 15mm ；2)按水的加入量為固體混合粉料質量的8%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到平均導熱係數為 0. 132ff/m2 · °C，體積密度為764Kg/m3，抗壓強度為6. 9Mpa的粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。上述燒成制度為低於400°C，升溫速率為3°C /min ；400°C 900°C，升溫速率為 50C /min ；900°C 燒成溫度(1080°C )，升溫速率為2V /min，並於燒成溫度(1080°C )下保溫2小時。實施例2:一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物30%、粘結劑50%、助熔增韌劑10%、複合發泡劑10%，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合，得到固體混合粉料；所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為 1 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0.15mm;其中鐵尾礦為鐵礦企業在礦選鐵過程後殘餘的固體廢棄物，粉煤灰為火力電廠排放的煙氣中收集的細灰。所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm。所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 1，長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm。所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於 0. 15mm。2)按水的加入量為固體混合粉料質量的10%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到平均導熱係數為 0. 124ff/m2 · °C，體積密度為724Kg/m3，抗壓強度為6. 4Mpa的粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。上述燒成制度為低於400°C，升溫速率為5°C /min ；400°C 900°C，升溫速率為 80C /min ；900°C 燒成溫度(1100°C )，升溫速率為5°C /min，並於燒成溫度(1100°C )下保溫2小時。實施例3 一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物40%、粘結劑40%、助熔增韌劑15%、複合發泡劑5%，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合，得到固體混合粉料；所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為 1 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0.15mm;其中鐵尾礦為鐵礦企業在礦選鐵過程後殘餘的固體廢棄物，粉煤灰為火力電廠排放的煙氣中收集的細灰。
所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm。所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 0.5，長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm。所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於 0. 15mm。2)按水的加入量為固體混合粉料質量的11%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到平均導熱係數為 0. 154ff/m2 · °C，體積密度為92Ig/m3，抗壓強度為8. 3Mpa的粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。上述燒成制度為低於400°C，升溫速率為5°C /min ；400°C 900°C，升溫速率為 80C /min ；900°C 燒成溫度(1120°C )，升溫速率為5°C /min，並於燒成溫度(1120°C )下保溫2小時。實施例4 一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物40%、粘結劑40%、助熔增韌劑10%、複合發泡劑10%，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合，得到固體混合粉料；所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為 3 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0.15mm;其中鐵尾礦為鐵礦企業在礦選鐵過程後殘餘的固體廢棄物，粉煤灰為火力電廠排放的煙氣中收集的細灰。所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm。所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 1，長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm。所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於 0. 15mm。2)按水的加入量為固體混合粉料質量的12%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到平均導熱係數為 0. 147ff/m2 · °C，體積密度為856Kg/m3，抗壓強度為7. 5Mpa的粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。上述燒成制度為低於400°C，升溫速率為5°C /min ；400°C 900°C，升溫速率為 IO0C /min ；900°C 燒成溫度(1130°C )，升溫速率為4°C /min，並於燒成溫度(1130°C )下保溫1小時。實施例5 一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物50%、粘結劑30%、助熔增韌劑15%、複合發泡劑5%，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合，得到固體混合粉料；
所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為 1.5 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0. 15mm;其中鐵尾礦為鐵礦企業在礦選鐵過程後殘餘的固體廢棄物，粉煤灰為火力電廠排放的煙氣中收集的細灰。所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm。所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 1，長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm。所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於 0. 15mm。2)按水的加入量為固體混合粉料質量的14%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到平均導熱係數為 0. 168ff/m2 · °C，體積密度為98^(g/m3，抗壓強度為8. SMpa的粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。上述燒成制度為低於400°C，升溫速率為3°C /min ；400°C 900°C，升溫速率為 80C /min ；900°C 燒成溫度(1140°C )，升溫速率為5°C /min，並於燒成溫度下保溫2小時。實施例6 一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物50%、粘結劑40%、助熔增韌劑5%、複合發泡劑5%，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合， 得到固體混合粉料；所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為 4 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0.15mm;其中鐵尾礦為鐵礦企業在礦選鐵過程後殘餘的固體廢棄物，粉煤灰為火力電廠排放的煙氣中收集的細灰。所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm。所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 0.5，長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm。所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於 0. 15mm。2)按水的加入量為固體混合粉料質量的15%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到平均導熱係數為 0. 174ff/m2 · °C，體積密度為1066Kg/m3，抗壓強度為9. 3Mpa的粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。上述燒成制度為低於400°C，升溫速率為2°C /min ；400°C 900°C，升溫速率為 50C /min ；900°C 燒成溫度(1150°C )，升溫速率為2°C /min，並於燒成溫度(1150°C )下保溫2小時。實施例7 一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物60%、粘結劑30%、助熔增
7韌劑5%、複合發泡劑5%，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合， 得到固體混合粉料；所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為 5 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0.15mm;其中鐵尾礦為鐵礦企業在礦選鐵過程後殘餘的固體廢棄物，粉煤灰為火力電廠排放的煙氣中收集的細灰。所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm。所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 0.5，長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm。所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於 0. 15mm。2)按水的加入量為固體混合粉料質量的15%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到平均導熱係數為 0. 182ff/m2 · °C，體積密度為1135Kg/m3，抗壓強度為9. SMpa的粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。上述燒成制度為低於400°C，升溫速率為3°C /min ；400°C 900°C，升溫速率為 80C /min ；900°C 燒成溫度(1160°C )，升溫速率為4°C /min，並於燒成溫度(1160°C )下保溫3小時。本發明所列舉的各原料，以及本發明各原料的上下限、區間取值，以及工藝參數 (如溫度、時間等)的上下限、區間取值都能實現本發明，在此不一一列舉實施例。
權利要求
1.一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料，其特徵在於它由固體混合粉料和水混合造粒後燒制而成，水的加入量為固體混合粉料質量的8% 15%;所述的固體混合粉料由粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑混合而成，固體混合粉料中各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物30 % 60 %、粘結劑30 % 50 %、助熔增韌劑5 % 20 %、複合發泡劑5% 10%。
2.根據權利要求1所述的一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料，其特徵在於所述的粉狀固體廢棄物為鐵尾礦與粉煤灰的混合物，鐵尾礦與粉煤灰的質量比為1 5 1，鐵尾礦和粉煤灰的粒徑均小於0. 15mm。
3.根據權利要求1所述的一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料，其特徵在於所述的粘結劑為頁巖，頁巖的粒徑小於0. 15mm。
4.根據權利要求1所述的一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料，其特徵在於所述的助熔增韌劑為長石與雲母的混合物，長石與雲母的質量比為1 0.5 1，長石和雲母的粒徑均小於0. 15mm。
5.根據權利要求1所述的一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料，其特徵在於所述的複合發泡劑為劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的混合物，劣質煤粉、碎玻璃粉、陶瓷廢料粉的質量比為1 1 1，劣質煤粉、碎玻璃粉和陶瓷廢料粉的粒徑均小於0.15mm。
6.根據權利要求1所述的一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料，其特徵在於所述的劣質煤粉是指煤粉的光亮碳含量小於百分之三，灰分在百分之二十以上，揮發分在百分之二十以下。
7.如權利要求1所述的一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟1)按各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物30% 60%、粘結劑30% 50%、助熔增韌劑5% 20%、複合發泡劑5% 10%，選取粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑，混合，得到固體混合粉料；2)按水的加入量為固體混合粉料質量的8% 15%，選取固體混合粉料和水；固體混合粉料中加水造粒，然後置於耐火模具中於燒成制度下燒成，冷卻後，得到粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料。
8.根據權利要求7所述的一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料的製備方法，其特徵在於所述的燒成制度為低於400°C，升溫速率為2 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2 5°C /min,並於燒成溫度下保溫1 3小時。
全文摘要
本發明屬於新型保溫材料技術領域，具體涉及一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料及其製備方法。一種粉煤灰-鐵尾礦基多孔保溫材料，其特徵在於它由固體混合粉料和水混合造粒後燒制而成，水的加入量為固體混合粉料質量的8％～15％；所述的固體混合粉料由粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和複合發泡劑混合而成，固體混合粉料中各原料所佔質量百分數分別為粉狀固體廢棄物30％～60％、粘結劑30％～50％、助熔增韌劑5％～20％、複合發泡劑5％～10％。該多孔保溫材料具有高強、保溫、質輕的特點，該方法不僅可以提高資源利用率，還可以減少廢棄物對環境的汙染。
文檔編號C04B33/135GK102167618SQ201110007090
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者呂陽, 宋雪峰, 李相國, 肖慧, 袁龍, 蹇守衛, 馬保國 申請人:武漢理工大學