專利名稱：一種硬硅鈣石保溫隔熱材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與電石渣有關(guān)，也與硬硅鈣石保溫隔熱材料有關(guān)，特別與電石渣制備的硬硅鈣石保溫隔熱材料有關(guān)。
背景技術(shù)：
電石渣是電石水解獲取乙炔氣后產(chǎn)生的廢渣。電石用途廣泛，目前我國(guó)每年消耗電石約300多萬(wàn)t，產(chǎn)生電石渣近500萬(wàn)t。以1萬(wàn)t/a PVC產(chǎn)量為例，每年排放固含量20％的電石渣漿近10萬(wàn)t。由于數(shù)量大，運(yùn)輸成本高，處理難度大，就地堆放不僅占用土地而且會(huì)造成二次污染。電石渣的綜合利用途徑，目前主要有制備高活性氧化鈣(CN88100820.6)，用作鍋爐煙氣的脫硫吸收劑(CN99121910.4)、制備高鈣碳及生產(chǎn)電石(CN03135103.4)、制造高壓免燒電石渣磚(CN200510020443.8)、用作水泥熟料的原料(CN200510021024.6)等。
硬硅鈣石保溫隔熱材料在世界上已有40余年的發(fā)展歷史，其中發(fā)展最快的為日、美、英等國(guó)。硬硅鈣石的使用溫度可以達(dá)到1000℃，不但具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)(≤0.045W/m·K)，而且具有吸音、防火等多種功能。無(wú)論是在生產(chǎn)過(guò)程還是在建筑物建設(shè)或拆除過(guò)程中或是使用過(guò)程中均不產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)，是一種全綠色的保溫隔熱材料。目前，這種材料優(yōu)良的保溫隔熱性能在工業(yè)界已得到普遍的公認(rèn)，在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用已占有優(yōu)勢(shì)，硬硅鈣石保溫隔熱材料的制備是將鈣質(zhì)原料、硅質(zhì)原料和水按一定比例混合直接放入帶有攪拌器的高壓釜中，在不斷攪拌狀態(tài)下于高溫高壓下進(jìn)行反應(yīng)，使之形成由具有特殊結(jié)構(gòu)的二次粒子組成的活性料漿，然后再與增強(qiáng)纖維混合，經(jīng)壓濾成型，烘干即成制品。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)這種材料所需的鈣質(zhì)原料主要采用的是生石灰、消石灰等，例如中國(guó)專利申請(qǐng)CN00100540.5“硅酸鈣隔熱防火材料的制造方法”、CN200410009902.8“一種硅酸鈣復(fù)合納米孔超級(jí)絕熱材料的制備方法”。這些方法需要開(kāi)采大量石灰石，會(huì)造成植被的破壞和水土流失，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。迄今為止，還沒(méi)有用電石渣制備硬硅鈣石保溫隔熱材料的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用電石渣替代生石灰、消石灰等鈣質(zhì)原料來(lái)制備的硬硅鈣石保溫隔熱材料，實(shí)現(xiàn)廢物利用，同時(shí)降低硬硅鈣石保溫隔熱材料的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述硬硅鈣石保溫隔熱材料的方法，以達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少水土流失。
電石渣的主要化學(xué)組成成分為Ca(OH)2，其含量可高達(dá)90％左右，發(fā)明人據(jù)此確定經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的電石渣是一種優(yōu)良的鈣質(zhì)原料，可將經(jīng)過(guò)處理的電石渣作為鈣質(zhì)原料用來(lái)制備硬硅鈣石保溫隔熱材料，采用適宜的工藝使之與生石灰、消石灰等作為鈣質(zhì)原料制備硬硅鈣石保溫隔熱材料相比具有相近的性能指標(biāo)。因此發(fā)明人所提供的一種硬硅鈣石保溫隔熱材料，是以電石渣作為鈣質(zhì)原料與硅質(zhì)原料經(jīng)過(guò)加工制成的保溫隔熱材料。
發(fā)明人注意到，用作硅質(zhì)原料的材料比較多，例如生產(chǎn)金屬硅或硅鐵合金過(guò)程中靜電除塵的副產(chǎn)物硅灰(即活性SiO2粉，其SiO2含量≥98％)、石英砂等。
發(fā)明人提供的上述保溫隔熱材料是通過(guò)以下5個(gè)步驟制備的(1)電石渣的預(yù)處理將經(jīng)過(guò)脫水后的電石渣煅燒保溫，冷卻至室溫，粉磨，過(guò)篩，制得氧化鈣粉；(2)電石渣的活化按上一步制得的氧化鈣粉用熱水消解，強(qiáng)力攪拌后，陳化，得到活化渣；(3)動(dòng)態(tài)水熱合成按CaO和SiO2摩爾比0.95～1.1∶1，固相與水的質(zhì)量比20～60∶1的比例，將消解陳化后的活化渣、硅灰或200～800目的石英砂、和水加入反應(yīng)釜，充分?jǐn)嚢杌靹蚝?，?～2℃/min的速度升溫，加壓，保溫進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，制備硬硅鈣石活性料漿；(4)成型干燥采用玻璃纖維或耐火纖維等增強(qiáng)纖維材料，將第三步制得的活性料漿與1％～15％玻璃纖維或1％～15％耐火纖維混合均勻，注入成型模具，加壓成型，脫模烘干；(5)涂憎水劑按水∶甲基硅醇＝1～10的配比調(diào)和憎水劑后，涂刷于樣品的表面，烘干即制得成品。
第一步中，煅燒溫度為500～1000℃，保溫時(shí)間1～4h，氧化鈣粉細(xì)度為過(guò)200目篩。
第二步中，用來(lái)消解的熱水溫度為50～100℃，攪拌時(shí)間為10～60min。
第三步中，升溫階段攪拌速度100～500r/min，保溫階段攪拌速度50～100r/min，溫度保持在200～240℃，保溫時(shí)間6～10h；加壓壓力至1.9～3.0MPa。
第四步中，烘干溫度為50～150℃。
本發(fā)明提供的這種硬硅鈣石隔熱材料，將電石渣作為鈣質(zhì)原料，解決了開(kāi)采大量石灰石對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞；使使用電石企業(yè)存在的電石渣作為廢渣排放的問(wèn)題得到了有效的改善，解決了電石渣排放帶來(lái)的二次污染，改善了企業(yè)的環(huán)境；另外，用電石渣的煅燒溫度只需500～600℃，而使用石灰作原料，需要用碳酸鈣經(jīng)高溫(≥1000℃)煅燒而成，可見(jiàn)本發(fā)明可節(jié)約能耗、降低硬硅鈣石硅酸鈣保溫材料的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明方法適用于以電石為原料加工各種產(chǎn)品的企業(yè)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1電石渣經(jīng)600℃煅燒保溫1h后冷卻至室溫，用90℃熱水消解并強(qiáng)力攪拌20min，密封陳化4d后按CaO和SiO2摩爾比1∶1，固相與水的質(zhì)量比40∶1的比例，與硅灰和水加入反應(yīng)釜，充分?jǐn)嚢杌靹蚝?，?℃/min的速度升溫至215℃，壓力至2.0MPa，保溫7h進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，以制備硬硅鈣石活性料漿。升溫階段攪拌速度200r/min，保溫階段攪拌速度60r/min。將制得的活性料漿與4％玻璃纖維混合均勻，注入成型模具，加壓成型，脫模烘干，烘干溫度為95℃；最后按水∶甲基硅醇＝8.0的配比調(diào)和憎水劑，涂刷于樣品的表面，烘干即可。得到制品的測(cè)試結(jié)果為容重＜118kg/m3；最高使用溫度1000℃；導(dǎo)熱系數(shù)＜0.0447W/m·K；抗壓強(qiáng)度＜0.55MPa；抗折強(qiáng)度＜0.25MPa。
實(shí)施例2電石渣經(jīng)600℃煅燒保溫1h后冷卻至室溫，用90℃熱水消解并強(qiáng)力攪拌20min，密封陳化4d后按CaO和SiO2摩爾比1∶1，固相與水的質(zhì)量比40∶1的比例，與400目石英砂和水加入反應(yīng)釜，充分?jǐn)嚢杌靹蚝?，?℃/min的速度升溫至215℃，壓力至2.0MPa，保溫7h進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，以制備硬硅鈣石活性料漿。升溫階段攪拌速度200r/min，保溫階段攪拌速度60r/min。將制得的活性料漿與4％玻璃纖維混合均勻，注入成型模具，加壓成型，脫模烘干，烘干溫度為95℃；最后按水∶甲基硅醇＝8.0的配比調(diào)和憎水劑，涂刷于樣品的表面，烘干即可。得到制品的測(cè)試結(jié)果為容重＜125kg/m3；最高使用溫度1000℃；導(dǎo)熱系數(shù)＜0.0452W/m·K；抗壓強(qiáng)度＜0.59MPa；抗折強(qiáng)度＜0.28MPa。
權(quán)利要求
1一種硬硅鈣石保溫隔熱材料，系將鈣質(zhì)原料、硅質(zhì)原料和水按一定比例混合，在不斷攪拌狀態(tài)下于高溫高壓下進(jìn)行反應(yīng)，形成由具有特殊結(jié)構(gòu)的二次粒子組成的活性料漿，然后再與增強(qiáng)纖維混合，經(jīng)壓濾成型，烘干得到的制品，其特征在于所用的鈣質(zhì)原料為電石渣。
2按照權(quán)利要求1所述的保溫隔熱材料，其特征在于用作硅質(zhì)原料的材料是硅灰或石英砂。
3按照權(quán)利要求1所述的保溫隔熱材料的制備方法，其特征包括(1)電石渣的預(yù)處理將經(jīng)過(guò)脫水后的電石渣煅燒保溫，冷卻至室溫，粉磨，過(guò)篩，制得氧化鈣粉；(2)電石渣的活化按上一步制得的氧化鈣粉用熱水消解，強(qiáng)力攪拌后，陳化，得到活化渣；(3)動(dòng)態(tài)水熱合成按CaO和SiO2摩爾比0.95～1.1∶1，固相與水的質(zhì)量比20～60∶1的比例，將消解陳化后的活化渣、硅灰或200～800目的石英砂、和水加入反應(yīng)釜，充分?jǐn)嚢杌靹蚝螅?～2℃/min的速度升溫，加壓，保溫進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，制備硬硅鈣石活性料漿；(4)成型干燥采用玻璃纖維或耐火纖維等增強(qiáng)纖維材料，將第三步制得的活性料漿與1％～15％玻璃纖維或1％～15％耐火纖維混合均勻，注入成型模具，加壓成型，脫模烘干，制得初產(chǎn)品；(5)涂憎水劑按水∶甲基硅醇＝1～10的配比調(diào)和憎水劑后，涂刷于初產(chǎn)品的表面，烘干即制得成品。
4按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于第一步中，煅燒溫度為500～1000℃，保溫時(shí)間1～4h，氧化鈣粉細(xì)度為過(guò)200目篩。
5按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于第二步中，用來(lái)消解的熱水溫度為50～100℃，攪拌時(shí)間為10～60min。
6按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于第三步中，升溫階段攪拌速度100～500r/min，保溫階段攪拌速度50～100r/min，溫度保持在200～240℃，保溫時(shí)間6～10h；加壓壓力至1.9～3.0MPa。
7按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于第四步中，烘干溫度50～150℃
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種硬硅鈣石保溫隔熱材料及其制備方法，該保溫隔熱材料所用的鈣質(zhì)原料為電石渣；制備方法包括以下五個(gè)工藝步驟(1)電石渣的預(yù)處理，制得氧化鈣粉；(2)電石渣的活化，得到活化渣；(3)動(dòng)態(tài)水熱合成，制備硬硅鈣石活性料漿；(4)成型干燥，制得初產(chǎn)品；(5)涂憎水劑，烘干即制得成品。本發(fā)明提供的這種硬硅鈣石隔熱材料，將電石渣作為鈣質(zhì)原料，解決了開(kāi)采大量石灰石對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞；使以電石為原材料的企業(yè)可以解決電石渣排放帶來(lái)的二次污染，改善企業(yè)的環(huán)境；另外，還可節(jié)約能耗、降低硬硅鈣石硅酸鈣保溫材料的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明方法適用于以電石為原料加工各種產(chǎn)品的企業(yè)。
文檔編號(hào)C04B14/38GK1958499SQ200610051239
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者曹建新, 偰南杰, 王杰, 劉飛 申請(qǐng)人:貴州省遵義堿廠, 貴州大學(xué)