專利名稱：一種利用粉煤灰制備泡沫陶瓷保溫板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用廢料制備建筑保溫材料的技術(shù)領(lǐng)域，特別是利用廢棄 粉煤灰制備泡沫陶瓷保溫板的方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的進步和工業(yè)的發(fā)展，人們對能源的需求不斷增加，但能源 資源極其有限，缺口不斷加大，開發(fā)新的清潔能源與節(jié)約用能是實現(xiàn)經(jīng)濟
可持續(xù)發(fā)展的必要步驟。我國建筑能耗占社會總能耗的28%左右，而且， 隨著房地產(chǎn)的不斷升溫，該比例也在逐年攀升(殷仲海.保溫隔熱材料在 建筑工程中的應(yīng)用[J].湖北教育學(xué)院學(xué)報，2005， 22 (2): 72-73)。因此， 必須重視保溫材料的生產(chǎn)和建筑的保溫工程，力求大幅度減少能源的消耗 量，從而緩解我國能源供需矛盾，并減少環(huán)境污染和溫室效應(yīng)。建筑中使 用的保溫隔熱材料品種繁多，其中使用最為普遍的保溫隔熱材料，無機材 料有膨脹珍珠巖、加氣混凝土、巖棉、玻璃棉等，有機材料有聚苯乙烯泡 沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等(王美君.建筑中最常用的保溫隔熱材料[J]. 磚瓦世界，2005 (1): 48)。其中無機材料有不燃、使用溫度寬、耐化學(xué) 腐蝕性較好等特點，有機材料有強度較高、吸水率較低、不透水性較佳等 特點。
泡沫陶瓷則是20世紀70年代發(fā)展起來的一種新型材料，由于它具有 氣孔率高、熱導(dǎo)率低、重量輕、硬度高、抗熱震、耐高溫、耐腐蝕及良好 的機械強度等優(yōu)良性能，可作為理想的建筑保溫隔熱材料。目前，制備泡 沬陶瓷的方法主要有粉末坯體發(fā)泡法和漿料發(fā)泡法(劉培生.多孔材料引論[M].清華大學(xué)出版社，2004年9月第一版)。粉末坯體發(fā)泡法是采用碳 酸藥、氫氧化鈣、硫酸鋁和雙氧水等發(fā)泡劑，制得生坯，再燒結(jié)獲得多孔 泡沫陶瓷的制備工藝；漿料發(fā)泡法是利用陶瓷懸浮液進行發(fā)泡，經(jīng)干燥脫 模再燒結(jié)的工藝。上述兩種方法工藝復(fù)雜，成本較高，不易連續(xù)制造大尺 寸的多孔泡沬陶瓷，使其用途受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種利用粉煤灰 制備泡沫陶瓷保溫板的方法，此方法不僅原料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、能 耗小，而且變廢為寶，可生產(chǎn)大尺寸泡沫陶瓷保溫板，具有顯著的經(jīng)濟與 環(huán)境效益。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
1) 首先，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨，然后分別過ioo 目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵，使粉煤灰 中FeA的含量低于O. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過篩
后鉀長石、高嶺土和氧化鈰按粉煤灰鉀長石高嶺土氧化鈰=(30
40%): (30 40%): (10 15%): (20 30%)的質(zhì)量百分比混合制成混合料 并將混合料放入球磨機中濕磨混勻，形成混合料漿；
3) 然后，將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，混合料漿的 入口溫度為120 300°C，干燥后的粉料裝入鋼制模具中，壓制成扁平狀坯 體；
4) 最后，將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中， 并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以5 15°C/min的加熱速度自室溫升溫至1150 1220°C,保溫l 3h，自然冷卻后取出，即得建筑用泡沫陶瓷保溫板。本發(fā)明步驟1)中的干磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球 和原料的質(zhì)量比為2 3: 1，分別研磨0.5 3h;
步驟2)中的濕磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合
料和水的質(zhì)量比為2 3: 1: 0.8，研磨時間為0.5 3h;
步驟3)鋼制模具的尺寸為200mmxl50mmx20mm，成型壓力為10 40MPa。
本發(fā)明的有益效果體1L在
(1) 本發(fā)明的主要原料是燃煤電廠排放的工業(yè)廢棄物，用粉煤灰制 備泡沬陶瓷保溫板不僅有助于節(jié)約天然資源，降低生產(chǎn)成本，而且有利于 環(huán)境保護。
(2) 粉煤灰原料主要為微米級球形顆粒，與天然礦物相比，原料無 需使用大功率破碎機破碎，且混料均勻；同時，粉煤灰中存在大量的空心 微珠及蜂窩狀體，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫特性。
(3) 選用低毒性、高活性的稀土氧化物氧化鈰作為發(fā)泡劑，能降低 泡沬陶瓷的燒結(jié)溫度，減少能耗，有利于工業(yè)化大生產(chǎn)。
(4) 制備的泡沫陶瓷保溫板不僅氣孔均勻，孔隙度可調(diào)，而且具有 質(zhì)輕、高強度、低熱導(dǎo)率(0.1 0.15W/(m2xk))、耐高溫等優(yōu)良特性。
(5) 制備工藝簡單，可連續(xù)制成大尺寸的泡沫陶瓷保溫板。
具體實施例方式
實施例l:
1)首先，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2: 1，分別研磨lh然后分 別過100目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過篩 后鉀長石、高嶺土和氧化鈰按粉煤灰鉀長石高嶺土氧化鈰=30%: 35%: 10%: 25%的質(zhì)量百分比混合制成混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混 勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2: 1: 0.8，研磨1. 5h形成混合料漿；
3) 然后，將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，混合料漿的 入口溫度為150°C，干燥后的粉料裝入200mmxl50咖x20mm的鋼制模具中， 經(jīng)手動壓機在壓力為15MPa下壓制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中， 并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以5TVmin的加熱速度自室溫升溫至120(TC，保 溫3h，自然冷卻后取出，即得建筑用泡沫陶瓷保溫板。
實施例2:
1) 首先，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為3: 1，分別研磨3h然后分 別過100目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵， 使粉煤灰中FeA的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過篩
后鉀長石、高嶺土和氧化鈰按粉煤灰鉀長石高嶺土氧化鈰=40%: 30%: 10%: 20%的質(zhì)量百分比混合制成混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混 勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2. 3: 1- 0.8，研磨3h形成混合料漿；
3) 然后，將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，混合料漿的 入口溫度為200°C，干燥后的粉料裝入200mmxl50mmx20腿的鋼制模具中， 經(jīng)手動壓機在壓力為lOMPa下壓制成扁平狀坯體；4)最后，將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中， 并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以10°C/min的加熱速度自室溫升溫至1150°C， 保溫2h，自然冷卻后取出，即得建筑用泡沬陶瓷保溫板。
實施例3:
1) 首先，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2.5: 1,分別研磨2h然后 分別過100目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵， 使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過篩 后鉀長石、高嶺土和氧化鈰按粉煤灰鉀長石高嶺土氧化鈰=30%: 40%: 10%: 20%的質(zhì)量百分比混合制成混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混 勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2. 1: 1: 0.8,研磨0. 5h形成混合料漿；
3) 然后，將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，混合料漿的 入口溫度為120°C，干燥后的粉料裝入200咖xl50咖x20mm的鋼制模具中， 經(jīng)手動壓機在壓力為20MPa下壓制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中， 并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以8tVmin的加熱速度自室溫升溫至118(TC,保 溫lh,自然冷卻后取出，即得建筑用泡沫陶瓷保溫板。
實施例4:
1)首先，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2. 3: 1，分別研磨0.5h然 后分別過100目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除 鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過篩 后鉀長石、高嶺土和氧化鈰按粉煤灰鉀長石高嶺土氧化鈰=35%: 30%: 15%: 20%的質(zhì)量百分比混合制成混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混 勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2. 8: 1: 0.8,研磨2. 5h形成混合料漿；
3) 然后，將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，混合料漿的 入口溫度為230°C，干燥后的粉料裝入200mmxl50咖x20mm的鋼制模具中， 經(jīng)手動壓機在壓力為30MPa下壓制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中， 并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以12°C/min的加熱速度自室溫升溫至1220°C， 保溫1.5h，自然冷卻后取出，即得建筑用泡沫陶瓷保溫板。
實施例5:
1) 首先，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2.8: 1，分別研磨2.5h然 后分別過100目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除 鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過篩
后鉀長石、高嶺土和氧化鈰按粉煤灰鉀長石高嶺土氧化鈰=30%: 30%: 10%: 30%的質(zhì)量百分比混合制成混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混 勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合料和水的質(zhì)量比為3: 1: 0.8，研磨2h形成混合料槳；
3) 然后，將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，混合料漿的
入口溫度為270°C，干燥后的粉料裝入200mmxl50mmx20mm的鋼制模具中， 經(jīng)手動壓機在壓力為40MPa下壓制成扁平狀坯體；4)最后，將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中， 并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以15°C/min的加熱速度自室溫升溫至1160°C， 保溫2.5h，自然冷卻后取出，即得建筑用泡沫陶瓷保溫板。
實施例6:
1) 首先，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2.1: 1，分別研磨1.5h然 后分別過100目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除 鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過篩 后鉀長石、高嶺土和氧化鈰按粉煤灰鉀長石高嶺土氧化鈰=33%: 32%: 13%: 22%的質(zhì)量百分比混合制成混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混 勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2. 5: 1: 0.8，研磨lh形成混合料漿；
3) 然后，將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，混合料漿的 入口溫度為300°C，干燥后的粉料裝入200mmxl50咖x20mm的鋼制模具中， 經(jīng)手動壓機在壓力為26MPa下壓制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中， 并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以lrC/min的加熱速度自室溫升溫至1210°C， 保溫2h，自然冷卻后取出，即得建筑用泡沫陶瓷保溫板。
權(quán)利要求
1、一種利用粉煤灰制備泡沫陶瓷保溫板的方法，其特征在于1)首先，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨，然后分別過100目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；2)其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過篩后鉀長石、高嶺土和氧化鈰按粉煤灰∶鉀長石∶高嶺土∶氧化鈰＝(30～40％)∶(30～40％)∶(10～15％)∶(20～30％)的質(zhì)量百分比混合制成混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混勻，形成混合料漿；3)然后，將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，混合料漿的入口溫度為120～300℃，干燥后的粉料裝入鋼制模具中，壓制成扁平狀坯體；4)最后，將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以5～15℃/min的加熱速度自室溫升溫至1150～1220℃，保溫1～3h，自然冷卻后取出，即得建筑用泡沫陶瓷保溫板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粉煤灰制備泡沫陶瓷保溫板的方法， 其特征在于所說的步驟1)中的干磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)， 控制磨球和原料的質(zhì)量比為2 3: 1，分別研磨0.5 3h。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粉煤灰制備泡沫陶瓷保溫板的方法， 其特征在于所說的步驟2)中的濕磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)， 控制磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2 3: 1: 0.8，研磨時間為0.5 3h。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粉煤灰制備泡沫陶瓷保溫板的方法， 其特征在于所說的步驟3)鋼制模具的尺寸為200mmxl50咖x20mm，成型 壓力為10 40MPa。
全文摘要
一種利用粉煤灰制備泡沫陶瓷保溫板的方法，將粉煤灰和鉀長石分別放入球磨機中干磨過100目篩，將過篩后的粉煤灰除鐵，取除鐵后的粉煤灰、干磨過篩后鉀長石、高嶺土和氧化鈰放入球磨機中濕磨混勻，形成混合料漿；將混合料漿采用壓力式噴霧造粒干燥機干燥，干燥后的粉料裝入鋼制模具中，壓制成扁平狀坯體；將壓制的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)燒結(jié)后自然冷卻即得建筑用泡沫陶瓷保溫板。用粉煤灰制備泡沫陶瓷保溫板不僅有助于節(jié)約天然資源，降低生產(chǎn)成本，而且有利于環(huán)境保護。粉煤灰中存在大量的空心微珠及蜂窩狀體，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫特性。氧化鈰作為發(fā)泡劑，能降低泡沫陶瓷的燒結(jié)溫度，減少能耗。
文檔編號C04B38/02GK101597178SQ20091002317
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 李穎華, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)