一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法
【專利摘要】一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，包括以下步驟：將釩尾礦粉、聚丙烯纖維、粉煤灰、普通硅酸鹽水泥、硬脂酸鈣以及三乙醇胺分散到水中，得到未發(fā)泡料漿；然后向未發(fā)泡料漿中加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，然后將得到的預發(fā)泡料漿澆注成型，再經(jīng)保養(yǎng)、脫模、切割，即得摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料。本發(fā)明制備的建筑保溫材料傳熱能力可比普通墻體下降100%以上，可使墻體的總厚度和總重量都降低60%以上，解決目前住宅產(chǎn)業(yè)化的墻體材料安裝不便的瓶頸問題。本發(fā)明控制雙氧水的摻量及攪拌時間和強度來控制發(fā)泡效果，同時降低其導熱系數(shù)、增強保溫效果，并用早強劑、速凝劑作為防塌劑以減少廢品率，制備出新型摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料。
【專利說明】一種摻釩尾礦無機泡沬建筑保溫材料的制備方法
【【技術領域】】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑材料的制備方法，特別涉及一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法。
【【背景技術】】
[0002]目前，國內(nèi)外常用的建筑保溫材料分為有機質(zhì)和無機質(zhì)兩種。有機質(zhì)建筑保溫材料有聚苯乙烯泡沫塑料(EPS、XPS)、聚氨酯硬質(zhì)泡沫體(PU)等，其優(yōu)點是質(zhì)輕、保溫、隔熱、防水。但這些有機泡沫材料易老化，不能與建筑物同壽命，在建筑物使用期內(nèi)，需要多次更換保溫層。此外EPS、XPS、PU等都是高分子有機材料，具有易燃、不耐高溫、燃燒速度快，同時產(chǎn)生大量的有毒氣體等缺陷，存在很大的火災隱患。[0003]專利CN102040362A《利用廢棄水泥砂漿的泡沫混凝土材料、混凝土及制備方法》涉及一種利用廢棄水泥砂漿制作泡沫混凝土材料、混凝土及制備方法，所述泡沫混凝土材料包括:廢棄水泥砂漿、水泥、木膠粉、石膏、熟石灰、發(fā)泡劑泡沫。專利CN102491699A《一種復合裝飾泡沫混凝土砌塊及其制作方法》提供了一種復合裝飾泡沫混凝土砌塊及其制作方法，包括泡沫混凝土砌塊本體，所述泡沫混凝土砌塊本體的至少一個側壁復合有裝飾面板；裝飾面板與泡沫混凝土砌塊復合為一體。專利CN102501299A《一種泡沫混凝土保溫砌塊的制備方法》公開了一種泡沫混凝土保溫砌塊的制備方法，其制備工藝為:用發(fā)泡機將發(fā)泡劑用機械方式充分發(fā)泡，并與水泥漿均勻混合，然后經(jīng)過泵送系統(tǒng)將泡沫混凝土輸送到模具進行大塊澆筑；將大塊泡沫混凝土切割成符合尺寸要求的小塊泡沫混凝土 ；在成品模具內(nèi)部對此放置成型的泡沫混凝土塊，在模具中灌入混凝土，壓振成型后撤掉成品模具，得到成型砌塊；將上述的成型砌塊放置一段時間后得到成品。
[0004]目前，市場上的無機類建筑保溫材料主要包括膨脹珍珠巖類、加氣混凝土砌塊、硫鋁硅酸鹽無機保溫板等，該類材料最大的優(yōu)點就是防火能力強，但是由于其容重、導熱系數(shù)均偏高，不利于大面積推廣。另外由于生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥需排放大量的CO2及其他污染物，大量使用普通硅酸鹽水泥必然導致泡沫混凝土材料的環(huán)保性能大打折扣。
[0005]總而言之，如何解決保溫材料的保溫、防火、成本、環(huán)保之間的矛盾，是我們亟待解決的問題。因此，發(fā)展新型保溫材料不但前景廣闊，而且勢在必行。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供了一種無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，該方法成本低，易于推廣，且制備的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料強度高、質(zhì)輕、保溫隔熱、防火能力強，而且耐久性好、使用壽命長以及綠色環(huán)保。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0008]一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009]I)將釩尾礦、高爐水淬礦渣及配料烘干至含水率< 1%，備用；其中，配料是指粉煤灰、脫硫石膏以及水泥熟料、普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥或輕燒的鋁土礦尾礦中的一種或幾種的混合體；
[0010]2)將固體廢棄物M磨細至比表面積為300m2/kg-2200m2/kg，其中，固體廢棄物M包括高爐水淬礦渣和配料，高爐水淬礦渣占固體廢棄物M質(zhì)量的1-90%，配料占固體廢棄物M質(zhì)量的10-99% ；
[0011]3)將釩尾礦采用粉磨至比表面積為400m2/kg-1500m2/kg ;按質(zhì)量百分數(shù)將20-60%的釩尾礦、1-10%的外加劑與30-79%的固體廢棄物M混合均勻，得到膠凝材料N，其中，外加劑為速凝劑、早強劑及增強劑中的一種或幾種的混合物；
[0012]4)按質(zhì)量比為聚丙烯纖維:膠凝材料N:三乙醇胺:珍珠巖:硬脂酸鈣=(0.2-0.6):40:(0.3-0.6): (1.5~3): (0.3-0.6)，將聚丙烯纖維、膠凝材料N、三乙醇胺、珍珠巖、硬脂酸鈣分散到水中并攪拌均勻，得到未發(fā)泡料漿S ；
[0013]5)向未發(fā)泡料漿S中加入質(zhì)量濃度為25%_50%的雙氧水后，攪拌，得到預發(fā)泡料漿，然后將得到的預發(fā)泡料漿澆注成型，再經(jīng)保養(yǎng)、脫模、切割，即得摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料；其中，雙氧水與未發(fā)泡料漿S中膠凝材料N的質(zhì)量比為(3~12):100。
[0014]本發(fā)明進一步改進在于:步驟2)中，采用球磨機、砂磨機、氣流磨、破碎機中的一種或者幾種將固體廢棄物M磨細。
[0015]本發(fā)明進一步改進在于:步驟3)中膠凝材料N的制備方法為:將釩尾礦、粉煤灰、脫硫石膏與水泥熟料、普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、輕燒的鋁土礦尾礦或高爐水淬礦渣中的一種或幾種粉磨，然后摻入外加劑，制備膠凝材料，其中，外加劑為速凝劑、早強劑及增強劑中的一種或幾種的混合物。
[0016]本發(fā)明進一步改進在于:步驟4)中，首先，將聚丙烯纖維分散到水中，并攪拌均勻，然后依次膠凝材料N，最后依次加入外加劑和三乙醇胺攪拌均勻。
[0017]本發(fā)明進一步改進在于:步驟4)中，水為自來水，或三級以上自然地表水體中的水，或相當于自來水質(zhì)量的地下水，或污水經(jīng)深度處理后達到三級地表水質(zhì)量的中水。
[0018]本發(fā)明進一步改進在于:步驟4)中,聚丙烯纖維的長度為3mm、6mm、9mm、12mm中的一種或幾種。
[0019]本發(fā)明進一步改進在于:步驟5)中，向未發(fā)泡料漿S中加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水后，攪拌4-12s。
[0020]本發(fā)明進一步改進在于:步驟5)中，將澆注滿的模具刮平后送入養(yǎng)護室，養(yǎng)護溫度為50-99°C，濕度為90-100%，養(yǎng)護時間為6_24小時。
[0021]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]1、本發(fā)明選用雙氧水作為發(fā)泡劑，當雙氧水加入未發(fā)泡的料漿中后，立刻在未發(fā)泡料漿中放出氣體，形成較小的氣泡，隨著反應的進行，越來越多的氣泡產(chǎn)生，雙氧水周圍及小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生氣體壓力，此壓力直接作用在所形成的料漿上，當氣體壓力引起的切應力大于料漿極限切應力時，這些氣泡尺寸增大，加入雙氧水的未發(fā)泡料漿就開始膨脹，直至發(fā)泡完成，從而制得無機泡沫建筑保溫材料，由于雙氧水分解所形成的孔隙球型封閉且孔徑分布均勻，細小的氣孔可減少應力集中，提高最終制成的無機泡沫建筑保溫材料的不透氣性；
[0023]2、本發(fā)明在制備摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的時候，還通過改變攪拌時間和攪拌強度來控制雙氧水的分解速度，從而控制無機泡沫建筑保溫材料中氣泡的大小和孔隙率，得到的無機泡沫建筑保溫材料具有尺寸均勻的氣泡和孔隙率，在保持泡沫保溫材料強度的同時降低導熱系數(shù)，具有一定的表觀密度和較好的保溫效果；
[0024]3、本發(fā)明為了增加最終制得的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的強度，還加入了聚丙烯纖維作為增強劑，使聚丙烯纖維與水泥形成互穿網(wǎng)絡交織結構，增加泡沫的韌性，減少其缺陷的存在，降低內(nèi)部裂縫的應力集中系數(shù)，有效提高其抗裂性，因此，本發(fā)明得到的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料耐久性好、使用壽命長；
[0025]4、本發(fā)明中的珍珠巖在發(fā)泡料漿中主要起到了支撐、骨架的作用，可防止得到的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料在發(fā)泡過程中的塌陷；
[0026]5、本發(fā)明加入的三乙醇胺是一種水與膠凝材料反應的滲透劑和反應促進劑，可減少20%的膠凝材料用量，并使產(chǎn)品在較低密度下抗壓強度大大提高。另外，本發(fā)明的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料，制備方法簡單，生產(chǎn)成本低，且綠色環(huán)保。
【【具體實施方式】】
[0027]下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0028]本發(fā)明一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，包括以下步驟:
[0029]I)將釩尾礦、高爐水淬礦渣及配料烘干至含水率< 1%，備用；其中，配料是指粉煤灰、脫硫石膏以及水泥熟料、普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥或輕燒的鋁土礦尾礦中的一種或幾種的混合體；
[0030]2)將具有火山灰活性和粉末活性的固體廢棄物M磨細至比表面積為300m2/kg-2200m2/kg，其中，固體廢棄物M包括高爐水淬礦渣和配料，高爐水淬礦渣占固體廢棄物M質(zhì)量的1_90%，配料占固體廢棄物M質(zhì)量的10-99% ；
[0031]3)將釩尾礦采用粉磨至比表面積為400m2/kg-1500m2/kg ;按質(zhì)量百分數(shù)將20_60%的釩尾礦、1-10%的外加劑與30-79%的固體廢棄物M混合均勻，得到膠凝材料N，其中，外加劑為速凝劑、早強劑及增強劑中的一種或幾種的混合物；
[0032]4)按質(zhì)量比為聚丙烯纖維:膠凝材料N:三乙醇胺:珍珠巖:硬脂酸鈣=(0.2-0.6):40:(0.3-0.6): (1.5~3): (0.3-0.6)，將聚丙烯纖維、膠凝材料N、三乙醇胺、珍珠巖、硬脂酸鈣分散到水中并攪拌均勻，得到未發(fā)泡料漿S ；
[0033]5)向未發(fā)泡料漿S中加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水后，攪拌，得到預發(fā)泡料漿，然后將得到的預發(fā)泡料漿澆注成型，再經(jīng)保養(yǎng)、脫模、切割，即得摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料；其中，雙氧水與未發(fā)泡料漿S中膠凝材料N的質(zhì)量比為(3~12):100。
[0034]本發(fā)明具體實施例如下:
[0035]實施例1:
[0036]將0.20kg的聚丙烯纖維分散到40kg水中，攪拌約30s使其分散均勻；然后加入40kg的膠凝材料,攪拌Imin使其混合均勻；再依次加入0.44kg的硬脂酸鈣、2kg的珍珠巖以及0.20kg的三乙醇胺并攪拌30s使其混合均勻，得到未發(fā)泡料漿；向未發(fā)泡漿料中加入
2.1Okg質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，攪拌6s，得到預發(fā)泡料漿；將得到的預發(fā)泡料漿澆注成型，再依次經(jīng)保養(yǎng)、脫模和切割，即得孔隙率為92%的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料。
[0037]實施例2:
[0038] 向40kg水中加入0.20kg聚丙烯纖維,攪拌約30s使其分散均勻；再加入40kg膠凝材料，攪拌約Imin,混合均勻后,再依次加入0.44kg硬脂酸|丐、2.5kg珍珠巖以及0.22kg三乙醇胺并攪拌約使其混合均勻30s，得到未發(fā)泡料漿；再向未發(fā)泡漿料中加入2.1Okg質(zhì)量濃度為30%雙氧水，攪拌約8s，得到預發(fā)泡料漿；將得到的預發(fā)泡料漿澆注成型，再依次經(jīng)保養(yǎng)、脫模和切割，即得孔隙率為91%的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料。
[0039]實施例3:
[0040]向40kg水中加入0.20kg聚丙烯纖維，并攪拌約30s使其分散均勻；然后加入30kg膠凝材料，攪拌約Imin,混合均勻后,再依次加入0.44kg硬脂酸H3kg珍珠巖以及0.20kg三乙醇胺并攪拌約30s，得到未發(fā)泡料漿；再向未發(fā)泡漿料中加入2.1Okg質(zhì)量濃度為30%雙氧水，攪拌約8s，得到預發(fā)泡料漿；將得到的預發(fā)泡料漿澆注成型，再經(jīng)保養(yǎng)、脫模、切割等，即得孔隙率為90.5%的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料。
[0041]實施例4:
[0042] 向40kg水中加入0.20kg聚丙烯纖維，攪拌約30s使其分散均勻；再加入25kg的膠凝材料，攪拌約lmin，混合均勻后；再依次加入0.44kg硬脂酸鈣、2.60kg珍珠巖以及
0.20kg三乙醇胺并攪拌約30s，得到未發(fā)泡料漿；再向未發(fā)泡漿料中加入2.1Okg質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，攪拌約6s，得到預發(fā)泡料漿；將得到的預發(fā)泡料漿澆注成型，再依次經(jīng)保養(yǎng)、脫模和切割，即得孔隙率為91.2%的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料。
[0043]本發(fā)明主要機理如下:
[0044]膠凝材料內(nèi)部含有不同尺度的初始微裂縫、孔隙和缺陷，在施加外力荷載時，這些部位產(chǎn)生比較大的應力會引起裂縫的擴展，最終導致結構破壞。為了增加膠凝材料的強度，向料漿中加入聚丙烯纖維(PP纖維)，使其與無機物形成互穿網(wǎng)絡交織結構，增加泡沫的韌性，減少其缺陷的存在，降低內(nèi)部裂縫的應力集中系數(shù)，有效提高其抗裂性。
[0045]本發(fā)明加入的三乙醇胺是一種水與膠凝材料反應的滲透劑和反應促進劑，使水泥和水能夠充分反應，通過加入三乙醇胺可減少20%的膠凝材料用量，并使產(chǎn)品在較低密度下抗壓強度大大提高。
[0046]本發(fā)明通過控制三乙醇胺與膠凝材料的質(zhì)量比在(I~1.2):200，這樣三乙醇胺就能促進水與膠凝材料充分接觸并發(fā)生反應，進而有效提高摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的強度。
[0047]本發(fā)明還通過控制珍珠巖與膠凝材料的質(zhì)量比在(I~1.5):20來防止發(fā)泡過程中的塌陷，其中，發(fā)泡料漿中的珍珠巖主要起支撐、骨架的作用，可防止保溫材料的塌陷。
[0048]本發(fā)明以珍珠巖作為防塌劑，三乙醇胺作滲透劑和反應促進劑，聚丙烯纖維作為增強劑，因此，與傳統(tǒng)的保溫材料相比，本發(fā)明制成的摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料在保持普通建筑材料特點的同時，不但強度高、質(zhì)輕、保溫隔熱、防火能力強，而且耐久性好、使用壽命長、綠色環(huán)保，便于推廣使用。
【權利要求】
1.一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將釩尾礦、高爐水淬礦渣及配料烘干至含水率<1%，備用；其中，配料是指粉煤灰、脫硫石膏以及水泥熟料、普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥或輕燒的鋁土礦尾礦中的一種或幾種的混合體； 2)將固體廢棄物M磨細至比表面積為300m2/kg-2200m2/kg，其中，固體廢棄物M包括高爐水淬礦渣和配料，高爐水淬礦渣占固體廢棄物M質(zhì)量的1-90%，配料占固體廢棄物M質(zhì)量的 10-99% ； 3)將釩尾礦粉磨至比表面積為400m2/kg-1500m2/kg;按質(zhì)量百分數(shù)將20-60%的釩尾礦、1-10%的外加劑與30-79%的固體廢棄物M混合均勻，得到膠凝材料N，其中，外加劑為速凝劑、早強劑及增強劑中的一種或幾種的混合物； 4)按質(zhì)量比為聚丙烯纖維:膠凝材料N:三乙醇胺:珍珠巖:硬脂酸鈣=(0.2-0.6):40:(0.3-0.6):(1.5~3):(0.3-0.6)，將聚丙烯纖維、膠凝材料N、三乙醇胺、珍珠巖、硬脂酸鈣分散到水中并攪拌均勻，得到未發(fā)泡料漿S ； 5)向未發(fā)泡料漿S中加入質(zhì)量濃度為25%-50%的雙氧水后，攪拌，得到預發(fā)泡料漿，然后將得到的預發(fā)泡料漿澆注成型，再經(jīng)保養(yǎng)、脫模、切割，即得摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料；其中，雙氧水與未發(fā)泡料漿S中膠凝材料N的質(zhì)量比為(3~12):100。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，其特征在于:步驟2)中，采用球磨機、砂磨機、氣流磨、破碎機中的一種或者幾種將固體廢棄物M磨細。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，其特征在于:步驟3)中膠凝材料N的制備方法為:將釩尾礦、粉煤灰、脫硫石膏與水泥熟料、普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、輕燒的鋁土礦尾礦或高爐水淬礦渣中的一種或幾種粉磨，然后摻入外加劑，制備膠凝材料，其中，外加劑為速凝劑、早強劑及增強劑中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，其特征在于:步驟4)中，首先，將聚丙烯纖維分散到水中，并攪拌均勻，然后依次膠凝材料N，最后依次加入外加劑和三乙醇胺攪拌均勻。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，其特征在于:步驟4)中，水為自來水，或三級以上自然地表水體中的水，或相當于自來水質(zhì)量的地下水，或污水經(jīng)深度處理后達到三級地表水質(zhì)量的中水。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，其特征在于:步驟4)中，聚丙烯纖維的長度為3mm、6mm、9mm、12mm中的一種或幾種。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，其特征在于:步驟5)中，向未發(fā)泡料漿S中加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水后，攪拌4-12s。
8.據(jù)權利要求1所述的一種摻釩尾礦無機泡沫建筑保溫材料的制備方法，其特征在于:步驟5)中，將澆注滿的模具刮平后送入養(yǎng)護室，養(yǎng)護溫度為50-99°C，濕度為90-100%，養(yǎng)護時間為6-24小時。
【文檔編號】C04B38/02GK103951361SQ201410150819
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】周春生, 崔孝煒, 狄燕清, 李春, 郭家林, 王之宇, 莊肅凱 申請人:商洛學院