本發(fā)明涉及一種多孔保溫材料的制造方法，特別涉及一種利用玄武巖制備多孔保溫材料的制備方法。
背景技術：
玄武巖是在開采、分選礦石之后排放的、且暫時不能被利用的固體或粉狀廢料，包括玄武巖尾礦和選廠尾礦，其中礦山尾礦包括己經開采出的伴生圍巖和中途剔除的低品位礦石；選廠尾礦包括采用一定工藝，機械洗選礦石之后排放的礦物廢料(尾礦)，這些尾礦用管道輸送至尾礦庫存放。為此，大量農田和林地被占用，生態(tài)收到破壞，難以恢復。
我國玄武巖礦中的化學成分主要包括：二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂和氧化鉀等，這些氧化物的總量占整個玄武巖礦氧化物成分的96wt％以上，以上成分大多數(shù)為制備建筑用多孔保溫玻璃材料(泡沫玻璃)時可以利用的氧化物。
據(jù)調查，目前建筑保溫材料主要有以下幾種，各有不同的優(yōu)缺點：
(1)有機保溫材料：典型代表為聚苯乙烯泡沫保溫板(XPS)，市場占有量逐漸減少，其主要優(yōu)點是表觀密度小，導熱系數(shù)小隔音效果好，但是熱穩(wěn)定性差，易燃且釋放有毒氣體，如央視大火、上海大火等事故都與易燃保溫材料有關。
(2)改性保溫材料：典型代表改性酌醒或硬泡聚氨醋，市場占有率逐年增加，主要優(yōu)點是密度小，導熱系數(shù)小，吸水率小，防火性能略有改善，但熱穩(wěn)定性較差，燃燒試驗體積變形甚至產生熔滴，易釋放有毒氣體(CO)，不利推廣。
(3)無機保溫材料：典型代表為巖棉或發(fā)泡水泥保溫材料，市場占有率較小，主要優(yōu)點無毒無害，防火性能好，耐候性好，價格便宜，但是導熱系數(shù)高，保溫效果差，吸水率高，質量重，不易施工。目前新興的泡沫玻璃保溫材料能夠有效的解決這些缺點，不僅很好的滿足了保溫隔熱、防火的要求，而且密度小，質量輕，易于施工。
專利CN104177120 A提供了一種低成本輕質粉煤灰多孔保溫材料的制備方法，將預處理過的粉煤灰、廢玻璃粉、粘士、水和增稠劑加入球磨機中混料，加入發(fā)泡劑發(fā)泡，注漿，脫模干燥，燒結，防水處理制得多孔保溫材料。以這種方法制備多孔保溫材料，可以變廢為寶，保護環(huán)境，但制品強度較低。專利CN101638918 A提供了一種以鐵尾礦和天然原料頁巖為主要原料，添加增韌劑，助溶劑和發(fā)泡劑利用傳統(tǒng)窯爐燒結工藝制備保溫材料的方法，專利CN102167618A提供了一種粉煤灰一鐵尾礦基多孔保溫材料及其制備方法，它由粉狀固體廢棄物、粘結劑、助熔增韌劑和復合發(fā)泡劑混合而成，但其均存在著傳熱不均勻、發(fā)泡氣孔尺寸分布差異大，密度高，保溫性能差的問題，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產；鐵尾礦使用量所占的比例低，僅達到10-40％，尚需使用其他天然原料如頁巖等，鐵尾礦利用率低，不利于鐵尾礦的大量、規(guī)模化利用。專利CN102515828 A提供了一種利用鐵礦圍巖和鐵尾礦制備多孔保溫材料的制備方法，將鐵尾礦粉、鐵礦圍巖粉、發(fā)泡劑、助溶劑、穩(wěn)泡劑混合均勻后加水混磨成料漿微波假燒、降溫制得保溫材料。該方法制得的多孔保溫材料密度大，尾礦粒度要小于100μm，操作難度大，不易工廠化生產。
專利CN104355546A提供了一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料制備泡沫玻璃的方法，將分別得到的玄武巖玻璃熟料粉和CRT屏玻璃粉研磨混合，并將發(fā)泡劑、添加劑按比例混合，經裝模、燒成、退火工序得到泡沫玻璃，所得泡沫玻璃密度小、強度高、孔隙率高，可作為保溫與隔音材料來應用，但是該方法制備的泡沫玻璃需要先將玄武巖礦粉與少量石英、純堿混合，在1450-1520℃熔融后水淬，經干燥、球磨得到玄武巖破璃熟料粉，才能與其他原料混合制得泡沫玻璃，原料所需粒度小，工序復雜，能耗高，不適于工廠化生產。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種利用玄武巖生產多孔保溫材料的方法；本發(fā)明制備多孔保溫材料發(fā)泡溫度較低，工藝簡單；按照本發(fā)明制備方法制得的保溫材料機械強度高，氣孔均勻，吸水率低、導熱系數(shù)小，保溫隔熱效果良好，質量輕，施工方便。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
1)首先，將玄武巖破碎成小于2mm的玄武巖顆粒，然后，將去除電子槍后的廢陰極射線管的玻璃表面進行清洗，并去除熒光涂層和柵網(wǎng)，分揀出屏玻璃破碎成小于2mm的屏玻璃顆粒；
2)然后，按質量分數(shù)將65～95％的玄武巖顆粒，0～30％的屏玻璃顆粒，0.5～2％的碳酸鈣，0.5～2％的碳化硅，0.01～3％的氧化錳，0.5～8％的碳酸鎂和0.01～15％的硅酸鈉放入球磨機中球磨至150目得混合均勻的配合料；
3)最后，將混合均勻的配合料裝入模具中，以8℃/分鐘的升溫速率從室溫升至600℃并保溫20～60分鐘；再以5～8℃/分鐘的升溫速率自600℃升至1000～1150℃并保溫20～40分鐘進行發(fā)泡后，以20℃/分鐘的冷卻速率將其冷卻至650℃，并保溫20～60分鐘；再以1℃/分鐘的速率降溫退火至室溫即得到玄武巖多孔保溫材料。
所述的步驟1)的破碎采用鄂式破碎機。
所述的碳酸鈣，碳化硅，二氧化錳由化學純的CaCO3，SiC，MnO2引入，粒度大于600目標準篩。
所述的碳酸鎂，硅酸鈉，由化學純的MgCO3，Na2SiO4引入，粒度大于200目標準篩。
所述的模具為莫來石，使用時表面鋪耐火度大于1300℃的陶瓷纖維紙。
本發(fā)明所用玄武巖中玻璃相SiO2含量較高，屬于硅酸鹽材料，適合生產高強度的多孔絕熱材料。同時，玄武巖自身鐵在加入所選擇的添加劑后，在高溫發(fā)泡后試樣自然顯示為黑色，復合保溫材料的顏色要求。通過添加一定量的廢棄屏玻璃大大改善了玄武巖發(fā)泡的均勻性，并通過所加添加劑增強了退火過程中結晶相的生成。本發(fā)明所制得的多孔保溫材料，其內部存在大量的封閉氣孔，幾乎不存在連通氣孔，在這些氣孔中，被包裹的氣體不產生對流，減少了溫度的傳導、輻射、擴散，熱能在氣孔中逐漸減弱，達到隔熱、保溫、防潮和隔音的效果，可作為墻體、管道、隧道工程等的保溫與防潮材料來應用。
本發(fā)明不但有利于廢物利用，保護環(huán)境，而且制備高強度多孔材料發(fā)泡溫度低，直接以玄武巖為主要原料，制備工藝簡單，制得的多孔保溫材料結構強度高、吸水率低、密度小、導熱系數(shù)低。本發(fā)明可以有效地降低發(fā)泡多孔材料的生產成本，保護環(huán)境，變廢為寶，具有明顯的經濟效益和環(huán)保效益。
具體實施方式
實施例1：
1)首先，將玄武巖采用鄂式破碎機破碎成小于2mm的玄武巖顆粒，然后，將去除電子槍后的廢陰極射線管的玻璃表面進行清洗，并去除熒光涂層和柵網(wǎng)，分揀出屏玻璃破碎成小于2mm的屏玻璃顆粒；
2)然后，按質量分數(shù)將65％的玄武巖顆粒，25％的屏玻璃顆粒，1％的碳酸鈣，1.5％的碳化硅，2％的氧化錳，0.5％的碳酸鎂和5％的硅酸鈉放入球磨機中球磨至150目得混合均勻的配合料；
3)最后，將混合均勻的配合料裝入模具中，以8℃/分鐘的升溫速率從室溫升至600℃并保溫20分鐘；再:5℃/分鐘的升溫速率自600℃升至1080℃并保溫35分鐘進行發(fā)泡后，以20℃/分鐘的冷卻速率將其冷卻至650℃，并保溫30分鐘；再以1℃/分鐘的速率降溫退火至室溫即得到玄武巖多孔保溫材料。
測試相關性能為：表觀密度：0.25g/cm3；平均泡徑：1.2mm；吸水率：0.3％；抗折強度：3.8Mpa。
實施例2：
1)首先，將玄武巖采用鄂式破碎機破碎成小于2mm的玄武巖顆粒，然后，將去除電子槍后的廢陰極射線管的玻璃表面進行清洗，并去除熒光涂層和柵網(wǎng)，分揀出屏玻璃破碎成小于2mm的屏玻璃顆粒；
2)然后，按質量分數(shù)將75％的玄武巖顆粒，15％的屏玻璃顆粒，1.5％的碳酸鈣，1％的碳化硅，0.5％的氧化錳，1.5％的碳酸鎂和5.5％的硅酸鈉放入球磨機中球磨至150目得混合均勻的配合料；
3)最后，將混合均勻的配合料裝入模具中，以8℃/分鐘的升溫速率從室溫升至600℃并保溫30分鐘；再以6℃/分鐘的升溫速率自600℃升至1100℃并保溫25分鐘進行發(fā)泡后，以20℃/分鐘的冷卻速率將其冷卻至650℃，并保溫20分鐘；再以1℃/分鐘的速率降溫退火至室溫即得到玄武巖多孔保溫材料。
測試相關性能為：表觀密度：0.2g/cm3；平均泡徑：2.3mm；吸水率：0.4％；抗折強度：2.8Mpa。
實施例3：
1)首先，將玄武巖采用鄂式破碎機破碎成小于2mm的玄武巖顆粒，然后，將去除電子槍后的廢陰極射線管的玻璃表面進行清洗，并去除熒光涂層和柵網(wǎng)，分揀出屏玻璃破碎成小于2mm的屏玻璃顆粒；
2)然后，按質量分數(shù)將85％的玄武巖顆粒，10％的屏玻璃顆粒，0.5％的碳酸鈣，0.5％的碳化硅，0.05％的氧化錳，2％的碳酸鎂和1.95％的硅酸鈉放入球磨機中球磨至150目得混合均勻的配合料；
3)最后，將混合均勻的配合料裝入模具中，以8℃/分鐘的升溫速率從室溫升至600℃并保溫40分鐘；再以6℃/分鐘的升溫速率自600℃升至1150℃并保溫20分鐘進行發(fā)泡后，以20℃/分鐘的冷卻速率將其冷卻至650℃，并保溫40分鐘；再以1℃/分鐘的速率降溫退火至室溫即得到玄武巖多孔保溫材料。
測試相關性能為：表觀密度：0.15g/cm3；平均泡徑：1.8mm；吸水率：0.35％；抗折強度：3.2Mpa。
實施例4：
1)首先，將玄武巖采用鄂式破碎機破碎成小于2mm的玄武巖顆粒；
2)然后，按質量分數(shù)將90％的玄武巖顆粒，2％的碳酸鈣，2％的碳化硅，3％的氧化錳，2.99％的碳酸鎂和0.01％的硅酸鈉放入球磨機中球磨至150目得混合均勻的配合料；
3)最后，將混合均勻的配合料裝入模具中，以8℃/分鐘的升溫速率從室溫升至600℃并保溫50分鐘；再以7℃/分鐘的升溫速率自600℃升至1000℃并保溫30分鐘進行發(fā)泡后，以20℃/分鐘的冷卻速率將其冷卻至650℃，并保溫50分鐘；再以1℃/分鐘的速率降溫退火至室溫即得到玄武巖多孔保溫材料。
實施例5：1)首先，將玄武巖采用鄂式破碎機破碎成小于2mm的玄武巖顆粒，然后，將去除電子槍后的廢陰極射線管的玻璃表面進行清洗，并去除熒光涂層和柵網(wǎng)，分揀出屏玻璃破碎成小于2mm的屏玻璃顆粒；
2)然后，按質量分數(shù)將65％的玄武巖顆粒，30％的屏玻璃顆粒，0.5％的碳酸鈣，0.5％的碳化硅，0.01％的氧化錳，1％的碳酸鎂和2.99％的硅酸鈉放入球磨機中球磨至150目得混合均勻的配合料；
3)最后，將混合均勻的配合料裝入模具中，以8℃/分鐘的升溫速率從室溫升至600℃并保溫60分鐘；再以8℃/分鐘的升溫速率自600℃升至1050℃并保溫20分鐘進行發(fā)泡后，以20℃/分鐘的冷卻速率將其冷卻至650℃，并保溫45分鐘；再以1℃/分鐘的速率降溫退火至室溫即得到玄武巖多孔保溫材料。
實施例6：
1)首先，將玄武巖采用鄂式破碎機破碎成小于2mm的玄武巖顆粒，然后，將去除電子槍后的廢陰極射線管的玻璃表面進行清洗，并去除熒光涂層和柵網(wǎng)，分揀出屏玻璃破碎成小于2mm的屏玻璃顆粒；
2)然后，按質量分數(shù)將70％的玄武巖顆粒，3.5％的屏玻璃顆粒，1％的碳酸鈣，1.5％的碳化硅，1％的氧化錳，8％的碳酸鎂和15％的硅酸鈉放入球磨機中球磨至150目得混合均勻的配合料；
3)最后，將混合均勻的配合料裝入模具中，以8℃/分鐘的升溫速率從室溫升至600℃并保溫30分鐘；再以8℃/分鐘的升溫速率自600℃升至1130℃并保溫40分鐘進行發(fā)泡后，以20℃/分鐘的冷卻速率將其冷卻至650℃，并保溫60分鐘；再以1℃/分鐘的速率降溫退火至室溫即得到玄武巖多孔保溫材料。
本發(fā)明的碳酸鈣，碳化硅，二氧化錳由化學純的CaCO3，SiC，MnO2引入，粒度大于600目標準篩；碳酸鎂，硅酸鈉，由化學純的MgCO3，Na2SiO4引入，粒度大于200目標準篩；所用模具采用莫來石制備，并在模具表面鋪耐火度大于1300℃的陶瓷纖維紙。
本發(fā)明以玄武巖礦粉為主要原料，制備的多孔保溫材料機械強度高，氣孔均勻，密度小，吸水率低、導熱系數(shù)小，保溫隔熱效果良好。本發(fā)明制備多孔保溫材料利用玄武礦粉，成本低，制備過程操作簡便，能耗低，節(jié)能環(huán)保，適于大批量生產，產品附加值高。本發(fā)明使用了大量的工業(yè)廢棄物，有效地降低了保溫建筑材料的生產成本，保護環(huán)境，變廢為寶，所制備的保溫板材可作為優(yōu)質的防火建筑保溫材料，及建筑外墻保溫裝飾一體材料。具有明顯的經濟效益和環(huán)保效益。