一种废石粉轻质微晶发泡保温材料及其制造方法
技术领域
本发明属于建筑保温材料技术领域，具体涉及一种废石粉轻质微晶发泡保温材料及其制备方法。
背景技术
随着工业的快速发展，经济发展也相当迅速，全世界对能源的需求也越来越大，在日益增大的总能源消耗中，建筑能耗特别大，约占总能源消耗的11-25％，经研究发现最快最有效的方法就是使用保温节能材料，现在国内外，有很多类型的保温材料。按材质分类，可将保温材料分为金属保温材料、有机保温材料和无机保温材料三类。金属保温材料货源较少，价格昂贵，作为建筑保温材料会大大地提高成本，因此不能被广泛应用；有机保温材料容易燃烧，在高温时容易产生有毒的气体，耐老化、耐火性差，从而限制了有机保温材料的广泛的使用。
因此无机保温材料得到了广泛应用，现有的保温材料多采用陶瓷废料、煤矸石、石粉制备发泡陶瓷保温板，例如中国专利申请201610003340.9中公开了一种建筑保温材料，该保温材料按质量百分含量计，包括：普通硅酸盐水泥36～45％，陶瓷废料15～25％，粉煤灰15～25％，氧化镁5～10％，双氧水5～8％，改性添加剂2～6％。该发明相对于现有技术，具有以下技术优点：1)配方中选用了陶瓷废料、粉煤灰等工业废料，既降低了生产成本，同时又缓解了陶瓷废料、粉煤灰堆存处理带来的环境污染问题。2)选用的陶瓷废料、粉煤灰可改善保温材料的保温性能，具有抗风化，耐腐蚀，抗冻融等特点。3)选用的改性添加剂不仅具有稳泡的作用，还具有促进水泥与陶瓷废料和粉煤灰快速凝结、硬化的功效。但是该申请中石粉利用比例偏低，不能充分利用石粉资源，因此所制备得到的产品具有孔隙大不均匀、保温性能低、强度差、稳定性不好等缺点。
并且现有保温材料的制备方法常采用湿法球磨、喷雾造粒，单层辊道窑或隧道窑进行烧制，例如中国专利申请201410626165.X中公开了一种轻质节能保温陶瓷材料的制备方法。该制备方法先将对原料进行混合；再将混合后的原料进行湿法球磨，干燥后过40目筛；对过筛后原料进行喷雾造粒，之后过60目筛；最后将过筛后的原料装入耐火模中烧制，得到轻质节能保温陶瓷材料。该发明虽然在一定程度上降低了成本，但是采用湿法球磨、喷雾造粒的工艺工序复杂，能耗高、消耗大量水资源、天然气，因此不利于节约资源。又如中国专利申请201310387577.8中公开了一种粉煤灰保温材料及其制备方法，以粉煤灰和纯碱为原料膨化烧结而成，其制备方法如下：将粉煤灰和纯碱按比例混合、搅拌；然后置于回转窑预热至600-1000℃，进入耐温布料机；通过布料机从隧道窑上部向位于隧道窑高温区内的窑车上均匀布上一层物料，物料在1200-1250℃烧结膨化粘结在一起；直至隧道窑内的物料烧结成型至规定厚度，将物料和窑车一起送出，进行下一窑车的布料烧结膨化成型，往复进行；被送出窑车上的物料进入保温窑，保温24小时后温度降至300℃以下，冷却切割成型。但是使用单层辊道窑或隧道窑烧结，能耗比较大，产量小、周期长，并且容易发生堵窑事故。
因此，需要开发一种废石粉利用率高，能耗低，产量大，产品性能优异的保温材料。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种废石粉轻质微晶发泡保温材料及其制备方法，所述的保温材料以废石粉为主要原料，充分利用了石粉资源，使制备得到的保温材料空隙大小均匀，保温性能好，强度高、稳定性好。
本发明采用的技术方案是：一种废石粉轻质微晶发泡保温材料，所述的保温材料，按重量百分比计，包括以下组分：废石粉90-95％、发泡剂2-10％和辅料0.3-0.8％。
优选地，所述的保温材料，按重量百分比计，包括以下组分：废石粉91-94％、发泡剂3-9％和辅料0.4-0.7％。
再优选地，所述的保温材料，按重量百分比计，包括以下组分：废石粉92-93％、发泡剂5-8％和辅料0.5-0.6％。
其中，所述的废石粉，按重量百分比计，包括以下组分：SiO2%2040-80％、Al2O310-30％、K2O+Na2O%203-12％、其他5-20％。
优选地，所述的废石粉，按重量百分比计，包括以下组分：SiO250-70％、Al2O315-25％、K2O+Na2O%205-10％、其他10-15％。
再优选地，所述的废石粉，按重量百分比计，包括以下组分：SiO255-65％、Al2O318-22％、K2O+Na2O%208-10％、其他12-15％。
所述的其他包括CaO、MgO、Fe2O3和TiO2中的一种或几种。
所述的发泡剂为碳化硅、碳粉、碳酸镁和碳酸钙中的一种或几种；
优选地，所述的发泡剂为碳化硅和碳粉；
所述的碳化硅和碳粉的质量比为1-3：0.1-0.5；优选为2:0.2。
所述的辅料为氧化镁、氧化钠、氧化钙中的一种或几种；
优选地，所述的辅料为氧化钠和氧化钙；
所述的氧化钠和氧化钙的质量比为1-10：0.5-5；优选为3：1。
在一些优选地实施方案中，所述的废石料与辅料的质量比为150-300：1；优选为200-250：1；进一步优选为250：1。
本发明还提供了一种上述废石粉轻质微晶发泡保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方用量的原料混合后输送至料仓，经干式球磨机研磨，得到混合料；
(2)将步骤(1)中制备得到的混合料进行干法造粒，得到粉粒；
(3)将步骤(2)中制备得到的粉粒装入模具中，经双层辊道窑烧制成型，即得保温材料。
上述步骤(1)中所述的研磨细度为325目；
上述步骤(3)中所述的烧制温度为1100-1150℃，烧制时间为10-12小时。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用废石粉作为主要原料用于制备轻质微晶发泡保温材料，可以充分利用石粉资源，降低了生产成本；
(2)本发明在实施过程中通过控制发泡剂的种类以及质量比，使制备得到的轻质微晶发泡保温材料具有孔隙均匀、保温性能好，并且所得产品得密度为180-200kg/m3，比重比较轻；
(3)本发明通过控制废石料与辅料的质量比为150-300：1，明显提高了产品的稳定性，使产品具有超低的导热系数，保温效果好；
(4)本发明在制备过程中采用干法球磨、干法造粒、双层辊道窑的技术，烧制温度低，制备周期短，能耗低、产量大，不容易发生堵窑事故。
具体实施方式
实施例1一种废石粉轻质微晶发泡保温材料
按重量百分比计，包括以下组分：废石粉90％、碳酸钙9.4％和氧化镁0.6％；
所述的废石粉，按重量百分比计，包括以下组分：SiO270％、Al2O315％、K2O+Na2O5％、其他10％；
其他为CaO、MgO、Fe2O3和TiO2中的一种或几种。
制备方法：包括以下步骤：
(1)将配方用量的原料混合后输送至料仓，经干式球磨机研磨至325目，得到混合料；
(2)将步骤(1)中制备得到的混合料进行干法造粒，得到粉粒；
(3)将步骤(2)中制备得到的粉粒装入模具中，经双层辊道窑1150℃烧制10小时成型，即得保温材料。
实施例2一种废石粉轻质微晶发泡保温材料
按重量百分比计，包括以下组分：废石粉95％、碳粉4.5％和氧化钠0.5％。
所述的废石粉，按重量百分比计，包括以下组分：SiO2%2040％、Al2O330％、K2O+Na2O12％、其他18％；
其他为CaO、MgO、Fe2O3和TiO2中的一种或几种。
制备方法：包括以下步骤：
(1)将配方用量的原料混合后输送至料仓，经干式球磨机研磨至325目，得到混合料；
(2)将步骤(1)中制备得到的混合料进行干法造粒，得到粉粒；
(3)将步骤(2)中制备得到的粉粒装入模具中，经双层辊道窑1100℃烧制11小时成型，即得保温材料。
实施例3一种废石粉轻质微晶发泡保温材料
按重量百分比计，包括以下组分：废石粉92％、碳化硅7.5％和氧化钙0.5％。
所述的废石粉，按重量百分比计，包括以下组分：SiO250％、Al2O325％、K2O+Na2O10％、其他15％；
其他为CaO、MgO、Fe2O3和TiO2中的一种或几种。
制备方法：包括以下步骤：
(1)将配方用量的原料混合后输送至料仓，经干式球磨机研磨至325目，得到混合料；
(2)将步骤(1)中制备得到的混合料进行干法造粒，得到粉粒；
(3)将步骤(2)中制备得到的粉粒装入模具中，经双层辊道窑1120℃烧制12小时成型，即得保温材料。
实施例4一种废石粉轻质微晶发泡保温材料
所述的保温材料，按重量百分比计，包括以下组分：废石粉93％、碳化硅和碳粉(质量比为2：0.2)6.6％和氧化钠0.4％。
所述的废石粉，按重量百分比计，包括以下组分：SiO255％、Al2O322％、K2O+Na2O10％、其他13％；
其他为CaO、MgO、Fe2O3和TiO2中的一种或几种。
制备方法与实施例3相同。
实施例5一种废石粉轻质微晶发泡保温材料
所述的保温材料，按重量百分比计，包括以下组分：废石粉95％、碳化硅和碳粉(质量比为2：0.5)4.62％和氧化钠和氧化钙(质量比为3：1)0.38％。
所述的废石粉，按重量百分比计，包括以下组分：SiO265％、Al2O318％、K2O+Na2O5％、其他12％；
其他为CaO、MgO、Fe2O3和TiO2中的一种或几种。
制备方法与实施例3相同。
对比例1
与实施例3的区别在于：废石粉与辅料(氧化钙)的质量比为100：1，即废石粉92％、氧化钙0.92％，其他操作与步骤与实施例3相同。
对比例2
与实施例4的区别在于：碳化硅和碳粉的质量比为5：1，即碳化硅5.5％和碳粉1.1％，其他操作和步骤与实施例4相同。
对比例3
与实施例4的区别在于：碳化硅和碳粉的质量比为1：5，即碳化硅1.1％和碳粉5.5％，其他操作和步骤与实施例4相同。
对比例4
与实施例5的区别在于：氧化钠和氧化钙的质量比为0.6：1，即氧化钠0.1425％和氧化钙0.2375％，其他操作和步骤与实施例5相同。
对比例5
使用本发明实施例5提供的组分，采用中国专利申请201310387577.8中公开的方法进行制备，得到产品。
性能测试
体积密度、抗压强度、抗折强度的试验方法按照GB/T%205486《无机硬质120绝热制品试验方法》的规定进行；导热系数的试验方法按照GB/T%2010295《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》的规定进行。
1、气孔大小及均匀性测试
表1实施例1-5制备的保温材料的气孔及均匀度检测
表2对比例2-3制备的保温材料的气孔及均匀度检测
由上表1和表2的检测数据可以看出，本发明实施例1-5制备的保温材料的气孔均匀，产品密度小，比重轻，而对比例2和对比例3改变碳化硅和碳粉的质量比，使保温材料的气孔均匀度变差，不利于保温，且产品密度明显增加。
2、强度测试
表3实施例1-5制备的保温材料的强度检测
表4对比例1、4-6制备的保温材料强度测试
本发明实施例1-5制备的保温材料力学性能优异，具有较高的抗压强度和抗折强度，对比例中改变相关组分的质量比，对保温材料的力学性能产生明显影响，使抗压强度和抗折强度明显降低。
3、保温性能检测
表5实施例1-5制备的保温材料的保温性检测
表6对比例1-6制备的保温材料保温性测试
4、稳定性检测
检测方法：采用0.01％的硫酸或0.01％的氢氧化钠浸泡15天，观察保温材料的腐蚀情况，没有出现明显腐蚀，即为稳定性良好；保温材料表面出现腐蚀，为稳定性较差。
表7实施例1-5制备的保温材料的稳定性性检测
表8对比例1-6制备的保温材料强度测试
本发明实施例1-5制备的保温材料通过合理控制各组分的含量，使制备得到的保温材料的稳定性明显提高，对比例中改变相关组分的质量比，或改变组分的种类，会明显影响保温材料的稳定性。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明权利要求所涵盖范围之内。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。
