一种烧结法发泡微晶材料制品的制作方法

摘要

本发明涉及一种烧结法发泡微晶材料制品的制作方法。其技术特征在于烧结法发泡微晶材料制品的原料是无机非金属固体废弃物为主要原料，与含有晶核剂的微晶玻璃熔块水碎料等添加组分混合。在生产工艺过程中，首先采用混磨方式制备含有晶核剂和发泡剂的配合料，其次在烧成过程中高温发泡，然后通过调整降温曲线的方法控制其制品中玻璃相的结晶，大幅度降低烧结法发泡微晶材料中残留的玻璃相，从而使其材料制品具有足够的强度。所制得的烧结法发泡微晶材料，具有轻体、隔热、吸音、高强度等特性，可广泛应用于建筑墙体和工业设备的保温需要，可以实现工业化生产。

说明书

技术领域：

本发明属于建筑材料领域，具体涉及利用无机非金属固体废弃物制造烧结法 发泡微晶材料制品的制作方法。

背景技术：

无机发泡微晶材料由于具有不燃、保温的特点，在建筑节能领域具有广阔的 应用前景。

自该产晶发明以来，发泡玻璃已经有大量的公开技术和专利技术，主要是利 用玻璃发泡，制造轻质保温材料，其发泡工艺是本发明的基础。

烧结法发泡陶瓷是通过在陶瓷配料中引入大量玻璃相，通过玻璃相发泡而形 成具有晶相和玻璃相的保温材料。由于玻璃相含量较发泡玻璃少，因而，发泡后 所得到的发泡材料的表观密度很难如发泡玻璃那样可以做到200kg/m³以下。而 且随表观密度降低，强度大幅度降低。

发泡微晶玻璃通过将玻璃发泡，然后对其控制析晶，制造晶相含量高的发泡 材料，在提高保温材料力学性能方面具有很好的效果。但发泡微晶玻璃由于完全 采用玻璃粉为原料，制造成本较高，限制了其在建筑工业的大量应用。

申请号200710105769.X的“一种微晶发泡陶瓷组合物及其制造方法”是以 特定瓷土为主要原料，需加入化学添加剂、增塑剂、粘接剂等各种原料，而且还 需制泥、成型后烧结。其控制结晶的过程没有描述。成核剂是贵金属离子(Li₂O)。

发明内容：

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种高强度、低成 本的新型安全保温建筑材料，同时能大量消纳无机非金属固体废弃物的烧结法发 泡微晶材料制品及其制作方法。

本发明区别于最接近现有技术的特征是：

所用原料是以无机非金属固体废弃物为主，配以含有晶核剂的微晶玻璃熔块 水碎料及其它无机原料，混合干磨，然后装入耐火材料模具中烧结发泡，控制结 晶、冷却出炉。配合料中不需加入化学有机添加剂、增塑剂、粘接剂等，不需制 泥和成型后烧结。本发明是在已有的发泡玻璃、烧结法发泡陶瓷、发泡微晶玻璃 的基础上发展起来的。本发明解决技术问题所采用的技术方案是：原料配方中引 入含有晶核剂的微晶玻璃熔块水碎料，控制晶粒间玻璃相微晶化为核心技术，制 造廉价、高强度、低表观密度的烧结法发泡微晶材料，可用于工业和建筑节能等 领域。

1、本发明的原料配方为：无机非金属固体废弃物＝30～85％，长石、石英砂 ＝0～60％，霞石、Al₂O₃＝0～30％，方解石、CaCO₃、石灰＝0～30％，助熔剂0～ 10％，微晶玻璃熔块水碎料5～40％，发泡剂0～5％。

其中：

1)所述无机非金属固体废弃物是煤矸石、金属尾矿、工厂无机非金属废渣 等任意一种，或两种及两种以上任意比例混合的无机非金属固体废弃物。

2)所述的微晶玻璃熔块水碎料为含晶核剂0.5％～10％。

3)所述的长石、石英砂是其中一种或任意比例混合的两种。

4)所述的霞石、Al₂O₃是其中一种或任意比例混合的两种。

5)所述的方解石、CaCO₃、石灰是其中一种，或任意比例混合的两种或任 意比例混合的三种。

6)所述的助熔剂为工业纯碱或钠长石。

7)所述的发泡剂为碳化硅粉、CaCO₃或石灰的一种。

2、生产工艺包括以下步骤：

1)将所述原料采用干法混磨方式制备配合料。

2)将配合料装入置于窑车上具有脱膜材料的耐火材料模具中。

3)将装好配合料的耐火材料模具通过窑车运送入窑炉加温，高温发泡烧制 而成，烧制过程中控制其制品中玻璃相的结晶。

4)最后制品降温、脱模，即可得到发泡微晶材料制品。

其中：

步骤1)中，所述混合研磨后的配合料粒度≤120目的粒度。

步骤2)中，所述配合料的装载厚度为模具腔体高度的1/5～1/2，模具腔体 的高度小于400mm。

步骤3)中，所述窑炉的升温速率为1～5℃/min，所述发泡烧成最高温度为 1000～1200℃。

步骤4)中，烧成发泡后降温至950℃的降温速率为5-10℃/min，950～550 ℃的降温速率0.5-1℃/min，550℃以下的降温速率1-5℃/min。

本发明与现在技术相比，具有以下积极效果：

以非金属无机固体废弃物为主要原料生产烧结法发泡微晶材料制品，可以最 大规模的消纳大综固体废弃物，不仅有利于环境的保护，还为资源的二次开发利 用找到了有效途径。

利用含有晶核剂的微晶玻璃熔块水碎料作为添加原料，可达到多项技术效 果：首先，因为微晶体晶粒的补强作用和微裂纹增韧效应，从而使制品强度得到 提高。其次，因为微晶体的复杂性对固相导热声子自由程的优化而使制品的导热 系数降低。同时，在烧制过各程中，使分散在配合料中的低熔物与微晶玻璃熔块 水碎粉料首先形成混合玻璃液相，有利于促进配合料颗粒原料的粘结，为坏体发 泡创造条件，比完全采用微晶玻璃熔块或玻璃粉料作为原料生产微晶发泡产品， 降低大量生产成本。

因此，本发明利用无机非金属固体废弃物制造烧结法发泡微晶材料及其制作 方法，是一项兼而具有节能和环保双重效应的高新技术，所制备的发泡微晶材料 制品具有强度高、韧性高、成本低、导热系数低的优点。在思路上具有创新性， 在技术操作上具有新颖性，在建筑领域和工业保温领域具有很好的应用前景和实 用价值。

具体实施方式

实例1、

将金矿尾矿60kg，微晶玻璃熔块水碎料10kg，霞石24kg，纯碱5kg，碳化 硅1.0kg，混合干磨至粉料粒度≤120目的粒度。将这些加工好的配合料装填在耐 火材料的容器中，然后在窑炉中，按2～4℃/min的升温速率加热到1160℃保温 发泡，保温时间40分钟；然后以10℃/min的降温速度将温度降到至950℃，再 后以1℃/min的降温速度将温度降到至550℃，最后以1～3℃/min的降温速度 将温度降到室温，出炉。

所制得产品表观密度为310g/m³，抗压强度为3.0Mpa，导热系数为≤ 0.10w/m.k。切割成标准尺寸的成品包装入库。

实例2、

将粉煤灰50kg，微晶玻璃熔块水碎料20kg，石英砂25kg，纯碱4kg，碳化 硅1.0kg，混合干磨至粉料粒度≤120目的粒度。将这此加工好的配合料装填在耐 火材料的容器中，然后在窑炉中，按2～4℃/min的升温速率加热到1150℃保温 发泡，保温时间40分钟；然后以10℃/min的降温速度将温度降到至950℃，再 以1℃/min的降温速度将温度降到至550℃，最后以1～3℃/min的降温速度将 温度降到室温，出炉。

所制得产品表观密度为230g/m³，抗压强度为2.0Mpa，导热系数为≤ 0.08w/m.k。切割成标准尺寸的成品包装入库。

实例3、

将煤矸石50kg，微晶玻璃熔块水碎料25kg，钠长石24kg，碳化硅1.0kg， 混合干磨至粉料粒度≤120目的粒度。将这此加工好的配合料装填在耐火材料的 容器中，然后在窑炉中，按2～4℃/min的升温速率加热到1170℃保温发泡，保 温时间40分钟：然后以10℃/min的降温速度将温度降到至950℃，再以1℃/min 的降温速度将温度降到至550℃，最后以1～3℃/min的降温速度将温度降到室 温，出炉。

所制得产品表观密度为280g/m³，抗压强度为2.8Mpa，导热系数为≤ 0.09w/m.k。切割成标准尺寸的成品包装入库。

实例4、

将铁矿尾矿50kg，微晶玻璃熔块水碎料36kg，三氧化二铝10kg，纯碱3kg， 碳化硅1.0kg，混合干磨至粉料粒度≤120目的粒度。将这些加工好的配合料装填 在耐火材料的容器中，然后在窑炉中，按2～4℃/min的升温速率加热到1150℃ 保温发泡，保温时间40分钟；然后以10℃/min的降温速度将温度降到至950℃， 再以1℃/min的降温速度将温度降到至550℃，最后以1～3℃/min的降温速度 将温度降到室温，出炉。

所制得产品表观密度为200g/m³，抗压强度为1.5Mpa，导热系数为≤ 0.07w/m.k。切割成标准尺寸的成品包装入库。

实例5、

将铝土矿赤泥提铁后的炉渣40kg，微晶玻璃熔块水碎料30kg，钠长石20kg， 方解石10kg，混合干磨至粉料粒度≤120目的粒度。将这些加工好的配合料装填 在耐火材料的容器中，然后在窑炉中，按2～4℃/min的升温速率加热到1130℃ 保温发泡，保温时间40分钟；然后以10℃/min的降温速度将温度降到至950℃， 再以1℃/min的降温速度将温度降到至550℃，最后以1～3℃/min的降温速度 将温度降到室温，出炉。

所制得产品表观密度为170g/m³，抗压强度为1.0Mpa，导热系数为≤ 006w/m.k。切割成标准尺寸的成品包装入库。