一种煤基固废发泡保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种煤基固废发泡保温材料及其制备方法。本发明专利技术提供的煤基固废发泡保温材料，是由包含如下重量份原料的混合料经过发泡加工制成：20～70份热处理后的硅钙渣、5～40份的粉煤灰、3～10份的脱硫石膏、5～44份的矿渣粉、3～15份的水泥熟料和0.2～3份的添加剂。本发明专利技术提供的煤基固废发泡保温材料，可大规模消纳硅钙渣、粉煤灰、脱硫石膏等煤基固废，且制得的煤基固废发泡保温材料具有密度低、强度高、导热系数低等特性，满足水泥基泡沫保温板标准要求。本发明专利技术提供的煤基固废发泡保温材料的制备方法简单，成型及养护时间短，生产效率高。

A coal based solid foam insulation material and preparation method thereof

The invention provides a coal based solid foam insulation material and preparation method thereof. The present invention provides solid waste coal based foam insulation materials, comprises the following parts by weight of raw material mixture made by foaming processing: 20 to 70 parts after heat treatment, calcium silicate slag 5 ~ 40 fly ash, 3 to 10 portions of desulphurization gypsum, 5 ~ 44 copies of the slag powder, 3 ~ 15 a cement clinker and 0.2 to 3 portions of the additive. The present invention provides solid waste coal based foam insulation materials, mass consumption of calcium silicate slag and fly ash, gypsum and other solid waste coal based, coal based foaming solid waste and the insulation material with low density, high strength, low thermal conductivity properties, meet the cement foam insulation board standard. The preparation method of coal based foam solid waste heat preservation material provided by the invention is simple, molding and short curing time, high production efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发泡保温材料，尤其涉及一种煤基固废发泡保温材料及其制备方法，属于建筑材料领域。
技术介绍
粉煤灰是以煤炭为燃料的大型火电发电厂排出的主要固体废弃物。硅钙渣是利用粉煤灰提取氧化铝后产生的主要固体残渣。脱硫石膏(排烟脱硫石膏)，是对含硫燃料产生的烟气进行脱硫净化而得到的主要副产物。由于我国以煤炭为主要能源，尤其是在内蒙古中西部，大型火力发电厂以煤炭为燃料，伴随着电力的输送，每年排放出大约1200万吨高铝粉煤灰，且其历年的存积量已超过1亿吨。利用高铝粉煤灰每生产1吨Al2O3的同时，伴随产生2.2～2.5吨的主要成分为β-C2S的硅钙渣，同时每年还伴随产生200万吨的脱硫石膏。上述粉煤灰、硅钙渣、脱硫石膏等煤基固废的处理和利用，已然成为制约煤-电-灰-铝循环产业发展的瓶颈。此外，煤基固废被大量堆存，不仅占用了大量的耕地，而且带来了严重的环境污染问题，导致大量村庄被迫搬迁。因此，如何解决或缓解这些问题，已是刻不容缓。发泡保温材料多孔的结构使其具有质轻、保温、隔热性能好等优点，被广泛应用于建筑材料。随着我国建筑量的增加，建筑材料的性能、成本和生产效率等问题受到广泛关注，因此，如何提高发泡保温材料的性能，尤其是在降低成本且提高生产效率的基础上，提供一种密度低、强度高且保温性能好的发泡保温材料，以提高建筑质量并降低建筑材料成本，也是目前需要解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种煤基固废发泡保温材料及其制备方法，原料中使用较大比例的煤基固体废料，且需要的成型和养护时间较短，制备得到的煤基固废发泡保温材料可替代常规的水泥基泡沫保温板，应用于建筑材料，同时为上述煤基固废的利用提供了新的途径。本专利技术提供一种煤基固废发泡保温材料，是由如下重量份的原料经发泡加工制成：20～70份热处理后的硅钙渣、5～40份的粉煤灰、3～10份的脱硫石膏、5～44份的矿渣粉、3～15份的水泥熟料和0.2～3份的添加剂。硅钙渣中含有部分胶凝性物质，经热处理后作为本专利技术的主要原料之一。专利技术人研究发现，粉煤灰工业排放出的硅钙渣经过热处理可以作为发泡保温材料的原料，无论是发泡保温材料的成型性能还是保温隔热性能均能达到预期标准。研究其内在变化，对硅钙渣实施适当的热处理，可脱去硅钙渣中的结合水，原有的介稳结构被破坏而转变为无定型态，即，热处理的目的是实现硅钙渣的热活化。本专利技术中使用的硅钙渣，应首先进行热处理，具体实施方案中，是将来自上游的硅钙渣在300～800℃下灼烧20～120min。本专利技术所使用的硅钙渣原料，可以是含有如下质量百分比的成分：β-Ca2SiO4：55～75％、Ca3Al2O6：10～25％、CaTiO3：5～10％、Na2O：1.5～3％。本专利技术中所使用的硅钙渣，可商购，也可自行制备，也可来自其它产业加工的副产物，如可以采用预脱硅碱石灰烧结法从粉煤灰中提取氧化铝后制得，通用的方法一般是首先采用氢氧化钠溶液对高铝粉煤灰进行处理，得到硅酸钠溶液和A/S在2.0左右的预脱硅灰，然后采用碱石灰烧结法处理预脱硅灰，得到产物氧化铝和硅酸钠溶液，以及副产物硅钙渣。详细的生产工艺可以参考“高铝粉煤灰预脱硅碱石灰烧结法提铝硅钙渣脱碱工艺研究”，王勇等，《轻金属》，2015年第8期，第10-14页。发泡保温材料中使用的添加剂的种类主要有磷酸盐、氯化铵、结晶氯化铝等，本专利技术对添加剂的种类不做具体限定。具体的，可以是包含下述材料中的一种或多种：硫酸钾、碳酸钠、氯化钠、氯化钾、铝酸钠、磷酸钠、硫酸钠、氯化钙、多聚磷酸钠、硼酸盐、活性氢氧化铝，也可以是本领域常规的添加剂。本专利技术中，粉煤灰、脱硫石膏、矿渣粉，以及水泥熟料的选择和使用均按照本领域的常规标准，没有特殊要求和限定。本专利技术所中发泡保温材料使用的混合料，具有适当的比表面会利于发泡材料的制备，在具体实施方案中，可以使用被加工成比表面积为350～800m2/kg的混合料。本专利技术还提供一种发泡保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将上述混合料制成水灰比为0.3～0.7：1的浆料A，该浆料A进一步与水玻璃制成浆料B，使水玻璃中的Na2O与混合料的质量比为3～7：100；将水泥发泡剂与水以1：15～30的质量比混合后发泡，形成泡体；将上述泡体、浆料B与双氧水混合均匀，得到混合浆料，其中，泡体与浆料B的体积比为7～12：1，双氧水占混合料重量的1～3％；将上述得到的混合浆料注入模具，在室温下养护5～10小时后脱模，继续养护3～5天，制得发泡保温材料。上述将混合料制成浆料A，是将混合料与水混合，并控制水与混合料的质量比为0.3～0.7：1。本专利技术提供的煤基固废发泡保温材料的制备方法，还包括对上述硅钙渣进行热处理，例如在300～800℃下对硅钙渣进行灼烧20～120min，得到热处理后的硅钙渣。本专利技术提供的煤基固废发泡保温材料的制备方法，还包括对混合料进行加工，使混合料的比表面积达到350～800m2/kg。可采用物料处理中常规的粉碎方式，如球磨等。水玻璃(泡花碱)是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料。根据碱金属的种类分为钠水玻璃和钾水玻璃，其分子式分别为Na2O·nSiO2和K2O·nSiO2。在建筑材料中最常用的是钠水玻璃(Na2O·nSiO2)，式中系数n为水玻璃模数，即水玻璃中的二氧化硅与碱金属氧化物的摩尔比。本专利技术的具体方案中，使用的水玻璃模数为2.0～2.3，浓度为1500g/L～1750g/L。本专利技术的制备方法中，调配后的浆料进行发泡成型以及养护操作均为本领域常规手段，不再赘述。本专利技术与现有技术相比，通过使用一定量的粉煤灰、硅钙渣、脱硫石膏等作为原料，使得到的煤基固废发泡保温材料的性能满足《JT/C 2200～2013水泥基泡沫保温板》标准要求，并且具有密度低、强度高、导热系数低等特性，因此可取代常规的水泥基泡沫保温板，应用于建筑领域。本专利技术提供的煤基固废发泡保温材料中，煤基固废的掺量可以高达80％以上，在提供符合使用标准的发泡保温材料的同时，不仅大规模消纳了煤基固废，而且大幅降低了水泥发泡保温板的成本，并进一步降低了建筑成本，具有明显的社会、经济和环境效益。本专利技术提供的煤基固废发泡保温材料的制备方法，成型至脱模所需时间以及后续的养护时间大幅缩短，可显著提高生产效率。具体实施方式以下实施例中对所制备的发泡保温材料性能测试，均参考《JT/C2200～2013水泥基泡沫保温板》中的测试标准。实施例1按如下质量比称取原料：45份硅钙渣、10份粉煤灰、30份矿渣粉、9份水泥熟料、5份脱硫石膏、1份添加剂。上述原料中，硅钙渣的主要化学成分为β-Ca2SiO4：55～75％、Ca3Al2O6：10～25％、CaTiO3：5～10％、Na2O：1.5～3％，粉煤灰、矿渣粉和脱硫石膏均由内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司提供，其中矿渣粉的比表面积为420m2/kg左右，添加剂是硫酸钾。该煤基固废发泡保温材料的制备方法具体为：将上述硅钙渣在约600℃下灼烧120min左右，得到热处理后的硅钙渣。将上述原料混合，经球磨机混磨，使得到的混合料的比表面积达到420m2/kg左右。对于粒度差异较大的原料，也可以先分别施以适当的破碎再进行混合和粉碎本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤基固废发泡保温材料，其特征在于，是将包含如下重量份原料的混合料经发泡加工制成：20～70份热处理后的硅钙渣、5～40份的粉煤灰、3～10份的脱硫石膏、5～44份的矿渣粉、3～15份的水泥熟料和0.2～3份的添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种煤基固废发泡保温材料，其特征在于，是将包含如下重量份原料的混合料经发泡加工制成：20～70份热处理后的硅钙渣、5～40份的粉煤灰、3～10份的脱硫石膏、5～44份的矿渣粉、3～15份的水泥熟料和0.2～3份的添加剂。2.根据权利要求1所述的煤基固废发泡保温材料，其特征在于，所述热处理后的硅钙渣是在300～800℃下灼烧20～120min得到的硅钙渣。3.根据权利要求1或2所述的煤基固废发泡保温材料，其特征在于，所述混合料的比表面积为350～800m2/kg。4.根据权利要求1或2所述的煤基固废发泡保温材料，其特征在于，所述硅钙渣含有如下质量百分比的成分：β-Ca2SiO4：55～75％、Ca3Al2O6：10～25％、CaTiO3：5～10％、Na2O：1.5～3％。5.根据权利要求1或2所述的煤基固废发泡保温材料，其特征在于，所述硅钙渣是采用预脱硅碱石灰烧结法从粉煤灰中提取氧化铝后的副产物。6.根据权利要求1所述的煤基固废发泡保温材料，其特征在于，所述添加剂包含下述材料中的一种或多种：硫酸钾、碳酸钠、氯化钠、氯化钾、铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志杰，孙俊民，徐鹏，陈杨，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15