【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料，尤其涉及一种环保型轻质防火材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、磷矿作为一种重要的矿物原料，在工业、化工等领域有着广泛应用。但是，现存的磷矿多为中低品位磷矿，原矿经开采后余下大量的尾矿。在当前已明令禁止建设新尾矿库的情况下，大量磷尾矿只能堆积在露天场地或进行井下充填。这不仅导致大量的磷尾矿没有得到充分利用，还会给生态环境带来严重威胁。因此，寻求更经济、更安全、更环保的磷尾矿的处置技术具有重要意义。
2、目前，磷尾矿的资源化应用主要有以下几个方面：(1)对磷尾矿进行高温分子间脱水聚合，制备聚合态钙镁磷肥；(2)直接作为充填骨料；(3)制备瓷砖和路基材料；(4)生产水泥熟料、硅酸钙板等。
3、上述磷尾矿资源化应用，一方面，技术水平不高、经济效益低、市场认可度低、利用率过低，且存在环境和安全风险问题(包括地表水、地下水和土壤污染等诸多问题)。另一方面，现有磷尾矿制备环保型轻质防火材料的资源化利用方式还没有形成规模，难以消耗磷尾矿目前的巨大储量。
4、现有的以水泥等高碳排放原料为主的建筑墙体使用的传统的有机建筑防火材料(如：聚苯板、酚醛泡沫板、聚氨酯泡沫板等)防火性能较差，燃烧时还会产生有毒气体，对人体造成极大伤害的原因。为了预防火灾，减少损失，建筑的防火设计要求对外墙保温材料的性能提出更高要求，gb50016-2014《建筑设计防火规范》标准中明确要求，对于高于100m的住宅建筑及高于50m的公共建筑，其外墙保温材料的燃烧性能必须达到a级。
5、为顺应固体废弃物
6、中国专利(cn 116693317 a一种建筑物室内防火材料及其制备方法)中，将200目的玻纤废丝粉、水硬性氧化铝粉和有机粘结剂混合成浆料，然后注入模具、固化成型，在1200℃下烧结制得建筑物室内防火材料。虽然该技术制备的建筑物室内防火材料具有较高的孔隙率和耐压强度，但其使用的有机粘结剂在高温烧结时会分解或燃烧产生有毒气体危害人体健康并导致严重的环境污染。
7、中国专利(cn 115304310 a一种低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料及其制备方法和应用)中，将磷尾矿、胶结剂、增韧剂、造孔剂作为原料制备轻质集料，但是该技术制备过程中对磷尾矿中的游离氟离子、游离磷以及含水率有严格的规定，不利于实现磷尾矿的减量化、资源化利用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种环保型轻质防火材料及其制备方法和应用，生产成本低，所得的环保型轻质防火材料的燃烧等级符合《建筑材料及制品燃烧性能分级》gb8624―2012中a1级不燃烧与不起明火的要求。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种环保型轻质防火材料，包含以下质量份数的制备原料：
4、
5、所述凝胶材料包含异丁烯-马来酸酐共聚物、γ-聚谷氨酸和淀粉中的至少一种；
6、所述环保型轻质防火材料体积密度＜0.5g/cm3；耐压强度＞8mpa；耐火度≥1100℃。
7、根据权利要求1所述的环保型轻质防火材料，其特征在于，所述磷尾矿粉末的粒径≤45μm，sio2含量＞50wt.％，cao含量＜15wt.％。
8、可选地，所述分散剂包含聚丙烯酸铵、四甲基氢氧化铵、柠檬酸铵、柠檬酸氢二铵、六偏磷酸钠、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺中的至少一种。
9、可选地，所述发泡剂包含十二烷基硫酸、聚甲基丙烯酸甲酯、十二烷基苯磺酸钠和双氧水中的至少一种。
10、可选地，所述稳泡剂包含羧甲基纤维素钠和十二醇中的至少一种。
11、本专利技术提供了所述的环保型轻质防火材料的制备方法，包含以下步骤：
12、将磷尾矿粉末、分散剂、水、凝胶材料、发泡剂和稳泡剂混合，得到发泡料浆，对所述发泡料浆顺次进行干燥、烧结，得到环保型轻质防火材料。
13、可选地，所述干燥的温度为40～60℃，时间为12～48h。
14、可选地，所述烧结的温度为900～1100℃，时间为30～120min。
15、本专利技术还提供了所述环保型轻质防火材料作为建筑防火材料的应用。
16、本专利技术提供的环保型轻质防火材料体积密度小于0.5g/cm3；耐压强度大于8mpa；耐火度在1100℃以上；燃烧等级达a1级，符合《建筑材料及制品燃烧性能分级》gb 8624―2012中a1级不燃烧与不起明火的要求，可作为新型环保型防火材料。
17、在发泡过程中，料浆粘度是影响气泡形成及其稳定性的主要因素。当料浆粘度过低时，发泡效果很好，但容易出现气泡破裂和排液现象，泡沫易塌陷，不稳定，因此料浆的粘度一定要达到某值，从而使泡沫稳定性增强。料浆粘度过大，气泡液膜排液速率降低，气泡会越稳定，从而使样品孔隙率增大，但料浆粘度过大会导致空气难以进入料浆系统，料浆的发泡能力降低。凝胶材料和稳泡剂是影响料浆粘度的关键因素。众所周知，随着胶凝材料和稳泡剂的增加，料浆的粘度会逐渐增大。此外，料浆的发泡程度与发泡剂和料浆的粘度密切相关，发泡剂含量越多，浆体的粘度越小，料浆产生的气泡多且大，反之，产生的气泡小且少。分散剂的种类和添加量是影响料浆稳定性的基本因素。添加分散剂可以使得料浆获得良好的稳定性，可以使料浆在较长的固化时间内不发生沉降及分层现象，从而获得均匀性良好的孔隙结构。当分散剂含量增加时，会不断降低料浆的粘度，减小液体表面张力，这是有利于泡沫的长大的。但是当分散剂过多时，泡沫在低粘度时泡沫壁流动性比较好，在气泡之间存在气压差时容易出现破泡现象，因此过量的分散剂会降低泡沫的稳定性。泡沫气泡在固化干燥后会形成孔隙结构，孔隙结构决定着试样的体积密度和耐压强度。大而多的孔隙结构会显著降低耐压强度，而少且小的孔隙会导致体积密度升高。因此，需要合理调控胶凝材料、发泡剂、稳泡剂和分散剂的添加量。
18、本专利技术提供了一种环保型轻质防火材料，该材料的主要原料为磷尾矿粉末，实现了磷尾矿粉末的高附加值资源化利用，降低生产成本，有效解决了磷尾矿堆积带来的生态问题。而且，磷尾矿的主要成分是sio2，还含有10～20wt.％碱性金属氧化物，以及少量的so3和p2o5。在高温烧结过程中，磷尾矿中的碱性金属氧化物能有效降低烧结温度，减少高温能耗；so3和p2o5能被sio2在高温下形成的玻璃相包裹产生多孔结构，降低环保型轻质防火材料的体积密度，同时，减少磷尾矿中污染性气体的挥发。
19、本专利技术提供的制备方法结合了直接发泡和凝胶浇注的优点，通过直接发泡形成高度多孔的结构，通过凝胶浇注形成均匀的微观结构，该方法工艺简单，制备成本低，适用于批量生产。
20、本专利技术使用的凝胶材料吸附于磷尾矿颗粒表面，使得料浆的zeta电位绝对值增大，有利于料浆的发泡和泡沫料浆的浇注，减少烧结过程中试样的收缩和开本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环保型轻质防火材料，其特征在于，包含以下质量份数的制备原料：
2.根据权利要求1所述的环保型轻质防火材料，其特征在于，所述磷尾矿粉末的粒径≤45μm，SiO2含量＞50wt.％，CaO含量＜15wt.％。
3.根据权利要求1所述的环保型轻质防火材料，其特征在于，所述分散剂包含聚丙烯酸铵、四甲基氢氧化铵、柠檬酸铵、柠檬酸氢二铵、六偏磷酸钠、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的环保型轻质防火材料，其特征在于，所述发泡剂包含十二烷基硫酸、聚甲基丙烯酸甲酯、十二烷基苯磺酸钠和双氧水中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的环保型轻质防火材料，其特征在于，所述稳泡剂包含羧甲基纤维素钠和十二醇中的至少一种。
6.权利要求1～5任一项所述的环保型轻质防火材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为40～60℃，时间为12～48h。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为900～1100℃，时间
9.权利要求1～5任一项所述的环保型轻质防火材料或权利要求6～8任一项所述制备方法制得的环保型轻质防火材料作为建筑防火材料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种环保型轻质防火材料，其特征在于，包含以下质量份数的制备原料：
2.根据权利要求1所述的环保型轻质防火材料，其特征在于，所述磷尾矿粉末的粒径≤45μm，sio2含量＞50wt.％，cao含量＜15wt.％。
3.根据权利要求1所述的环保型轻质防火材料，其特征在于，所述分散剂包含聚丙烯酸铵、四甲基氢氧化铵、柠檬酸铵、柠檬酸氢二铵、六偏磷酸钠、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的环保型轻质防火材料，其特征在于，所述发泡剂包含十二烷基硫酸、聚甲基丙烯酸甲酯、十二烷基苯磺酸钠和双氧水中的至少一种。
5...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶义成，符芳慧，胡南燕，王其虎，罗斌玉，张光权，柯丽华，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。