以粉煤灰為原料微波燒結(jié)制備發(fā)泡陶瓷板的方法
【專利摘要】一種以粉煤灰為原料微波燒結(jié)制備發(fā)泡陶瓷板的方法，所述方法包括：按重量百分比：粉煤灰70?90%，低溫廢熔塊0?20%，廢玻璃0?20%，滑石0?8%，粘土0?8%，微波吸收材料0?1%，解膠劑0.2?0.6%進行配料，各組分的重量百分比之和為100%，經(jīng)球磨、噴霧造粒、入模成型制得生坯，所述生坯通過微波燒結(jié)制得所述發(fā)泡陶瓷板，其中微波燒結(jié)溫度為1080?115CTC、微波功率為20?50kW、燒成周期為100?160分鐘、在所述微波燒結(jié)溫度的保溫時間為6?12分鐘。
【專利說明】以粉煤灰為原料微波燒結(jié)制備發(fā)泡陶瓷板的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機非金屬材料固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種電廠粉煤 灰微波燒結(jié)制備發(fā)泡陶瓷板的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，中國大型建筑因保溫材料而引發(fā)的火災(zāi)事故在社會上反應(yīng)強烈，國家已 明確規(guī)定了"民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級材料"。目前，國內(nèi)使用建筑外墻保 溫材料大都是有機材料如聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛樹脂等，燃燒性能最好也只能達到B級， 滿足不了防火阻燃A級的要求。
[0003] 發(fā)泡陶瓷是一種以耐火原料為骨料，配以結(jié)合劑、發(fā)泡劑等，經(jīng)高溫燒結(jié)而成的陶 瓷材料。其特點是內(nèi)部結(jié)構(gòu)中具有大量孔徑可控、分布均勻的閉口氣孔。具有保溫、隔熱、 吸音、裝飾、防潮、防滲、耐腐蝕、耐老化、阻燃，且不危害人體健康等優(yōu)點，完全能滿足防火 阻燃A級的要求。
[0004] 粉煤灰是燃煤電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，其產(chǎn)量約占燃煤總量的 5-20%，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量還將逐年增加，現(xiàn)階段我國年排渣 量已超過3000萬噸，堆放量在15億噸以上，儲灰場占用土地4萬多公頃。其堆放既擠占土 地，又影響當?shù)乜諝獾姆蹓m含量。填埋不僅耗費人力物力，還污染地下水質(zhì)。長期以來，粉 煤灰的綜合利用都是環(huán)境保護領(lǐng)域的一個重要課題，到現(xiàn)在為止，粉煤灰已經(jīng)被廣泛應(yīng)用 于建材、建工、筑路等領(lǐng)域，但高附加值的利用尚未大規(guī)模推廣，導致再利用程度低下，主要 還是以堆放為主，不僅嚴重污染了環(huán)境，也耗費了大量的土地資源，已經(jīng)成為這些地區(qū)不得 不面臨并亟需解決的主要問題和難題之一。
[0005] 利用粉煤灰制備高附加值產(chǎn)品是消耗粉煤灰的一條有效途徑。中國專利申請 201210077995. 2公開一種利用廢棄粉煤灰為主要原料制備一種閉氣孔發(fā)泡陶瓷保溫板的 制備方法，但該方法存在燒結(jié)溫度高（>1230°C，1230°C?1260°C )，整個燒成周期超過10小 時，燒成周期長，局部容易燒結(jié)不均勻。
[0006] 可見，現(xiàn)有的發(fā)泡陶瓷板的制備方法一般采用松堆積隧道窯燒成的方法，燒成溫 度大于1230°C。由于多孔陶瓷材料本身的熱導率較低，采用常規(guī)方法燒結(jié)容易導致材料局 部燒結(jié)不均勻，且燒結(jié)時間過長造成極大的能源極大的浪費。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 面對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種以粉煤灰為主要原料微波燒結(jié)制備發(fā) 泡陶瓷板的方法。微波燒結(jié)是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生 熱量，材料的介質(zhì)損耗使其材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實現(xiàn)致密化的方法。采用微波燒結(jié) 技術(shù)有望大大縮短燒成時間。
[0008] 本發(fā)明提供一種微波燒結(jié)制備發(fā)泡陶瓷板的方法，所述方法包括： 按重量百分比：粉煤灰70?90%，低溫廢熔塊0?20 %，廢玻璃0?20%，滑石0? 8 %，粘土 O?8 %，微波吸收材料O?I %，解膠劑0. 2?0. 6 %進行配料，各組分的重量百分 比之和為100 %，經(jīng)球磨、噴霧造粒、入模成型制得生坯，所述生坯通過微波燒結(jié)制得所述發(fā) 泡陶瓷板，其中微波燒結(jié)溫度為1080?1150°C、微波功率為20?50kW、燒成周期為100? 160分鐘、在所述微波燒結(jié)溫度的保溫時間為6?12分鐘。
[0009] 本發(fā)明中，采用微波燒結(jié)的方法，可以使燒結(jié)溫度（1080?1150°C)明顯低于常規(guī) 方法燒結(jié)溫度（大于1230°C )，而且燒成周期短，因此本發(fā)明不僅節(jié)約了緊缺的陶瓷原料， 并且符合國家的節(jié)能減排政策，對資源保護和粉煤灰的資源化利用都有重大意義，而且制 得的發(fā)泡陶瓷燒結(jié)均勻，質(zhì)量高，滿足保溫、耐老化、阻燃性能要求。
[0010] 較佳地，所述微波吸收材料的重量百分含量可為0. 1?1%，所述生坯直接進行微 波加熱。加入微波吸收材料作為助燒劑，由于它們在室溫時就具有很強的微波耦合能力，可 以達到快速燒結(jié)的效果。
[0011] 優(yōu)選地，所述微波吸收材料為碳化硅微粉或者氮化硅微粉。碳化硅微粉或者氮化 硅微粉不僅可以起到微波吸收材料增加原料微波耦合能力達到快速燒結(jié)的目的，還可以到 發(fā)泡劑的作用。更優(yōu)選地，可采用1000?3000目的碳化硅微粉或者氮化硅微粉兼作為助 燒劑和發(fā)泡劑。
[0012] 較佳地，還可先將所述生坯預(yù)熱到300?800°C，然后微波加熱進行微波燒結(jié)。采 用常規(guī)燒結(jié)的方法使粉末生坯先預(yù)熱到一定溫度，此時材料以具有很強的微波吸收能力， 在進行微波加熱燒結(jié)，可以提高微波燒結(jié)效率而可不必額外加熱微波吸收材料。
[0013] 較佳地，所述低溫廢熔塊的重量百分含量可為0?20%，優(yōu)選地，8?16%。所述 低溫廢熔塊由以下重量配比的組分組成：54?60% Si02、5?6%A1203、4?5%K20、0. 2? 1% Na2OUO ?15% Ca0、3 ?6% Mg0、5 ?10% Zn0、3 ?6% B203。
[0014] 較佳地，所述廢玻璃的重量百分含量可為0?20%。優(yōu)選地，8?16%。
[0015] 較佳地，所述滑石的重量百分含量可為3?8%。
[0016] 較佳地，所述粘土的重量百分含量可為3?8%。

【具體實施方式】
[0017] 參照下述實施方式進一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，下述實施方式僅用于說明本發(fā)明， 而非限制本發(fā)明。
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電廠粉煤灰微波燒結(jié)制備發(fā)泡陶瓷板的方法，采用電 廠粉煤灰為主要原料，其配方按重量百分比組成為：粉煤灰70?90%，低溫廢熔塊0? 20%，廢玻璃0?20%，滑石0?8%，粘土 0?8%，微波吸收材料0?1 %，解膠劑0. 2? 0.6%，經(jīng)配料、球磨、噴霧造粒、墊板上均勻平鋪、微波燒結(jié)獲得制品，其中燒結(jié)溫度為： 1080?1150°C、微波功率：20?50kW、燒成周期為：100?160min、高溫區(qū)保溫時間為：6? 12min〇
[0019] 微波吸收材料的用量可為0. 1?1%，例如采用碳化硅，其兼具發(fā)泡劑和助燒劑的 作用。碳化硅作為微波吸收材料，使產(chǎn)品在室溫時也有很強的微波耦合能力，達到快速燒結(jié) 的效果。為了起到好的效果本發(fā)明采用1000目?3000目的碳化硅微粉。應(yīng)理解還可采用 其他的具有微波吸收能力的微粉，例如氮化硅微粉。微波吸收材料的選擇不僅要起到輔助 燒結(jié)的作用，還應(yīng)起到改善燒結(jié)體性能的作用。合適的微波吸收材料例如還可采用氮化硅 微粉。
[0020] 本發(fā)明所述的發(fā)泡陶瓷板的制備方法，包括如下步驟： (1) 上述陶瓷原料按配方配料入球進行濕法球磨混合均勻，球磨介質(zhì)可為中鋁瓷球或 剛玉瓷球，球磨轉(zhuǎn)速可為11?14轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時間可為8?15小時； (2) 噴霧干燥制粉，陳腐24h后入模平鋪制得粉末生坯； (3) 粉末生坯直接微波加熱至1080?1150°C進行微波燒結(jié)，或者先預(yù)熱到300? 800°C，再微波加熱至1080?1150°C進行微波燒結(jié)，形成閉口氣孔分布均勻的輕質(zhì)發(fā)泡陶 瓷板； (4) 經(jīng)切割等冷加工制成所需規(guī)格的成品。
[0021] 粉煤灰 本發(fā)明的所用的粉煤灰主要來源是以煤粉為燃料的火電廠的工業(yè)廢物，優(yōu)選采用國標 一級干粉煤灰，其包含的各組分的重量百分含量為50?68% SiO2、20?35% Al203、2?9% Fe203、0. 5 ?6% Ca0、0. 2 ?2% Mg0、0. 3 ?1. 5% Κ20、0· 2 ?2% Na2O ;干粉煤灰過 30 目 篩備用。
[0022] 低溫廢熔塊 可在原料中使用〇?20%，優(yōu)選8?16%的低溫廢熔塊。低溫廢熔塊由以下重量配比 的組分組成：54 ?60% Si02、5 ?6% Al203、4 ?5% Κ20、0· 2 ?1% Na2OUO ?15% CaO、 3?6 % MgO、5?10 % ZnO、3?6 % B2O3，低溫廢熔塊經(jīng)破碎、研磨處理，取8目篩下料備用。
[0023] 廢玻璃 可在原料中使用〇?20%，優(yōu)選8?16 %的廢玻璃。廢玻璃可選用生活或工業(yè)產(chǎn)生的 廢玻璃，并沒有特別的限制，廢玻璃經(jīng)破碎、研磨處理，取8目篩下料備用。
[0024] 滑石 可在原料中使用0?8%，優(yōu)選4?6%的滑石?？蛇x用8?100目的市售滑石粉。
[0025] 粘土 可在原料中使用0?8%，優(yōu)選4?6%的粘土?？蛇x用天然粘土，經(jīng)化漿、篩選、壓濾 備用。
[0026] 解膠劑 可在原料中使用〇. 2?0. 6%，優(yōu)選0. 3?0. 5%的解膠劑。解膠劑可選用市售的常用 解膠劑，加入解膠劑可以調(diào)節(jié)漿料流速。
[0027] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：本發(fā)明發(fā)泡陶瓷板充分利用工業(yè)廢棄物， 如電廠粉煤灰、廢熔塊、廢玻璃等，采用微波低溫快速燒成，產(chǎn)品具有熱傳導率低，防火，耐 腐蝕，耐老化，吸水率低等優(yōu)異性能，可應(yīng)用于現(xiàn)代建筑節(jié)能標準的墻體保溫材料。其具體 的優(yōu)點在于： 1、 熱導率低：導熱系數(shù)為〇. 06?0. IOWAm · k)，與保溫砂漿相當； 2、 耐高溫、防火：產(chǎn)品本身經(jīng)高溫燒制而成，燃燒性能為Al級，具有良好的防火性能， 是用于建筑保溫系統(tǒng)及防火隔離帶的理想材料； 3、 耐老化：陶瓷材料性能穩(wěn)定，陽光暴曬、熱冷劇變、風雨交加等惡劣氣候條件下不變 形、不老化、不開裂，性能穩(wěn)定，可與建筑物同壽命，是有機保溫材料無法比擬的。
[0028] 以下進一步列舉出一些示例性的實施例以更好地說明本發(fā)明。應(yīng)理解，本發(fā)明詳 述的上述實施方式，及以下實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護 范圍。另外，下述工藝參數(shù)中的具體配比、時間等也僅是示例性，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上 述限定的范圍內(nèi)選擇合適的值。
[0029] 實施例1 發(fā)泡陶瓷板配方（重量百分比）：粉煤灰70%，低溫廢熔塊10%，廢玻璃4. 5%，滑石 8 %，粘土 7 %，2000目碳化硅微粉0· 3 %，解膠劑0· 2 % ; 制備方法包括如下步驟： (1) 上述原料進行濕法球磨，球磨介質(zhì)為剛玉瓷球，球磨轉(zhuǎn)速為13轉(zhuǎn)/分鐘、球磨時間 為9.小時； (2) 球磨所得漿料通過噴霧干燥制粉（粒徑為20?80目），陳腐24h后入模平鋪； ⑶微波加熱至1080?1150°C燒結(jié)（微波功率：30kW)，燒成周期為：120min、高溫區(qū)保 溫時間為：IOmin ; (4)經(jīng)切割等冷加工制成所需規(guī)格的成品； 本實施例制得的發(fā)泡陶瓷板，經(jīng)檢測容重為〇. 28g/cm3,導熱系數(shù)為0. 07W/m. k。
[0030] 實施例2?4 實施例2?4的制備方法同實施例1，但各實施例中所使用的配方（重量百分含量）見 下表1 : 表1

【權(quán)利要求】
1. 一種微波燒結(jié)制備發(fā)泡陶瓷板的方法，其特征在于，所述方法包括： 按重量百分比：粉煤灰70?90%，低溫廢熔塊O?20%，廢玻璃O?20%，滑石O?8%， 粘土 0?8%，微波吸收材料0?1%，解膠劑0. 2?0. 6%進行配料，各組分的重量百分比之 和為100%，經(jīng)球磨、噴霧造粒、入模成型制得生坯，所述生坯通過微波燒結(jié)制得所述發(fā)泡陶 瓷板，其中微波燒結(jié)溫度為1080?1150°C、微波功率為20?50kW、燒成周期為100?160 分鐘、在所述微波燒結(jié)溫度的保溫時間為6?12分鐘。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波吸收材料的重量百分含量為 0. 1?1%，所述生坯直接進行微波加熱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述微波吸收材料為碳化硅微粉或者氮 化硅微粉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳化硅微粉或者氮化硅微粉過 1000?3000目篩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述生坯預(yù)熱到300?800°C，然后微 波加熱進行微波燒結(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述低溫廢熔塊的重量百分 含量為8?16%，所述低溫廢熔塊由以下重量配比的組分組成：54?60%Si0 2、5?6%A1203、 4 ?5% Κ20、0· 2 ?1% Na2OUO ?15%CaO、3 ?6%MgO、5 ?10%Zn0、3 ?6%B203。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述廢玻璃的重量百分含量 為8?16%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，所述滑石的重量百分含量為 3 ?8%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述粘土的重量百分含量為 3 ?8%。
【文檔編號】C04B38/02GK104211435SQ201410421723
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】劉一軍, 潘利敏, 汪慶剛, 閆振華, 謝志軍, 趙勇, 楊曉峰, 董軍樂 申請人:廣東蒙娜麗莎新型材料集團有限公司