[發明專利]一種發泡陶瓷的制備方法

在審

• 申請號: 201410767174.0
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104529510A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 周明凱;王懷德;彭麗芬
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及建筑材料領域，具體涉及一種以煤粉內燃方式制備發泡陶瓷的方法。

背景技術

發泡陶瓷是以頁巖、陶土、長石等作為主要原料，外加一定的發泡劑，經高溫焙燒而成的高氣孔率陶瓷材料，具有輕質，導熱系數較低，防火阻燃，抗老化，性能穩定，生態環保性好，與墻基層和抹面層相容性好，安全穩固性好，可與建筑物同壽命等特點。更重要的是發泡陶瓷的防火等級為A1級，克服了有機墻體材料怕明火，易老化的致命弱點，是一種新型無機建筑保溫材料。

制備發泡陶瓷的傳統工藝路線為：濕法粉磨、均化，噴霧干燥，制粉，壓制成型，入窯燒成，冷卻，切割，成品。由于傳統工藝方法制備發泡陶瓷采用濕法粉磨和噴霧干燥制粉工藝，干燥和燒成過程均以天然氣為燃料，存在熱效率低、能耗高，燃料所占成本比例過大等問題，從而導致發泡陶瓷成本高，阻礙其在建材行業的推廣和應用。

發明內容

本發明的目的是從發泡陶瓷坯料、粉磨工藝、燒成工藝角度出發，提供一種低成本、高效率的發泡陶瓷的制備方法，該方法制得的發泡陶瓷強度高、保溫性能好，滿足建筑保溫材料的性能要求。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種發泡陶瓷的制備方法，該方法將煤粉直接摻入發泡陶瓷坯料中，以煤粉內燃方式提供燒成所需的熱量，具體包括以下步驟：

1)干法制粉：將煤粉、發泡陶瓷坯料和發泡劑混合，將混合料置于球磨機中粉磨，使各種原料在粉磨過程混合均勻；

2)造粒、裝模：將步驟1)中經球磨得到的混合料通過造粒機制成粒狀粉料，并將粒狀粉料鋪入耐火材料模具中；

3)燒結、發泡：將步驟2)中裝有粒狀粉料的耐火模具送入窯爐中，粒狀粉料首先與來自窯爐燒成帶的高溫煙氣進行熱交換，粒狀粉料預熱升溫，溫度升到450～650℃時，均勻混入粉料中的煤粉產生內燃，為發泡陶瓷坯料的燒結和發泡過程提供熱量，通過窯爐燒成帶設置的燒嘴補充燃料，控制窯爐溫度升至發泡溫度1150～1250℃，升溫速度為2～8℃/min，在發泡溫度下保溫30～90min得發泡材料；

4)冷卻、脫模、切割：將步驟3)中得到的發泡材料在窯爐中進行冷卻，出窯后經脫模、切割，得發泡陶瓷。

根據上述方案，所述煤粉的摻入量根據煤粉的熱值及陶瓷坯料燒成熱耗確定，使煤粉內燃所產生的熱量基本滿足發泡陶瓷的高溫燒結、發泡所需的熱量，每千克發泡陶瓷坯料所需燒成熱為4000～7500kJ。

根據上述方案，所述發泡陶瓷坯料中各化學成分及其質量百分比為：SiO₂50～70％，Al₂O₃10～35％，CaO+MgO?3～12％(CaO與MgO之間為任意配比)，K₂O+Na₂O?3～6％(K₂O與Na₂O之間為任意配比)，Fe₂O₃0.5～10％，TiO₂0～1.5％，ZrO₂0～1.5％。

根據上述方案，所述發泡劑為碳化硅、三氧化二鐵、硫酸鈣中的一種或幾種按任意配比混合，摻加量為發泡陶瓷坯料質量的0.5～2％。

根據上述方案，所述高溫煙氣為窯內煤粉內燃產生的高溫煙氣或窯爐燒成帶燃燒設備中燃料燃燒時產生的高溫煙氣，高溫煙氣溫度為600～1200℃。

根據上述方案，所述粉磨過程采用干法粉磨，粉磨至細度≤50μm，為減少粉磨過程中的粉料的團聚提高物料混合的均勻性，可引入分散劑。

根據上述方案，造粒后所得粒狀粉料的粒度為0.5～8mm。

根據上述方案，所述耐火模具是由一個底板和四個圍邊條組成，可以根據樣品尺寸要求自由組合圍邊條，組成矩形模框。

根據上述方案，所述窯爐為隧道窯或輥道窯，窯爐燒成帶設置燒嘴，用于補充氣體燃料或液體燃料，并控制和調節燒結、發泡溫度。所述燃料為氣體燃料或液體燃料，氣體燃料為天然氣或煤氣，液體燃料為輕質柴油或重油。

本發明燒結、發泡過程所需的熱量主要通過煤粉燃燒產生的熱量提供，不足部分通過布置于燒成帶的燒嘴補充少量氣體或液體燃料加以調節，通過燒嘴補充的熱量為煤粉為引入熱量的5～20％。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)采用干法粉磨工藝，可連續生產，無需進行粉料干燥，簡化制備工藝過程，生產周期短、效率高。