[發明專利]一種合成輕質硅酸鈣保溫材料的方法

有效

• 申請號: 201810283609.2
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108191374B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 徐鵬
• 申請（專利權）人: 內蒙古普諾思新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B33/24
• 分類號: C01B33/24;C04B111/40
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 呂學文;武媛

本發明公開了一種合成硬硅鈣石型硅酸鈣的方法，該方法包括如下步驟：將增強纖維分散到特定濃度和模數的硅酸鈉溶液當中，然后加入石灰乳后進行常壓水熱合成，置換出氫氧化鈉溶液，并得到C?S?H凝膠型硅酸鈣細小顆粒，依次進行過濾、洗滌，再將得到的C?S?H凝膠型水化硅酸鈣加水調整濃度后，進行高壓動態水熱合成反應，最終得到硬硅鈣石型輕質硅酸鈣產品。本發明解決了現有技術中直接使用石英砂固體原料為作為硅質原料參與反應，造成反應活性度低，能耗高、產品結晶效果差等問題，另一方面解決了增強纖維在硬硅鈣石型保溫材料內分散不均勻，材料壓濾成型后含水率和強度不均勻的問題。此外，本發明實現了對氫氧化鈉溶液的回收和循環利用。

技術領域

本發明涉及硅酸鈣保溫材料技術領域，具體涉及一種合成輕質硅酸鈣保溫材料的方法。

背景技術

輕質硅酸鈣保溫材料的主要化學成分為硬硅鈣石，分子式可表示為：6CaO·6SiO₂·H₂O。該材料是一定Ca/Si摩爾比的石灰和二氧化硅混合物在150℃到400℃下動態水熱合成的，其結構屬于單斜晶系，硬硅鈣石的微觀結構為棱鏡狀晶體或纖維狀聚集體。

輕質硅酸鈣保溫材料的應用發展非常迅速，主要原因是與其他無機絕熱材料相比較，硬硅鈣石材料具有很多優良的特點，如質量輕，防火，耐高溫，隔音隔熱性能好，強度高，尺寸穩定，裝飾性好，原料廣泛，加工設備簡單，能量消耗低等。因此它可應用的范圍很廣，可以廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、建材各部門。

目前傳統硅酸鈣保溫材料生產主要使用由石英砂、硅藻土經細磨處理后作為硅質原料，以石灰、電石渣等作為鈣質原料，然后兩種經細磨后的固體原料直接加水混合后，經動態水熱合成反應和加工后得到硅酸鈣保溫產品。在這種原料和工藝條件下，原料需要經過粉磨加工，然而即使原料粉磨到很細，仍然以固體形態參與反應過程中，因而反應活性很低，反應活化能高，造成反應過程中液固比較高，反應時間較長，需要的溫度較高，這就導致物耗能耗較高，且水熱合成反應過程中原料的晶化反應不完全，得到的硬硅鈣石晶體晶化程度較差、雜相物質含量較高。

相較于上述傳統硅酸鈣保溫材料生產工藝，近來又提出一種改進工藝，即使用水玻璃溶液和生石灰(或石灰乳)作為原料，利用一步法動態水熱合成硅酸鈣保溫材料。主要步驟是將工業水玻璃進行稀釋調整濃度后，直接與生石灰(或石灰乳)進行混合后在高溫高壓條件下進行水熱反應，最后在合成漿料中加入增強纖維并進行過濾洗滌，壓制成型并烘干后成為輕質硅酸鈣保溫材料成品。

然后，這種工藝存在一種問題，那就是由于堿作為一種激發劑及活性劑參與到合成全過程中，在促進氧化硅溶解和晶體發育的同時，也會在反應體系中殘留，如果不能將合成物料中的的堿盡可能脫除，則材料中的殘堿會對其成型后的強度和耐久性產生一定負面影響，此外，大量堿不能脫除后進行循環利用，也增加了制造成本。

此外，硅酸鈣保溫制品干燥養護過程中，是靠升溫干燥使水分排出坯體的。干燥過程中，不僅使坯體內的水分通過表面蒸發排出坯體外，同時還會引起坯體收縮現象，工業生產的大塊坯體變形會使制品因體積變小而造成密度增加。而在坯體成型過程中加入纖維來阻止固相顆粒互相靠近的措施都有助于最終產品保持低的密度。因此生產輕質硅酸鈣過程中都要加入一定量的纖維材料。由于所加的纖維一般都比纖維狀硬硅鈣石晶體粗而長，在坯體中起到骨架作用。這樣在壓制成型過程中就可減少壓縮量，在干燥過程中可阻止硬硅鈣石纖維被毛細管作用力拉得太近，防止收縮過大。然后，在上述兩種工藝的生產過程中，纖維的添加都是在反應合成過程結束后，直接投放到漿料中進行分散的，由于漿料濃度已經較高，且晶體已經發育完全，加入的纖維之間容易造成團聚，使產品應力不均勻，同時使制品容重增大，纖維分散的不均勻，還會造成坯體在干燥時的收縮等問題。

目前傳統硅酸鈣保溫材料生產主要使用由石英砂、硅藻土等材料經細磨處理后得到的粉磨作為硅質原料，以石灰、電石渣等粉磨作為鈣質原料，在水中通過物理攪拌混合后，兩種原料在高壓條件下屬于固-固反應，原料需要經過較高的能量才能逐漸通過表面無定形化溶解于水中，因此反應物的活性度低，耗能高，產品晶體發育一般較差。