[发明专利]以花岗岩废料为原料的高强轻质保温材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高强轻质保温材料技术领域。具体涉及一种以花岗岩废料为原料的高强轻质保温材料及其制备方法。

背景技术

花岗岩是一种深成酸性火成岩，二氧化硅含量高，主要由石英、长石和少量云母等暗色矿物组成。花岗岩具有不易风化、硬度高和耐磨损特点，通常用作建筑装饰工程、地面石料和雕刻用材等领域。我国是一个石料加工大国，随着近年来花岗岩需求量的增加，在石材加工过程产生了大量的废石块和废石粉等废料，若不加以合理利用，其大量排放和堆积将严重污染环境和浪费资源，不利于环境和资源的保护。

目前，关于以花岗岩废料为原料开展综合利用的研究工作较多：如“一种由花岗岩废料制成的防火隔音板”（201020227547.2）专利技术，由花岗岩废料经过发泡制成表面和内部具有微孔的四方状或波浪状的防火隔音板，但仅用作装饰材料，而未用于绝热保温材料技术领域；另如“利用花岗岩粉为原料的再生发泡材料的制作方法”（201210286364.1）专利技术，利用花岗岩粉为原料，经1100~1400℃高温烧成后，制得密度为0.3~1.2吨/m³的发泡材料，但该技术烧成温度较高和能源消耗大，所制得发泡材料的密度较大，影响了所制产品在绝热保温、隔音和防火等领域的应用效果。

因此，现有技术中的以花岗岩废料为原料开展的综合利用都存在一些不足，如体积密度大、导热系数高和耐压强度低，无法满足绝热保温、隔音、防火等领域对轻质材料产品的要求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种原料来源广泛、工艺简单、生产成本低、环境友好和烧成温度低的以花岗岩废料为原料的高强轻质保温材料的制备方法；用该方法制备的高强轻质保温材料体积密度小、导热系数低和耐压强度高。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：先以60~80wt%的花岗岩废料细粉、13~25wt%的滑石粉、1~5wt%的氯化钠和5~10wt%的工业纯碱为原料，混合均匀，在800~1100℃条件下热处理2~5小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料；然后在所述粉磨料中加入占原料10~30wt%的矾土颗粒、8~15wt%的石英砂颗粒、1~5wt%的石灰石粉、0.5~5wt%的碳化硅粉、1~10wt%的硅微粉和3~10wt%的水，搅拌10~30分钟，压制成坯体；将干燥后的坯体在600~900℃条件下热处理0.5~5小时，再在800~1200℃条件下热处理0.5~5小时，制得以花岗岩废料为原料的高强轻质保温材料。

所述花岗岩废料细粉的主要化学成分及其含量是：SiO₂为60~78wt%，Al₂O₃为10~18wt%，CaO为0.3~3wt%，Na₂O为3~5wt%，K₂O为2~5wt%；花岗岩废料细粉的粒径小于0.045mm。 

所述滑石粉中Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的含量之和小于1.2 wt%，滑石粉的粒径小于0.045mm。

所述矾土颗粒的粒径为2.5~1mm；石英砂颗粒的粒径为1~0.25mm。

所述石灰石粉中CaO的含量大于45wt%，石灰石粉的粒径小于0.045mm。

所述碳化硅粉中SiC的含量大于70wt%，碳化硅粉的粒径小于0.045mm。

所述压制成坯体的压力为35~55MPa。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：

1、本发明采用的原料来源广泛，尤其是以花岗岩废料为主要原料，不仅解决了花岗岩废料堆积对环境的污染和资源浪费问题，有利于环境和资源的保护，且生产成本低。

2、本发明通过各原料组成、相对含量及相应粒度的合理搭配，如粉磨料、石灰石颗粒、白炭黑和碳化硅粉及其含量，提高了坯体的致密化和后期烧结强度，紧密接触的颗粒结合状态，也确保了生成气孔的尺寸和分布的均匀性和可控性；因而，利用该技术制备的低导热轻质保温材料具有较高的强度和较低的体积密度。

3、本发明采用的两步法的制备技术，即第一步粉磨料制备和第二步产品制备，确保了第一步钛酸钾前驱体的形成和第二步钛酸钾晶须在材料颗粒空隙中的生长，设计合理的颗粒堆积，也为钛酸钾晶须的生长提供了理想的生长气氛，因而，利用该技术制备的低导热轻质保温材料具有较高的强度和较低的导热系数。