[发明专利]一种发泡陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种以煤粉内燃方式制备发泡陶瓷的方法。

背景技术

发泡陶瓷是以页岩、陶土、长石等作为主要原料，外加一定的发泡剂，经高温焙烧而成的高气孔率陶瓷材料，具有轻质，导热系数较低，防火阻燃，抗老化，性能稳定，生态环保性好，与墙基层和抹面层相容性好，安全稳固性好，可与建筑物同寿命等特点。更重要的是发泡陶瓷的防火等级为A1级，克服了有机墙体材料怕明火，易老化的致命弱点，是一种新型无机建筑保温材料。

制备发泡陶瓷的传统工艺路线为：湿法粉磨、均化，喷雾干燥，制粉，压制成型，入窑烧成，冷却，切割，成品。由于传统工艺方法制备发泡陶瓷采用湿法粉磨和喷雾干燥制粉工艺，干燥和烧成过程均以天然气为燃料，存在热效率低、能耗高，燃料所占成本比例过大等问题，从而导致发泡陶瓷成本高，阻碍其在建材行业的推广和应用。

发明内容

本发明的目的是从发泡陶瓷坯料、粉磨工艺、烧成工艺角度出发，提供一种低成本、高效率的发泡陶瓷的制备方法，该方法制得的发泡陶瓷强度高、保温性能好，满足建筑保温材料的性能要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种发泡陶瓷的制备方法，该方法将煤粉直接掺入发泡陶瓷坯料中，以煤粉内燃方式提供烧成所需的热量，具体包括以下步骤：

1)干法制粉：将煤粉、发泡陶瓷坯料和发泡剂混合，将混合料置于球磨机中粉磨，使各种原料在粉磨过程混合均匀；

2)造粒、装模：将步骤1)中经球磨得到的混合料通过造粒机制成粒状粉料，并将粒状粉料铺入耐火材料模具中；

3)烧结、发泡：将步骤2)中装有粒状粉料的耐火模具送入窑炉中，粒状粉料首先与来自窑炉烧成带的高温烟气进行热交换，粒状粉料预热升温，温度升到450～650℃时，均匀混入粉料中的煤粉产生内燃，为发泡陶瓷坯料的烧结和发泡过程提供热量，通过窑炉烧成带设置的烧嘴补充燃料，控制窑炉温度升至发泡温度1150～1250℃，升温速度为2～8℃/min，在发泡温度下保温30～90min得发泡材料；

4)冷却、脱模、切割：将步骤3)中得到的发泡材料在窑炉中进行冷却，出窑后经脱模、切割，得发泡陶瓷。

根据上述方案，所述煤粉的掺入量根据煤粉的热值及陶瓷坯料烧成热耗确定，使煤粉内燃所产生的热量基本满足发泡陶瓷的高温烧结、发泡所需的热量，每千克发泡陶瓷坯料所需烧成热为4000～7500kJ。

根据上述方案，所述发泡陶瓷坯料中各化学成分及其质量百分比为：SiO₂50～70％，Al₂O₃10～35％，CaO+MgO 3～12％(CaO与MgO之间为任意配比)，K₂O+Na₂O 3～6％(K₂O与Na₂O之间为任意配比)，Fe₂O₃0.5～10％，TiO₂0～1.5％，ZrO₂0～1.5％。

根据上述方案，所述发泡剂为碳化硅、三氧化二铁、硫酸钙中的一种或几种按任意配比混合，掺加量为发泡陶瓷坯料质量的0.5～2％。

根据上述方案，所述高温烟气为窑内煤粉内燃产生的高温烟气或窑炉烧成带燃烧设备中燃料燃烧时产生的高温烟气，高温烟气温度为600～1200℃。

根据上述方案，所述粉磨过程采用干法粉磨，粉磨至细度≤50μm，为减少粉磨过程中的粉料的团聚提高物料混合的均匀性，可引入分散剂。

根据上述方案，造粒后所得粒状粉料的粒度为0.5～8mm。

根据上述方案，所述耐火模具是由一个底板和四个围边条组成，可以根据样品尺寸要求自由组合围边条，组成矩形模框。

根据上述方案，所述窑炉为隧道窑或辊道窑，窑炉烧成带设置烧嘴，用于补充气体燃料或液体燃料，并控制和调节烧结、发泡温度。所述燃料为气体燃料或液体燃料，气体燃料为天然气或煤气，液体燃料为轻质柴油或重油。

本发明烧结、发泡过程所需的热量主要通过煤粉燃烧产生的热量提供，不足部分通过布置于烧成带的烧嘴补充少量气体或液体燃料加以调节，通过烧嘴补充的热量为煤粉为引入热量的5～20％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用干法粉磨工艺，可连续生产，无需进行粉料干燥，简化制备工艺过程，生产周期短、效率高。