[发明专利]一种硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料及其制备方法，属于非金属矿物材料和非金属深加工领域。

背景技术

合适的室内湿度是确保人类生活舒适和健康的重要因素之一。目前，人们主要通过加湿器和空调等机械手段来调节室内空气的相对湿度。机械法调控湿度不仅要消耗能源，而且存在很多弊端。调湿材料利用材料的吸放湿特性来合理调控室内湿度，不需要借助任何人工资源和机械设备，依靠自身的吸放湿性能，感应所调空间湿度的变化，从而自动调节空气相对湿度，无需消耗电力等不可再生能源，是一种生态性调控方法。

无机多孔矿物材料具有孔结构较发达，比表面积大且吸附能力强的特点。多孔矿物材料特殊的孔道结构和较大的孔体积为其调节室内空气湿度提供了存储空间，因此无机多孔矿物具有调控相对湿度的功能。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，高纯度的硅藻土具有发达的由微孔、介孔与大孔组成的三维孔结构，具有良好的调湿性能。且主要成分为非晶质含水二氧化硅，化学稳定性好，属于环境友好型生态材料。但是，硅藻土原矿和煅烧硅藻土，前者由于杂质含量较高，后者由于煅烧后孔体积变小及孔径变大，其平衡吸放湿量均不超过10％，其吸放湿能力难以满足高湿度地区对调湿材料高吸湿性能的要求。

重质碳酸钙是一种高白度、廉价的非金属矿物填料，也是目前市场上硅藻泥的主要组分之一。但是，重质碳酸钙的主要成分为CaCO₃，本身不具备调湿性能，只是利用其高白度和较好的遮盖力，在硅藻泥中作为普通填料使用。

发明内容

针对上述背景技术部分提到的的缺点或不足，本发明提出了一种将硅藻土与重质碳酸钙混合焙烧制备复合调湿材料的方法，制得的硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料吸湿能力强、平衡含湿量大。

本发明中的硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料的主要矿物成分有硅酸钙、氢氧钙石、方解石、脱水硅藻土、石英。

进一步，本发明中的硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料的氮吸附比表面积≥8m²/g，孔体积≥0.02cm³/g，平均孔径8～15nm；

本发明还提供了硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料的制备方法，其制备工艺包括下列步骤：

(1)将硅藻土与重质碳酸钙按1:0.5～1.5的质量比配料，并搅拌混合均匀，得到混合物；

(2)将步骤(1)中所得的混合物在回转炉进行焙烧，焙烧温度为600～850℃，焙烧时间1.0～3.0h，焙烧后的产物排出回转窑后冷却，即制得硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料。

进一步，上述硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料的制备方法中所用的硅藻土的粒度D₉₇≤75μm、非晶质SiO₂含量≥75％；所用的重质碳酸钙为方解石、大理石或石灰石粉体，CaCO₃含量≥97％，粒度D₉₀≤45μm。

本发明中硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料的制备原理如下：硅藻土与重质碳酸钙在高温焙烧过程中发生以下化学反应：

(1)CaCO₃→CaO+CO₂(g)

(2)SiO₂·nH₂O(硅藻土)→SiO₂(脱水硅藻土)+nH₂O(g)

(3)SiO₂+CaO→CaSiO₃(s)

(4)CaO+H₂O→Ca(OH)₂(s)

(5)Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃(s)+H₂O(g)

碳酸钙微粉在高温下分解生成氧化钙；硅藻土在高温下脱出结构水生成非晶质二氧化硅，即脱水硅藻土；部分氧化钙与硅藻土中脱出的水生产氢氧化钙，即氢氧钙石；部分非晶质二氧化硅与氧化钙反应生成硅酸钙；少量氢氧化钙与碳酸钙分解产生的二氧化碳反应生产碳酸钙，即方解石；石英是与硅藻土原料伴生的晶质二氧化硅组分。

采用本发明方法制备的硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料，其调湿性能，特别吸湿性能较纯硅藻土调湿材料显著提高，环境温度30℃、相对湿度90％、80％条件下其最大吸湿量分别达到13％和10％以上；平衡含湿量达到13％和9％以上，较纯硅藻土提高2倍以上，而且制备工艺简单，生产成本较低，具有良好的应用前景。

附图说明