專利名稱：輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁硅酸鹽類固體廢物資源化技術(shù)領(lǐng)域，涉及煤炭灰渣的高附加值綜合利用，具體地說(shuō)，是ー種輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法。
背景技術(shù)：
防火材料是指具有一定等級(jí)防火性能的施工或裝潢材料，以建筑標(biāo)準(zhǔn)可分為三種(1)不燃材料如混凝土、磚或空心磚、瓦、石料、鋼鐵、鋁、玻璃、玻璃纖維、礦棉、陶瓷品、砂漿、石灰及其他不因火熱引起燃燒、熔化、破裂變形以及產(chǎn)生有害氣體之材料；(2)耐火板如木絲水泥板、耐燃石膏板等材料；(3)耐燃材料如耐燃纖維板、耐燃塑料板、石膏板等材料。隨著我國(guó)建筑業(yè)的高速發(fā)展和建筑節(jié)能意識(shí)的提高，人們對(duì)墻體材料的數(shù)量、品種、功能及質(zhì)量提出了新的更高的要求。建筑結(jié)構(gòu)大空間、大柱網(wǎng)、大開(kāi)間靈活隔斷技術(shù)的出現(xiàn)使墻體材料在由塊狀制品向板狀制品、由單ー墻體向復(fù)合墻體、由重型墻體向輕型墻體發(fā)展。因此，建筑板材越來(lái)越受到業(yè)界的青睞。在國(guó)外，建筑板材在墻體材料中的使用量已占有相當(dāng)大的份額在日本占60%，在美國(guó)占47%，在德國(guó)占41%，在東南亞的ー些國(guó)家也達(dá)到了 30%以上。我國(guó)現(xiàn)在每年新增房屋建筑面積18 19億平方米，其中框架結(jié)構(gòu)的房屋占25%左右，一般情況下，每平方米框架結(jié)構(gòu)的建筑面積需要用建筑板材1. 82 2. 42平方米，因此，我國(guó)目前的建筑業(yè)需要大量的建筑板材。但是，目前我國(guó)建筑板材的產(chǎn)量?jī)H為墻體材料總產(chǎn)量的3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。另外，由于建筑板材質(zhì)量好、檔次高，具有外觀光滑美觀，抗?jié)B性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合作清水墻和公共建筑(包括橋梁和隧道)的墻裙結(jié)構(gòu)， 既能美化城市建筑，又能提高建筑物質(zhì)量，還能增加新的功能，因此，開(kāi)發(fā)新的建筑板材或者建筑板材的生產(chǎn)技術(shù)具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。目前，生產(chǎn)建筑板材的主要技術(shù)有中國(guó)專利96106288. 6 “輕質(zhì)隔聲爐渣混凝土建筑板材”;中國(guó)專利86106776 “ー種建筑板材及其制作方法”;中國(guó)專利93120570. 0 “輕質(zhì)復(fù)合建筑板材”;中國(guó)專利02277622. 2 “ー種新型建筑板材”;中國(guó)專利200410011365. 0 “固體廢棄物模壓復(fù)合法制備新型建筑板材”；中國(guó)專利200420050808. 2 “ー種輕質(zhì)建筑板材” 等。但是，這些建筑板材在防火性能方面存在比重大、保溫能力差的問(wèn)題，在保溫性能方面存在強(qiáng)度低、防火能力差、存在安全隱患的問(wèn)題。其中的ー些技術(shù)雖是利用固體廢物制備建筑板材，但是這些固體廢物主要是作為填充料在使用，沒(méi)有激發(fā)固體廢物本身的反應(yīng)特性， 所以，這些建筑板材的質(zhì)量普遍不穩(wěn)定，而且缺乏美觀度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，能夠利用煤炭燃燒的灰渣或者是煤炭利用過(guò)程中灰渣鋁資源利用的余渣生產(chǎn)具有性能穩(wěn)定、密度小、保溫防火性能優(yōu)良等特點(diǎn)的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是ー種輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征是，包括以下步驟
(1)根據(jù)煤炭灰渣的化學(xué)組成和礦物組成選擇能夠提供鈉或鈣的化學(xué)激發(fā)劑，化學(xué)激發(fā)劑應(yīng)能提供堿性環(huán)境，其中的陽(yáng)離子和陰離子至少有ー種能參與反應(yīng)形成鋁硅酸鹽產(chǎn)物，將化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣按質(zhì)量百分比10 50% 50 90%進(jìn)行混合，獲得化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣的混合料；
(2)在步驟(1)獲得的混合料中添加天然或人工無(wú)機(jī)輕質(zhì)骨料，添加的體積比為混合料的1 5倍，獲得配合料；
(3)在步驟(2)獲得的配合料中添加水充分?jǐn)嚢?，加入模板?nèi)用壓カ壓制成板材，以環(huán)境溫度養(yǎng)護(hù)，制得輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材。步驟(1)所述的煤炭灰渣包括煤炭燃燒的灰渣或者是煤炭利用過(guò)程中灰渣鋁資源利用的余渣。所述的煤炭灰渣包含粉煤灰、鍋爐底渣和循環(huán)硫化床燃燒爐灰渣，摻和量大于總質(zhì)量的50%。步驟(1)所述的化學(xué)激發(fā)劑為能提供鈉或鈣離子的堿性化合物的ー種或多種。 (5-1)步驟(1)所述的鋁硅酸鹽產(chǎn)物為鋁硅酸鈣和鋁硅酸鈉。步驟(2)所述的無(wú)機(jī)輕質(zhì)骨料的最大粒度小于30mm，在堿性條件下和遇水均不膨脹。步驟(3)所述的環(huán)境溫度為15 40°C。步驟(3)所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的其密度為0. 60g 1. 60g/cm3，抗壓強(qiáng)度為 5. 2 15MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 2 0. 7ff/m · K。本發(fā)明輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法的積極效果是
(1)能充分利用煤炭灰渣的資源，變“廢”為寶，提供了一種新的建筑板材；
(2)所制備的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材既有保溫防火的作用，又有裝飾的作用，可減少建筑裝飾的エ序和成本，符合建筑節(jié)能和低碳的要求；
(3)方法簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，成本較低，效果明顯，具有エ業(yè)化推廣的前景。
具體實(shí)施例方式以下給出本發(fā)明輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法的具體實(shí)施方式
，提供5個(gè)實(shí)施例，但是需要指出，本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。實(shí)施例1
(1)按質(zhì)量百分比將50%的煤粉鍋爐低鈣粉煤灰與50%鈣質(zhì)激發(fā)劑混合，獲得化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣的混合料；
(2)在混合料中添加體積比為1倍、粒徑為1 3mm的珍珠巖輕質(zhì)骨料，獲得配合料；
(3)在配合料中添加水充分?jǐn)嚢瑁尤肽０鍍?nèi)用壓カ壓制成板材，以環(huán)境溫度養(yǎng)護(hù)，制得輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材，其密度為1. 60g/cm3，抗壓強(qiáng)度為7. 4MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 7ff/m · K。實(shí)施例2
(1)按質(zhì)量百分比將70%的煤粉鍋爐低鈣粉煤灰與10%的鈉質(zhì)激發(fā)劑、20%的鈣質(zhì)激發(fā)劑混合，獲得化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣的混合料；
(2)在混合料中添加體積比為4倍、粒徑為1 3mm的珍珠巖輕質(zhì)骨料，獲得配合料；(3)エ藝同實(shí)施例1，制得輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材，其密度為1. 10g/cm3，抗壓強(qiáng)度為 5. 2MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 4ff/m · K。實(shí)施例3
(1)按質(zhì)量百分比將90%的高鈣粉煤灰與10%的含鈣激發(fā)劑混合，獲得化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣的混合料；
(2)在混合料中添加體積比為5倍、粒徑為5 30mm的粉煤灰燒結(jié)陶粒輕質(zhì)骨料，獲得配合料；
(3)エ藝同實(shí)施例1，制得輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材，其密度為1.26g/cm3，抗壓強(qiáng)度為 13. 2MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 6ff/m · K。實(shí)施例4
(1)按質(zhì)量百分比將70%的循環(huán)流化床粉煤灰與1%的含鎂激發(fā)劑、29%的含鈣激發(fā)劑混合，獲得化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣的混合料；
(2)在混合料中添加體積比為5倍、粒徑為2 5mm的珍珠巖輕質(zhì)骨料，獲得配合料；
(3)エ藝同實(shí)施例1，以70°C蒸汽養(yǎng)護(hù)，制得輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材，其密度為0.60g/cm3, 抗壓強(qiáng)度為12. 6MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0. 2ff/m · K。實(shí)施例5
(1)按質(zhì)量百分比將50%的粉煤灰提鋁余渣與50%的含鈣激發(fā)劑混合，獲得化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣的混合料；
(2)在混合料中添加體積比為2倍、粒徑為1 3mm的珍珠巖輕質(zhì)骨料，獲得配合料；
(3)エ藝同實(shí)施例1，以70°C蒸汽養(yǎng)護(hù)，制得輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材，其密度為0.90g/cm3, 抗壓強(qiáng)度為15. OMPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0. 5ff/m · K。
權(quán)利要求
1.ー種輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征在干，包括以下步驟(1)根據(jù)煤炭灰渣的化學(xué)組成和礦物組成選擇能夠提供鈉或鈣的化學(xué)激發(fā)劑，化學(xué)激發(fā)劑應(yīng)能提供堿性環(huán)境，其中的陽(yáng)離子和陰離子至少有ー種能參與反應(yīng)形成鋁硅酸鹽產(chǎn)物，將化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣按質(zhì)量百分比10 50% 50 90%進(jìn)行混合，獲得化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣的混合料；(2)在步驟(1)獲得的混合料中添加天然或人工無(wú)機(jī)輕質(zhì)骨料，添加的體積比為混合料的1 5倍，獲得配合料；(3)在步驟(2)獲得的配合料中添加水充分?jǐn)嚢?，加入模板?nèi)用壓カ壓制成板材，以環(huán)境溫度養(yǎng)護(hù)，制得輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征在干，步驟(1)所述的煤炭灰渣包括煤炭燃燒的灰渣或者是煤炭利用過(guò)程中灰渣鋁資源利用的余渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征在干，所述的煤炭灰渣包含粉煤灰、鍋爐底渣和循環(huán)硫化床燃燒爐灰渣，摻和量大于總質(zhì)量的50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征在干，步驟(1)所述的化學(xué)激發(fā)劑為能提供鈉或鈣離子的堿性化合物的ー種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征在干，步驟(1)所述的鋁硅酸鹽產(chǎn)物為鋁硅酸鈣和鋁硅酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征在干，步驟(2)所述的無(wú)機(jī)輕質(zhì)骨料的最大粒度小于30mm，在堿性條件下和遇水均不膨脹。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征在干，步驟(3)所述的環(huán)境溫度為15 40°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，其特征在干，步驟(3)所述的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的其密度為0. 60g 1. 60g/cm3，抗壓強(qiáng)度為5. 2 15MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 2 0. 7ff/m · K。
全文摘要
本發(fā)明輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材的制備方法，包括以下步驟①選擇化學(xué)激發(fā)劑，將化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣進(jìn)行混合，獲得化學(xué)激發(fā)劑與煤炭灰渣的混合料；②在混合料中添加天然或人工無(wú)機(jī)輕質(zhì)骨料，獲得配合料；③在配合料中添加水充分?jǐn)嚢?，加入模板?nèi)用壓力壓制成板材，以環(huán)境溫度養(yǎng)護(hù)，制得輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材，其密度為0.60g～1.60g/cm3，抗壓強(qiáng)度為5.2～15MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.2～0.7W/m·K。本發(fā)明的積極效果是能充分利用煤炭灰渣的資源；制得的輕質(zhì)高強(qiáng)防火板材既有保溫防火的作用，又有裝飾的作用，可減少建筑裝飾工序和成本，符合建筑節(jié)能和低碳的要求；方法簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，成本較低，能夠工業(yè)化推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C04B28/00GK102557532SQ201010594000
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者喬秀臣, 于建國(guó), 司鵬 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)