專利名稱：一種閉孔保溫?；沾杉捌渲苽浞椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種閉孔保溫玻化陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
湖泥指江河湖泊沉積物中經(jīng)過交合作用形成的淤泥，是含有無機(jī)物和有機(jī)物微粒的組成體。我國(guó)江河湖泊眾多，因此有大量的湖泥產(chǎn)生，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成日益嚴(yán)重的破壞。例如，湖北武漢的湖泥總量超過4. 8億m3，可以填滿3個(gè)東湖，造成湖泊面積減小、危害生態(tài)環(huán)境。湖泥作為常見的固體廢棄物，其來源、組成與黏土有較大的相似之處；利用淤泥進(jìn)行部分甚至全部替代黏土進(jìn)行建材產(chǎn)品的生產(chǎn)，已成為建筑陶瓷材料生產(chǎn)的重要發(fā)展方向。
長(zhǎng)石是一類常見的含鈉、鉀的鋁硅酸鹽類礦物，其熔點(diǎn)約1100°C，在地殼中比例高達(dá)60%，來源十分豐富，常作為制備無機(jī)非金屬材料的原料或者助溶劑。中國(guó)專利CN101560112A，公開了一種高性能輕質(zhì)玻化泡沫陶瓷磚及其制備工藝，該陶瓷磚以瓷石、低溫砂、白云石、鋰瓷石、方解石、陶瓷廢棄料、碳化硅、納米高嶺土和分散劑為原料，通過碳化硅與分散劑的作用，經(jīng)高溫發(fā)泡而制成產(chǎn)品。用該方法制備的輕質(zhì)?；菽沾纱u，其燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，為7 12h ;產(chǎn)品的密度較大，其密度為480 650Kg/cm3 ;導(dǎo)熱系數(shù)也較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氣孔率高、密度低和抗壓強(qiáng)度高的閉孔保溫?；沾?，并提供該玻化陶瓷易于制備的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的閉孔保溫?；沾?，其主要組成為長(zhǎng)石25 45%，湖泥20 38%，頁巖12 20%，高嶺土 8 15%，黃砂12 20%，發(fā)泡劑I 2. 5%，均為質(zhì)量百分比。上述閉孔保溫?；沾煽捎梢韵略辖M成長(zhǎng)石34%，湖泥23%，頁巖14%，高嶺土12%，黃砂15%，發(fā)泡劑2%，均為質(zhì)量百分比。所述的發(fā)泡劑為碳化娃、碳酸I丐和氧化鐵的混合物,顆粒粒徑< O. 045mm,質(zhì)量百分比可以為碳化硅30 50%、碳酸鈣30 40%、氧化鐵20 40%。本發(fā)明提供的閉孔保溫玻化陶瓷的制備方法，其包括以下步驟
Cl)生料的制備
先將原料按以下質(zhì)量百分比例混合長(zhǎng)石25 45%、湖泥20 38%、頁巖12 20%、高嶺土 8 15%、黃砂12 20%和發(fā)泡劑I 2. 5%，混合后再加入于原料總質(zhì)量40%的水，放入輕型球磨機(jī)中球磨12 18h，得到混合均勻的漿料；然后將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱中于120°C下烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量4 7%的水煉泥，得到混合均勻的生料；
(2)成型
將生料置于模具中，在粉末壓片機(jī)上進(jìn)行壓制成型，再置于鼓風(fēng)干燥箱中于80°C下干燥12 24h得坯體；(3)燒結(jié)
將坯體放入燒結(jié)爐中，然后將爐體從室溫升到1050°C 1150°C，燒結(jié)保溫廣2小時(shí)，隨爐冷卻后得到閉孔保溫?；沾?。上述步驟(I)中，所述的原料可以由以下質(zhì)量百分比的原料替換長(zhǎng)石34%，湖泥23%，頁巖14%，高嶺土 12%，黃砂15%，發(fā)泡劑2%。上述步驟(I)中，所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，顆粒粒徑(O. 045mm，質(zhì)量百分比可以為碳化硅30 50%、碳酸鈣30 40%、氧化鐵30 40%。上述步驟(2)中，所述壓制成型的工藝條件可以為采用單面加壓，加壓大小為
I 4MPa。 上述步驟(2)中，成型加壓大小可以為2 3MPa，升溫速率為2 4°C /min，燒結(jié)溫度為1120。。 1140°C，保溫時(shí)間為Γ1. 5小時(shí)。上述步驟(2)中，成型加壓大小可以為2MPa，升溫速率為3°C /min，燒結(jié)溫度為1140°C，保溫時(shí)間為I. 5小時(shí)。上述步驟(3)中，可以將燒結(jié)爐的溫度按照2飛。C /min的升溫速率勻速?gòu)氖覝厣?1050 0C 1150。。。本發(fā)明的原理湖泥在燒成時(shí)燒失量大、能產(chǎn)生大量的玻璃態(tài)液相，長(zhǎng)石提供陶瓷必要的組分、作為助溶劑來降低坯體的燒結(jié)溫度，頁巖燒結(jié)溫度低，高嶺土提供陶瓷必要的組分，黃砂提供SiO2增加燒成后坯體的強(qiáng)度。坯體在1050°C 1150°C時(shí)熔融并且具有一定的粘度；此時(shí),發(fā)泡劑反應(yīng)產(chǎn)生氣體，由于表面張力的作用,氣體被保留在熔體內(nèi)，坯體燒成隨爐冷卻后即得閉孔保溫?；沾?。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)主要是
其一.湖泥的利用量達(dá)38%，節(jié)約資源，有利于環(huán)保；
其二 .所得產(chǎn)品的可控性能好，能根據(jù)不同需求控制產(chǎn)品的孔徑大小、密度，易再加
工；
其三·該材料生產(chǎn)具有燒成溫度低(1050°C 1150°C )、周期短、成本低(原料廉價(jià)，能耗低的短周期生產(chǎn))、熱導(dǎo)率低、密度小、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)；其密度最低達(dá)O. 275g/cm3，熱導(dǎo)率最低達(dá)O. 072W/ (m · K)，抗壓強(qiáng)度最高達(dá)8. 23MPa。


圖I是燒結(jié)后試樣的SEM圖。圖2是燒結(jié)后試樣的X射線衍射圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例I :
1)閉孔保溫?；沾傻闹饕M成為長(zhǎng)石30%、湖泥27%、頁巖16%、高嶺土13%、黃砂12%和發(fā)泡劑2%，均為質(zhì)量百分比；所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，質(zhì)量百分比為碳化硅30%、碳酸鈣40%、氧化鐵30% ；
2)原料混合后,再加入于原料總質(zhì)量40%的水，在輕型球磨機(jī)中球磨混合15小時(shí)，得到混合均勻的漿料，將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱120°C烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量5%的水煉泥，得到混合均勻的生料；生料在粉末壓片機(jī)中壓制成型，成型壓力為2MPa，再置于鼓風(fēng)干燥箱中在80°C下干燥14h，得到坯體；將坯體置于燒結(jié)爐中，從室溫以4°C /min勻速升溫到1110°C，保溫?zé)Y(jié)I. 5h后退火，得到閉孔保溫?；沾?。采用阿基米德排水法測(cè)密度、回彈法測(cè)試抗壓強(qiáng)度、平板法測(cè)試熱導(dǎo)率，所得閉孔保溫?；沾傻拿芏葹镺. 329g/cm3，抗壓強(qiáng)度為7. 94MPa，熱導(dǎo)率為O. 096ff/(m · K)。實(shí)施例2
1)閉孔保溫?；沾傻闹饕M成為長(zhǎng)石25%，湖泥24%，頁巖17%，高嶺土12. 5%、黃砂20%和發(fā)泡劑I. 5%，均為質(zhì)量百分比；所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，質(zhì)量百分比為碳化硅30%、碳酸鈣30%、氧化鐵40% ；
2)原料混合后,再加入于原料總質(zhì)量40%的水，在輕型球磨機(jī)中球磨混合12小時(shí)，得到混合均勻的漿料，將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱120°C烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量4%的水煉泥，得到混合均勻的生料；生料在粉末壓片機(jī)中壓制成型，成型壓力為IMPa，再置于鼓風(fēng)干燥箱中在80°C下干燥12h，得到坯體；將坯體置于燒結(jié)爐中，從室溫以3°C /min勻速升溫到1080°C，保溫?zé)Y(jié)Ih后退火，得到閉孔保溫玻化陶瓷。測(cè)試方法同實(shí)施例1，所得閉孔保溫?；沾傻拿芏葹镺. 353g/cm3，抗壓強(qiáng)度為8. 09MPa，熱導(dǎo)率為 O. 107W/ (m · K)。實(shí)施例3
1)閉孔保溫玻化陶瓷的主要組成為長(zhǎng)石40%，湖泥20%，頁巖12%，高嶺土11%、黃砂16%和發(fā)泡劑1%，均為質(zhì)量百分比；所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，質(zhì)量百分比為碳化硅40%、碳酸鈣35%、氧化鐵25% ；
2)原料混合后,再加入于原料總質(zhì)量40%的水，在輕型球磨機(jī)中球磨混合18小時(shí)，得到混合均勻的漿料，將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱120°C烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量7%的水煉泥，得到混合均勻的生料；生料在粉末壓片機(jī)中壓制成型，成型壓力為2. 5MPa，再置于鼓風(fēng)干燥箱中在80°C下干燥24h，得到坯體；將坯體置于燒結(jié)爐中，從室溫以2V /min勻速升溫到1050°C，保溫?zé)Y(jié)I. 5h后退火，得到閉孔保溫?；沾?。測(cè)試方法同實(shí)施例1，所得閉孔保溫?；沾傻拿芏葹镺. 366g/cm3，抗壓強(qiáng)度為8. 23MPa，熱導(dǎo)率為 O. 112W/ (m · K)。實(shí)施例4
1)閉孔保溫?；沾傻闹饕M成為長(zhǎng)石35%，湖泥23%，頁巖14%，高嶺土11. 5%、黃砂15%和發(fā)泡劑I. 5%，均為質(zhì)量百分比；所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，質(zhì)量百分比為碳化硅40%、碳酸鈣40%、氧化鐵20% ；
2)原料混合后,再加入于原料總質(zhì)量40%的水，在輕型球磨機(jī)中球磨混合17小時(shí)，得到混合均勻的漿料，將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱120°C烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量5. 5%的水煉泥，得到混合均勻的生料；生料在粉末壓片機(jī)中壓制成型，成型壓力為2MPa，再置于鼓風(fēng)干燥箱中在80°C下干燥15h，得到坯體；將坯體置于燒結(jié)爐中，從室溫以2V /min勻速升溫到1140°C，保溫?zé)Y(jié)2h后退火，得到閉孔保溫?；沾?。測(cè)試方法同實(shí)施例1，所得閉孔保溫?；沾傻拿芏葹镺. 275g/cm3，抗壓強(qiáng)度為7. 26MPa,熱導(dǎo)率為 O. 072W/ (m · K)。
實(shí)施例5
1)閉孔保溫?；沾傻闹饕M成為長(zhǎng)石45%，湖泥21%，頁巖12%，高嶺土8%、黃砂12. 2%和發(fā)泡劑I. 8%，均為質(zhì)量百分比；所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，質(zhì)量百分比為碳化硅50%、碳酸鈣30%、氧化鐵20% ；
2)原料混合后，再加入于原料總質(zhì)量40%的水，在輕型球磨機(jī)中球磨混合16小時(shí)，得到混合均勻的漿料，將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱120°C烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量6. 5%的水煉泥，得到混合均勻的生料；生料在粉末壓片機(jī)中壓制成型，成型壓力為4MPa，再置于鼓風(fēng)干燥箱中在80°C下干燥16h，得到坯體；將坯體置于燒結(jié)爐中，從室溫以3°C /min勻速升溫到1110°C，保溫?zé)Y(jié)I. 5h后退火，得到閉孔保溫?；沾?。測(cè)試方法同實(shí)施例1，所得閉孔保溫?；沾傻拿芏葹镺. 318g/cm3，抗壓強(qiáng)度為7. 87MPa,熱導(dǎo)率為 O. 09Iff/ (m · K)。
實(shí)施例6:
1)閉孔保溫?；沾傻闹饕M成為長(zhǎng)石26%，湖泥38%，頁巖12%，高嶺土9. 5%、黃砂12%和發(fā)泡劑2. 5%，均為質(zhì)量百分比；所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，質(zhì)量百分比為碳化硅42%、碳酸鈣34%、氧化鐵24% ；
2)原料混合后,再加入于原料總質(zhì)量40%的水，在輕型球磨機(jī)中球磨混合14小時(shí)，得到混合均勻的漿料，將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱120°C烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量6%的水煉泥，得到混合均勻的生料；生料在粉末壓片機(jī)中壓制成型，成型壓力為3MPa，再置于鼓風(fēng)干燥箱中在80°C下干燥22h，得到坯體；將坯體置于燒結(jié)爐中，從室溫以6°C /min勻速升溫到1150°C，保溫?zé)Y(jié)Ih后退火，得到閉孔保溫?；沾?。測(cè)試方法同實(shí)施例1，所得閉孔保溫?；沾傻牧厦芏葹镺. 286g/cm3，抗壓強(qiáng)度為7. 53MPa,熱導(dǎo)率為 O. 079W/ (m · K)。實(shí)施例7
1)閉孔保溫玻化陶瓷的主要組成為長(zhǎng)石26%，湖泥29%，頁巖14%，高嶺土15%、黃砂14. 5%和發(fā)泡劑I. 5%，均為質(zhì)量百分比；所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，質(zhì)量百分比為碳化硅47%、碳酸鈣30%、氧化鐵23% ；
2)原料混合后,再加入于原料總質(zhì)量40%的水，在輕型球磨機(jī)中球磨混合16小時(shí)，得到混合均勻的漿料，將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱120°C烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量4%的水煉泥，得到混合均勻的生料；生料在粉末壓片機(jī)中壓制成型，成型壓力為3MPa，再置于鼓風(fēng)干燥箱中在80°C下干燥13h，得到坯體；將坯體置于燒結(jié)爐中，從室溫以5°C /min勻速升溫到1120°C，保溫?zé)Y(jié)Ih后退火，得到閉孔保溫?；沾?。測(cè)試方法同實(shí)施例1，所得閉孔保溫?；沾傻拿芏葹镺. 317g/cm3，抗壓強(qiáng)度為7. 99MPa,熱導(dǎo)率為 O. 084W/ (m · K)。實(shí)施例8
1)閉孔保溫玻化陶瓷的主要組成為長(zhǎng)石27%,湖泥22%，頁巖20%，高嶺土8. 5%、黃砂20%和發(fā)泡劑2. 5%，均為質(zhì)量百分比；所述發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸鈣和氧化鐵的混合物，質(zhì)量百分比為碳化硅32%、碳酸鈣37%、氧化鐵31% ；
2)原料混合后,再加入于原料總質(zhì)量40%的水，在輕型球磨機(jī)中球磨混合18小時(shí)，得到混合均勻的漿料，將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱120°C烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量5%的水煉泥，得到混合均勻的生料；生料在粉末壓片機(jī)中壓制成型，成型壓力為2MPa，再置于鼓風(fēng)干燥箱中在80°C下干燥14h，得到坯體；將坯體置于燒結(jié)爐中，從室溫以3°C /min勻速升溫到1090°C，保溫?zé)Y(jié)I. 5h后退火，得到閉孔保溫?；沾?。
測(cè)試方法同實(shí)施例1，所得閉孔保溫?；沾傻拿芏葹镺. 304g/cm3，抗壓強(qiáng)度為7. 57MPa,熱導(dǎo)率為 O. 080W/ (m · K)。上述實(shí)施例中使用的長(zhǎng)石的主要組成為Α120316· 27% 21.84%、Si026 5. 19% 73. 39%,CaOO. 028% O. 37%、Na209. 38% 11. 72%,K2OO. 05% O. 45%,Fe2O3O- 027% O. 810%和TiO2O. 09% O. 47%，均為質(zhì)量百分比。上述實(shí)施例中使用的湖泥的主要組成為Al2O3Il. 24% 18. 79%、Si0250. 26% 61. 83%、CaOl. 54% 2. 63%、Na2OO. 83% I. 30%、K2OO. 93% 2. 89%、Fe2034. 14% 7. 75%、MgOO. 75% I. 56%，均為質(zhì)量百分比。上述實(shí)施例中使用的頁巖的主要組成為Al2O3H. 39% 21.06%、Si0251. 58% 67. 27%、CaOO. 10% I. 43%、Κ205· 43% 7. 72%、Fe2035. 39% 9. 25%、MgOO. 82% I. 85%,均為質(zhì)量百分比。上述實(shí)施例中使用的高嶺土的主要組成為Al2O3 36. 62% 46. 97%、Si0250. 02% 53. 41%, CaOO. 14% O. 33%,Na2OO. 08% O. 27%,K2OO. 38% O. 57% 和 Fe2O3O. 33% O. 96%,
均為質(zhì)量百分比。上述實(shí)施例制備的閉孔保溫玻化陶瓷，由圖I可知，所產(chǎn)生的孔為閉孔，且空間不互相連通；由圖2可知，該?；沾傻闹飨酁榉蔷B(tài)玻璃相，且以斜長(zhǎng)石存在，產(chǎn)生的少量晶相為Si02。
權(quán)利要求
1.一種閉孔保溫?；沾?，其特征是該閉孔保溫玻化陶瓷的主要組成為長(zhǎng)石25 45%,湖泥20 38%，頁巖12 20%，高嶺土 8 15%，黃砂12 20%，發(fā)泡劑I 2. 5%,均為質(zhì)量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閉孔保溫玻化陶瓷，其特征在于該閉孔保溫?；沾捎梢韵略辖M成長(zhǎng)石34%，湖泥23%，頁巖14%，高嶺土 12%，黃砂15%，發(fā)泡劑2%，均為質(zhì)量百分比。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閉孔保溫?；沾?，其特征在于所述的發(fā)泡劑為碳化硅、碳酸I丐和氧化鐵的混合物，顆粒粒徑< 0. 045mm,質(zhì)量百分比為碳化娃30 50%、碳酸隹丐30 40%、氧化鐵20 40%。
4.一種閉孔保溫?；沾傻闹苽浞椒?，其特征在于制備方法包括以下步驟 1)生料的制備 先將原料按以下質(zhì)量百分比例混合長(zhǎng)石25 45%、湖泥20 38%、頁巖12 20%、高嶺土 8 15%、黃砂12 20%和發(fā)泡劑I 2. 5%，混合后再加入于原料總質(zhì)量40%的水，放入輕型球磨機(jī)中球磨12 18h，得到混合均勻的漿料；然后將漿料置于鼓風(fēng)干燥箱中于120°C下烘干、制得粉體，再加入于粉體質(zhì)量4 7%的水煉泥，得到混合均勻的生料； 2)成型 將生料置于模具中，在粉末壓片機(jī)上進(jìn)行壓制成型，再置于鼓風(fēng)干燥箱中于80°C下干燥12 24h得坯體； 3)燒結(jié) 將坯體放入燒結(jié)爐中，然后將爐體從室溫升到1050°C 1150°C，燒結(jié)保溫廣2小時(shí)，隨爐冷卻后得到閉孔保溫?；沾?。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閉孔保溫玻化陶瓷的制備方法，其特征在于該閉孔保溫?；沾捎梢韵沦|(zhì)量百分比的原料組成長(zhǎng)石34%，湖泥23%，頁巖14%，高嶺土 12%，黃砂15%，發(fā)泡劑2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閉孔保溫?；沾傻闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟诎l(fā)泡劑為碳化娃、碳酸I丐和氧化鐵的混合物，顆粒粒徑< 0. 045mm,質(zhì)量百分比為碳化娃30 50%、碳酸鈣30 40%、氧化鐵30 40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閉孔保溫?；沾傻闹苽浞椒?，其特征在于燒結(jié)時(shí)將燒結(jié)爐的溫度按照2 6°C /min的升溫速率勻速?gòu)氖覝厣?050°C 1150°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閉孔保溫玻化陶瓷的制備方法，其特征在于所述壓制成型的工藝條件為采用單面加壓，加壓大小為I 4MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閉孔保溫?；沾傻闹苽浞椒?，其特征在于成型加壓大小為2 3MPa，升溫速率為2 4°C /min，燒結(jié)溫度為1120°C 1140°C，保溫時(shí)間為I I. 5小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閉孔保溫?；沾傻闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟诔尚图訅捍笮?MPa，升溫速率為3°C /min，燒結(jié)溫度為1140°C，保溫時(shí)間為I. 5小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閉孔保溫?；沾杉捌渲苽浞椒?。該閉孔保溫?；沾傻闹饕M成為長(zhǎng)石25～45%，湖泥20～38%，頁巖12~20%，高嶺土8~15%，黃砂12～20%，發(fā)泡劑1～2.5%，均為質(zhì)量百分比。該閉孔保溫?；沾傻闹苽浞椒òㄉ系闹苽?、成型和燒結(jié)步驟。本發(fā)明對(duì)于湖泥的高效利用、減少湖泥對(duì)環(huán)境的污染，從而改善自然環(huán)境、利用廉價(jià)原料和降低生產(chǎn)成本具有重要的意義；同時(shí)生產(chǎn)的閉孔保溫?；沾删哂忻芏鹊?、較高的強(qiáng)度、燒結(jié)溫度較低、熱導(dǎo)率較低的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)C04B38/02GK102850082SQ20121034516
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者吉曉莉, 陳卓, 吳事江, 翟成成, 王先海 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)