一种固废基轻质耐火隔热材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种耐火隔热材料，尤其是一种绿色低碳的固废基轻质耐火隔热材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国社会的进步和经济的不断增长，我国的城镇化进程日趋新章，大量的聚集性建筑屹立而起，大型建筑和超高层建筑也越来越多。但是建筑火灾的发生也是层出不穷，造成了很大的人员伤亡和经济损失。因此对于建筑耐火材料的需求也迫在眉睫，目前建筑保温材料大多数是对有机物进行阻燃处理，这种阻燃材料虽然有其自身的优点，但是当火灾发生时，其在高温条件下还是会释放出有毒有害气体，不仅对人的生命带来巨大的伤害，而且还会对环境进行污染。所以对纯无机胶凝材料制作耐火隔热材料的研究是必然的。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种固废基轻质耐火隔热材料及其制备方法。

2、本发明采用的技术方案是：一种固废基轻质耐火隔热材料，包括以下重量份的原料：

3、

4、

5、进一步的，所述的粒化高炉矿渣为s95级，其中硅铝质组分占总氧化物含量的43.6％，氧化钙占总氧化物含量的38.1％，具备一定的水硬性，活性较高。

6、进一步的，所述的废弃建筑垃圾微粉是将废弃建筑垃圾破碎工艺中风选工序收集的细微粉体粉磨至80μm后经方孔筛筛余2.0％后得到，平均粒径为75.93μm，硅铝质组分占总氧化物含量的42.5％，氧化钙占总氧化物含量的42.1％，有效成分为sio2、caco3、ca(oh)2、水化硅酸钙和铝酸钙。通过碱激发的方式可以生成不同聚合度的、以-si-o-al-o-为主具有空间网络结构的硅铝酸盐地聚物凝胶，为结构提供强度。

7、进一步的，所述的废弃陶瓷砖粉是将废弃陶瓷砖进行破碎和粉碎处理，粉磨至平均粒径为86.75μm后得到，有效成分为sio2和al2o3，耐火性能较高，在高温下具有较好的热稳定性；且陶瓷砖在高温处理下形成了有序的结晶结构，增加了材料的耐火性。

8、进一步的，所述的石灰石废渣是生产石灰石提取和加工过程中的副产品，有效成分为cao。在制备过程中，氧化钙首先与水反应生成氢氧化钙，提高了水化环境的碱度，同时还会放热导致溶液的温度升高，加速了废弃建筑垃圾微粉、废弃陶瓷砖粉和粒化高炉矿渣的水化，释放出大量的硅、铝活性基团，在氢氧根和石膏硫酸盐的激发下，生成了水化硅酸钙凝胶(c-s-h)和钙矾石(aft)，为材料提供强度。

9、进一步的，所述的烟气脱硫石膏是一种通过烟气脱硫过程中产生的副产品，有效成分为caso4。caso4水化生成ca2+为体系提高游离的ca2+使体系更易生成水化硅酸钙凝胶(c-s-h)，so42-也能激发粒化高炉矿渣等活性生成钙矾石晶体(aft)，为材料提供强度。

10、进一步的，所述的废弃泡沫玻璃颗粒是将收集到的废弃泡沫玻璃进行粉碎和破碎成粒径为5-10mm的颗粒，用作轻质骨料，能提高固废基轻质耐火隔热材料的强度，改善其热性能，增加耐久性；有效成分为sio2，在高温下能维持稳定的结构，废弃泡沫玻璃结构中含有大量的闭孔，这些孔道减少了材料的导热性，使得其在高温下能够更好地抵抗热传导，提高耐火性能。

11、进一步的，所述的废弃陶瓷纤维是将废弃陶瓷经过破碎和粉碎，将大块陶瓷转化为颗粒，然后将陶瓷颗粒进行纤维化处理之后进行固化和烧结，最后进行剪切和加工至直径为31μm、长度为12mm的废弃陶瓷纤维。主要成分为氧化铝和硅酸铝，在高温下能保持结构的稳定性。并且在纤维制作过程中需要进行高温处理，使其形成热稳定的晶体结构，有助于纤维在高温环境下的抗变形和抗氧化性能。废弃陶瓷纤维具有较低的导热系数，使其在高温下能够减缓热量的传导，提高耐火性能。其具有高熔点，在高温下不易熔化。废弃陶瓷纤维可以增强固废基轻质耐火隔热材料的抗裂性能，改善变形性能(抑制收缩)，提高耐久性，抵抗热应力。

12、进一步的，所述的发泡剂为过氧化氢、铝粉、动植物混合型蛋白发泡剂中的至少一种。发泡剂在分解后能够释放出氧气、氢气等气体，并在发泡浆体形成过程中形成细孔，使耐火隔热材料形成轻质多孔结构。

13、进一步的，所述的减水剂为萘系减水剂、高性能聚羧酸减水剂中的至少一种。减水剂提高材料浆体的流动性，使内部气泡可以较好的保存。

14、进一步的，所述的稳泡剂为硬脂酸钙、羟丙基甲基纤维素醚、脂肪醇醚中的至少一种。稳泡剂是在固废基轻质耐火隔热材料形成过程中使料浆中的固体微粒均匀分散、悬浮，使气孔分布均匀，显著改善气孔结构，提高固废基轻质耐火隔热材料的强度。

15、采用了废弃建筑垃圾微粉、废弃陶瓷砖粉、粒化高炉矿渣等固废材料，无水泥熟料，低碳环保，固废利用率高。

16、其中废弃陶瓷砖粉因为其自身的结晶结构使其具有较好的耐火性能；耐火废弃陶瓷纤维，在高温下保持材料的结构稳定性；采用化学发泡的方式，在材料中生成气泡，形成一种轻质多孔的结构。

17、固废基轻质耐火隔热材料是一种低碱激发体系，硬化后体系中会生成较多的凝胶型物质及活性钙类物质，采用了废弃陶瓷砖粉，其主要成分sio2可参与水化反应，有助于生成c-s-h凝胶物质，提高材料的抗压强度。另外，由于采用了废弃泡沫玻璃颗粒作为骨料，其具有的密闭泡沫结构有助于减缓热量的传导，提高耐火性能。固废基轻质耐火隔热材料采用固废原材料，原材料广泛，固废再利用满足当前绿色低碳的主题，制备成本低，有很强的经济性，具备轻质，耐火隔热良好的性能。

18、本发明相比现有技术具有以下优点：

19、1、固废利用率高，绿色低碳，降低成本；

20、2、利用化学发泡的方式制备出轻质的耐火隔热材料；

21、3、利用废弃陶瓷砖粉和废弃泡沫玻璃颗粒耐高温材料增强其耐火隔热性能；

22、4、利用废弃陶瓷纤维提高其绝热性能，增强强度和韧性，提高耐火隔热材料的耐久性，且收缩低。

技术特征：

1.一种固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，所述的粒化高炉矿渣为s95级，其中硅铝质组分占总氧化物含量的43.6％，氧化钙占总氧化物含量的38.1％。

3.根据权利要求1所述的固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，所述的废弃建筑垃圾微粉是将废弃建筑垃圾破碎工艺中风选工序收集的细微粉体粉磨至80μm后经方孔筛筛余2.0％后得到，平均粒径为75.93μm，硅铝质组分占总氧化物含量的42.5％，氧化钙占总氧化物含量的42.1％，有效成分为sio2、caco3、ca(oh)2、水化硅酸钙和铝酸钙。

4.根据权利要求1所述的固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，所述的废弃陶瓷砖粉是将废弃陶瓷砖进行破碎和粉碎处理，粉磨至平均粒径为86.75μm后得到，有效成分为sio2和al2o3。

5.根据权利要求1所述的固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，所述的石灰石废渣是生产石灰石提取和加工过程中的副产品，有效成分为cao。

6.根据权利要求1所述的固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，所述的烟气脱硫石膏是一种通过烟气脱硫过程中产生的副产品，有效成分为caso4。

7.根据权利要求1所述的固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，所述的废弃泡沫玻璃颗粒是将收集到的废弃泡沫玻璃进行粉碎和破碎成粒径为5-10mm的颗粒。

8.根据权利要求1所述的固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，所述的废弃陶瓷纤维是将废弃陶瓷经过破碎和粉碎，将大块陶瓷转化为颗粒，然后将陶瓷颗粒进行纤维化处理之后进行固化和烧结，最后进行剪切和加工至直径为31μm、长度为12mm的废弃陶瓷纤维。

9.根据权利要求1所述的固废基轻质耐火隔热材料，其特征在于，

10.如权利要求1-9任一项所述的固废基轻质耐火隔热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种耐火隔热材料，尤其是一种绿色低碳的固废基轻质耐火隔热材料，包括以下原料：粒化高炉矿渣粉、废弃建筑垃圾微粉、废弃陶瓷砖粉、石灰石废渣、烟气脱硫石膏、废弃泡沫玻璃颗粒、废弃陶瓷纤维、发泡剂、减水剂、稳泡剂和水。采用了废弃建筑垃圾微粉、废弃陶瓷砖粉、粒化高炉矿渣等固废材料，无水泥熟料，低碳环保，固废利用率高；利用化学发泡的方式制备出轻质的耐火隔热材料；利用废弃陶瓷砖粉和废弃泡沫玻璃颗粒耐高温材料增强其耐火隔热性能；利用废弃陶瓷纤维提高其绝热性能，增强强度和韧性，提高耐火隔热材料的耐久性，且收缩低。技术研发人员：虞犇,杨建辉,季亚军,易世彬,韦超,张进,张菁燕受保护的技术使用者：常州市建筑科学研究院集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5