專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用煤矸石空心微珠自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輕質(zhì)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用煤矸石空心微珠與玻璃粉反應(yīng)產(chǎn)生氣體自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法。
背景技術(shù)：
煤矸石是煤炭開(kāi)采、洗選加工過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，每年的排放量相當(dāng)于當(dāng)年煤炭產(chǎn)量的10%左右。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)歷年累積堆放的煤矸石約45億噸，規(guī)模較大的矸石山有1600多座，占地約1.5萬(wàn)公頃，而且堆積量還以每年1.5 2億噸的速度增加，是目前我國(guó)排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一。煤矸石長(zhǎng)期堆存，占用大量土地，易造成自燃，污染大氣和地下水質(zhì)。煤矸石雖然是煤炭工業(yè)的廢棄物，同時(shí)又是可利用的自然資源，充分發(fā)掘煤矸石的應(yīng)用前景、拓寬煤矸石的應(yīng)用領(lǐng)域是煤炭資源綜合利用的重要組成部分。煤矸石的主要成分是A203、SiO2 (平均含量在50%以上)、Fe203、CaO、MgO及鉀和磷的化合物等，以及微量重金屬。煤矸石中有機(jī)質(zhì)隨含煤量而變動(dòng)(一般在20%左右)，主要包括C、H、0、N、S等元素，其中C是主要成分。各種煤矸石的水分均小于5%。煤矸石常規(guī)的主要化學(xué)成分見(jiàn)表I。表I煤矸石的常規(guī)化學(xué)組成
權(quán)利要求
1.一種利用煤矸石空心微珠自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將原料煤矸石空心微珠、玻璃粉、穩(wěn)泡劑混合均勻，得到預(yù)混料； 步驟二:將上述預(yù)混料放入涂有脫模劑的坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)； 步驟三:將電阻爐以5 10°C/min的加熱速率自室溫加熱到400°C，保溫(Tl20min，以5 10°C/min的加熱速率繼續(xù)加熱到700°C，保溫5 120min，以l(Tl5°C/min加熱速率升溫至900 1100°C，保溫l(Tl20min發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后，以15 20°C/min的冷卻速率將試樣冷卻至800°C，之后隨爐冷卻至室溫，得到無(wú)機(jī)泡沫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石空心微珠自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法，其特征在于:步驟一所述原料中煤矸石空心微珠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5(T80%，玻璃粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 45%，穩(wěn)泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石空心微珠自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法，其特征在于，所述煤砰石空心微珠的堆積密度為100 600kg/m3 ;直徑為5 1000 ii m,室溫導(dǎo)熱系數(shù)小于 0.12ff/m K。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石空心微珠自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法，其特征在于，所述玻璃粉是軟化溫度為50(T700°C的普通玻璃粉或硼玻璃粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石空心微珠自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法，其特征在于，所述穩(wěn)泡劑為六偏磷酸鈉、硼砂或硫酸鈉中的一種或一種以上。
6.權(quán)利要求1-5任一所述制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法制備的無(wú)機(jī)泡沫材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)機(jī)泡沫材料，其特征在于:所述無(wú)機(jī)泡沫材料的容重為.0.10 0.90g/cm3,抗壓強(qiáng)度為0.3-20MPa，氣孔率為50 95%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了屬于輕質(zhì)材料制備技術(shù)領(lǐng)域的一種利用煤矸石空心微珠自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法。本發(fā)明煤矸石微珠為主要原料，通過(guò)其與玻璃粉反應(yīng)自發(fā)泡制備無(wú)機(jī)泡沫材料的方法，其特點(diǎn)是不需要額外添加發(fā)泡劑，利用煤矸石微珠與玻璃粉在高溫下反應(yīng)產(chǎn)生氣體自發(fā)泡，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，制備成本低。本發(fā)明方法制備的無(wú)機(jī)泡沫材料具有強(qiáng)度高、密度低、不可燃、隔熱性能好、吸聲降噪、綜合成本低、大量利用固體廢棄物等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C03B19/08GK103172253SQ20131013281
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者楊金龍, 蘇振國(guó), 席小慶, 齊飛, 王亞麗, 于士誠(chéng), 李慧 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 河北勇龍邦大新材料有限公司