利用抛光砖废料制备多孔保温建筑材料.pdf
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1、第2 7 卷第1 期硅酸盐通报v。1 2 7N。1呈塑!生兰旦曼望垦兰垦里盟Q!旦垦g 旦!堕曼墨垦垦堡堡垒丛!鱼兰Q 生!垦!垒坐!坚!:兰塑!利用抛光砖废料制备多孔保温建筑材料税安泽1,夏海斌1,曾令可1,程小苏1,王慧1,刘平安1,金雪莉1,吴细桂2,简润桐2(1 华南理工大学材料科学与工程学院。广州5 1 0 6 4 0;2 佛山市冠珠陶瓷有限公司,佛山5 2 8 0 6 1)摘要:陶瓷工业中大量的固体废料不但污染环境,而且废料的处理给生产厂家增加了成本。陶瓷废料的再利用有着广泛的前景。本文以抛光砖废料、高温砂、低温砂以及各种粘土为原料,经球磨、干燥、成形、烧成后研制了以闭1 3 气孔
2、为主,兼具保温隔热功能的新型轻质建筑材料。详细研究了原料组分、原料配方、各工艺参数对材料容重、孔隙率、孔结构、导热系数、机械强度等的影响。所制得的新型建筑材料其容重为0 9,抗折强度6 M P a,导热系数0 2 3 W m K,耐火度大于1 2 0 0。关键词:抛光砖废料;多孔;保温;轻质;陶瓷材料中图分类号:T U 5 5 1 3 9文献标识码:A文章编号:1 0 0 1 1 6 2 5(2 0 0 8)0 1-0 1 9 1-0 5P r e p a r a t i o no fP o r o u sT h e r m a lI n s u l a t i o nB u i l d i
3、n gM a t e r i a lw i t hT i l eP o l i s h e dW a s t eS H U IA n-z e i l,X I AH a l b i n l,Z E N GL i n g k e l,C H E N GX i a o$1 2 1,W A N GH u i l,L I UA 增一a n l,J I NX u e l i,聊X i g u i 2,J I A NR u n t o n 9 2(1 C o l l e g eo fM a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g,S o u
4、t hC h i n aU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,G u l c h O R51 0 6 4 0,C h i n a;2 F o s h a nG u a n z h uC e r a m i c sC o L t d E 吣h 卸5 2 8 0 6 1,C h i n a)A b s t r a c t:I nc e r a m i ci n d u s t r y,l a r g en u m b e r so fc e r a m i cw a s t e sn o to n l yp o l l u t ee n v i r o
5、 n m e n tb u ta l s oi n c r e a s et h ep r o d u c t i o nc o s td u et od i s p o s et h ew a s t e s R e c y c l eo ft h ew a s t e sh a sa ne x t e n s i v ep r o s p e c t I nt h i ss t u d y,an e wl i g h t w e i g h tb u i l d i n gm a t e r i a lf o rm a i n l yc l o s ep o r ea n dt h e r
6、 m a li n s u l a t i o nf u n c t i o nW a st r i e dt op r e p a r ew i t ht i l ep o l i s h e dw a s t e?h i g ht e m p e r a t u r es a n d,l o wt e m p e r a t u r es a n da n dv a r i o u sc l a y sa sr a wm a t e r i a l s,t h r o u g hb a l lm i l l i n g,d r y i n g,m o l d i n ga n df i r
7、 i n g E f f e c t so ft h er a wm a t e r i a lc o m p o n e n t,c o n t e n ta n dv a r i o u sp r o c e s s i n gp a r a m e t e r so nb u l kd e n s i t y,p o r o s i t y,p o r es t r u c t u r e,t h e r m a lc o n d u c t i v i t ya n dm e c h a n i c a ls t r e n g t ho ft h eb u i l d i n gm
8、a t e r i a lw e r er e s e a r c h e di nd e t a i l T h eb u l kd e n s i t yw a s0 9 f l e x u r a ls t r e n g t h6 M P a,t h e r m a lc o n d u c t i v i t y0 2 3 W m o K,R e f r a c t o r i n e s sm o r et h a n1 2 0 0 K e yw o r d s:t i l ep o l i s h e dw a s t e;p o r o u s;t h e r m a li n
9、 s u l a t i o n;l i g h t w e i g h t;c e r a m i cm a t e r i a l引言建筑陶瓷业属于传统产业,意大利、西班牙等国家建筑陶瓷产品整体实力较强。由于中国在原材料资源、劳动力等方面比较具有优势,近年来,我国陶瓷行业发展迅速,产量已连续1 3 年位居世界第一位,2 0 0 6年国内产量超过4 0 亿m 2,占全球总量的6 0。我国的建筑陶瓷出口量不断增加,已经成为陶瓷产品出口的资助项目:广州市建设科技发展基金(2 0 0 6 0 2 1);佛山市产学研专项资金(2 0 0 6 A 0 4 6);省部产学研合作专项资金(2 0 0 7
10、A 0 9 0 3 0 2 0 1 6)作者简介:税安泽(1 9 7 0),男,工学博士,副教授主要从事高性能无机非金属材料、粉体工程、节能技术、环境治理工程等的研究E m a i l:s h u i a n z e s e u t e d u c a 万方数据1 9 2试验与技术硅酸盐通报第2 7 卷第二大类品种 1 2J。随着产量的增加,陶瓷废料、特别是抛光砖废料的数量越来越多,据统计:仅佛山陶瓷产区,各种抛光砖废料的年产量已经超过3 0 0 万t(陶瓷废料总量预计6 0 0 万t),全国抛光砖废料的年产量估计在5 0 0 万t 左右(陶瓷废料总量预计1 0 0 0 万t),如此大量的陶瓷
11、废料已经不能用简单的填埋方法来解决了,大量堆积的陶瓷废料挤占土地,严重污染人类赖以生存的水、空气和土壤环境。如果不对这些废料进行加工处理或再利用,陶瓷废料“山”将越堆越高,严重破坏人类的生态环境J。本研究利用抛光渣、高温砂、低温砂以及各种粘土制备一种以闭口气孔为主兼具保温隔热功能的新型轻质建筑材料。其保温性能及强度满足保温墙体材料的新型行业标准,且制备工艺简便,易操作,利于产业化。具体为容重小于1 0 0 0 k g m 3,导热系数小于0 3 5 W m k(2 0 0)。抗折强度大于3 M P a。2 实验部分2 1 原料抛光渣(冠珠陶瓷有限公司),湖南石粉(南海东兴陶宝陶瓷原料厂),b
12、5 砂(南海东兴陶宝陶瓷原料厂),中级球土(鹤山市共和胜义陶瓷原料厂)。2 2 仪器。利用株洲日新机电制造厂制造的G K F I V 型硅酸盐成分快速测定仪分析各原料组分,用Q M 一1S P 4-C L 型行星式球磨机(南京大学仪器厂)进行球磨,使用洛阳神佳窑业有限公司制造的1 4 0 0 快速升温节能箱式电炉S S J 1 4 A 烧结陶瓷坯体。用湘潭仪器仪表有限公司制造的T X Y 陶瓷吸水率测试仪测定容重和吸水率,利用湘潭仪器仪表有限公司制造的S K Z-5 0 0 数显材料抗折强度测定仪测试三点抗弯强度。2 3 试探性实验据文献 4,5 报道,在生产过程中抛光砖经铣磨、校平、粗磨、细
13、磨、抛光等一系列工序,磨削量达0 3 0 5 m m 左右,从而产生大量的抛光渣。据测试统计,每平方米抛光砖可产生1 5 k g 抛光废料,磨头损失约0 6 k g,故每平方米可产生2 1 k g 左右的废料。其成分主要是制品表面被磨削的细屑和砂轮磨料中的碳化硅、氯化镁、碱金属化合物及高温树脂。表1 原料的化学组成T a b 1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fr a wm a t e r i a l s表1 所列的抛光细料(即抛光渣)及抛光粗料(即由抛光砖废料块粉碎而成的粗粉)测试结果表明,所使用的抛光砖废料与文献报道基本一致。另外,据说在高温下碳
14、化硅和树脂均可能发泡,根据郑树龙等关于抛光渣废料生产抛光砖的方法,进行了对比试验,试验配方如表2。表2 配方表T a b 2C o m p o s i t i o no fr e c i p e sT e s t14 5 t i l e p o l i s h e d p o w d e r+5 S i C1 2 h i g I It e m p e r a t u r e1 8 d a y2 0 l o wt e m p e r a t u r eT e s t24 5 w a s t et i l ep o w d e r+5 S i C1 2 h i 咖t e m p e r a t u
15、 r e1 8 c l a y2 0 l o wt e m p e r a t u r e!竺!旦墨!至:竺!垄皇塑:坚!塑!丝!韭堡竺登翌!璺竖!丝!竺2=!旦兰!竺!丝翌些!竺3 种试验在同等条件下进行了球磨、制坯、烧结,试验一和三的制品剧烈发泡,体积膨胀较大,在断面可以看到均匀的封闭小孔,而试验二的制品体积基本无变化,在断面看不到有气孔生成。迟伟光等o 研究表明S i C 发泡温度在l1 7 3 0 C 以上,故把试验二加热到1 2 5 0。C,但试验二仍无明显的气孔产生。这些结果表明S i C 的存在并没有导致发泡现象,故抛光渣发泡的最大可能为高温有机物。以抛光渣、高低温砂、粘土等为主
16、要原料合成多孔保温建筑材料9 J,通过大量的实验比较,最后高温砂用湖南石粉,低温砂采用b 5 砂,粘土采用中级球土。万方数据第1 期税安泽等:利用抛光砖废料制备多孔保温建筑材料1 9 32 4 优化实验按照表3 的配方,取4 0 0 9 料,2 5 0 9 水,1 2 9 三聚磷酸钠,0 8 9 聚甲基纤维素,球磨l O m i n,干燥后过3 0目筛,在压机上以8 M P a 的压力压制成型。在烘箱中干燥至恒重,然后在快速升温节能箱式电炉S S J-1 4 A中1 h 升到1 1 5 5,保温1 5 m i n 随炉温冷却。通过对表4 产品各项指标的比较,最终取3 6 抛光渣配方1 0,1
17、1 。图1 工艺流程F i g 1P r o c e s sf l o wc h a r t表3 优化配方组成T a b 3O p t i m u mc o m p o s i t i o no fr e c i p e sT i l e p o l i s h e d-p o w d e r H y g r o s c o p i cc o e f f i c i e n t B u l kd e n s i t y g c m 一3F o a m i n gd e g r e e3 01 4 71 3 6F e wf o a m s m a Up o r e3 31 5 91 2 7F e
18、 wf o a m s m a l lp o r e3 61 6 01 2 7B e t t e rf o a m s m a l lp o r e3 91 6 6I 2 6B e s tf o a m s m M lp o r e从图2 可知,抛光细粉在0 6 0 0。C 之间质量降低1 7 1,在6 0 0 一1 0 0 0。C 之间质量降低只有0 2 5,根据图2 制定出烧成制度如图3 所示。图2 抛光渣细粉的T G-D S C 图F i g 2T h eT G D S Ct u l l eo ft i l ep o h s h e dw B g t e三,。、三:了o L 1 布1 矿
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