CN102503267B - 掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料及制备方法，首先将定量水泥、羧酸系高效减水剂和水混合后搅拌，再加入适量的碱性激发剂和铁尾矿搅拌成料浆，最后加入聚磷酸铵和PS泡沫搅拌制得混合料，混合料入模后振动成型，标准养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备过程；所制备的墙体材料具有容重小、力学强度高、导热系数低、保温效果好等优异性能，可以广泛应用在框架结构建筑物的内墙及各类非承重墙、装饰材料以及屋顶的隔热保温等建筑部位。
Description
㈠技术领域：本发明涉及轻质保温墙体材料及制备方法，具体是以铁尾矿为原料生产的阻燃型轻质保温墙体材料及制备方法。
㈡背景技术：矿产资源的开采和利用所产生的尾矿已严重污染了环境。堆存铁尾矿不仅营运费用高，而且占用了大量土地，对土壤、水体造成污染,破坏生态环境,成为安全隐患。相关数据显示，铁尾矿的利用率很低，我国每年排出铁尾矿近3亿吨,综合利用率却不到20%，且高端产品很少。废弃的PS泡沫化学性能稳定、不易降解，易造成众所周知的“白色污染”，但它又是保温性能很好的轻质材料，把它作为填充集料而制成的材料，密度低、导热系数小、保温、隔声。目前也有利用铁尾矿和掺加PS泡沫制备墙体材料的，但由于组分设计不尽合理，未对铁尾矿的活性进行有效激发,掺加PS泡沫时未考虑产品的阻燃性,且还需掺如江砂等材料,导致制备工艺复杂,铁尾矿利用率不高,所制备的墙体材料不具有阻燃性，强度偏低，不能满足当前建筑物轻质保温墙体材料的性能和安全需求。
㈢发明内容：本发明的目的是提供以水泥为胶凝材料、铁尾矿为主要原料、PS泡沫为填充材料生产的一种阻燃型轻质保温墙体材料及制备方法；所制成的材料具有容重小、力学强度高、导热系数低、保温效果好等优异性能，可以广泛应用在框架结构建筑物的内墙及各类非承重墙、装饰材料以及屋顶的隔热保温等建筑部位。
本发明制备的阻燃型轻质保温墙体材料，由下述重量份数比的原料制成：
水泥22-25;羧酸系高效减水剂0.25-0.3;碱性激发剂4.5-5.5; 水13.2-17.5;聚磷酸铵(短链APP)2.6～3.5; PS泡沫1.1-1.5;铁尾矿45-55 本发明的掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料的制备方法，包括下述步骤：①按比例取水及羧酸系高效减水剂加入搅拌反应器中，然后加入水泥混合均匀后，搅拌1～3min；②将碱性激发剂和铁尾矿加入反应器中搅拌混合制得浆料，再将PS泡沫、聚磷酸铵加入反应器搅拌均匀后得到混合料；③将混合料注入模具中振实成型；④成型后的试模置于标准养护箱内养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备过程。
产品性能参数要求：1)干容重<1000 Kg/m3；2)28天抗压强度>2.0Mpa；3)导热系数<0.231 W/m.K ；4)氧指数>32; 5)产品表面平整、均匀，无开裂。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、针对铁尾矿的组分特点，本发明通过掺加碱性激发剂，提高了铁尾矿的活性，并因此提高了产品的力学性能。
2、较其它技术，本发明降低了PS泡沫掺加量，同时，制备过程中掺入了阻燃剂聚磷酸铵，保证了产品的阻燃性能和使用安全。
3、本发明利用铁尾矿完全取代了江砂，且无需蒸养，既避免了江砂采购、运输等相关成本，又因为简化了工艺流程和生产过程，而减少了设备投入和运行费用。
4、本发明在保证容重和导热系数等关键指标的前提下，产品力学性能相对于其它利用铁尾矿制备的轻质保温材料而言，有很大的改善，28天抗压强度可达3.0-6.0Mpa,是轻质保温材料的理想抗压强度。
本发明能使用密度较大、活性不高且占用土地、污染环境与生态的铁尾矿，有效实现了工业尾矿的资源化，同时减轻了因铁尾矿堆积而导致的一系列环境问题；使用不易降解的PS泡沫，可减轻白色污染的压力；通过激发，提高了铁尾矿的活性，降低了胶凝剂用量；制备的产品容重小、重量轻、力学强度高、保温效果好，属新型建筑节能保温材料；对产品作的阻燃处理，有效提升了产品层次；因生产成本低而能大大提升生产企业竞争能力。另外，本发明原料均可就地取材，因无需江砂等材料，生产工艺简单，且无需蒸养，相关的性能指标通过配比进行调整，可满足不同强度、保温效果等使用要求，整个生产过程中没有任何有毒、有害气体和废弃物产生，属于环境友好技术。
本产品具有容重小、导热系数低、力学强度高、保温效果好等特点。在生产轻质保温材料的过程中使用了影响环境与生态的铁尾矿和废旧PS泡沫，并作了阻燃处理，既可变废为宝，又可降低生产成本，同时符合国家推广轻质保温和建筑节能的产业政策，提高了产品层次，不但能为企业带来可观的经济效益，还有着重要的环保意义。
（四）具体实施方式：
实施例1
掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料，由下述重量份数比的原料制成：
水泥23；羧酸系高效减水剂0.28；碱性激发剂5； 水16；聚磷酸铵（APP）3.2； PS泡沫1.3；铁尾矿50。
①取水及羧酸系高效减水剂加入搅拌反应器中，然后加入华新水泥厂生产的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，混合均匀后，搅拌1～3min；②将碱性激发剂熟石灰和铁尾矿加入反应器中搅拌混合制得浆料，再将泡沫粒径介于2.36mm与0.60mm之间的PS泡沫、聚磷酸铵（APP）加入反应器搅拌均匀后得到混合料；③将混合料注入模具中振实成型；④成型后的试模置于标准养护箱内养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备。
检测产品性能参数：1)干容重：852Kg/m3；2)28天抗压强度：3.56Mpa；3)导热系数：0.158 W/m.K；4)氧指数>32；5)产品表面平整、均匀，无开裂，属轻质保温墙体材料。
实施例2
掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料，由下述重量份数比的原料制成：
水泥23；羧酸系高效减水剂0.28；碱性激发剂5.2；水13.8；聚磷酸铵（APP）2.8; PS泡沫1.2;铁尾矿52。
①取水及羧酸系高效减水剂加入搅拌反应器中，然后加入华新水泥厂生产的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，混合均匀后，搅拌1～3min；②将碱性激发剂熟石灰和铁尾矿加入反应器中搅拌混合制得浆料，再将泡沫粒径介于2.36mm与0.60mm之间的PS泡沫、聚磷酸铵（APP）加入反应器搅拌均匀后得到混合料；③将混合料注入模具中振实成型；④成型后的试模置于标准养护箱内养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备。
检测产品性能参数：1)干容重：871 Kg/m3；2)28天抗压强度：3.96 Mpa；3)导热系数：0.162 W/m.K；4)氧指数>32；5)产品表面平整、均匀，无开裂，属轻质保温墙体材料。
实施例3
掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料，由下述重量份数比的原料制成：
水泥25；羧酸系高效减水剂0.3；碱性激发剂4.8；水17.5；聚磷酸铵（APP）3.5；PS泡沫1.3；铁尾矿48。
①取水及羧酸系高效减水剂加入搅拌反应器中，然后加入华新水泥厂生产的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，混合均匀后，搅拌1～3min；②将碱性激发剂熟石灰和铁尾矿加入反应器中搅拌混合制得浆料，再将泡沫粒径介于2.36mm与0.60mm之间的PS泡沫、聚磷酸铵（APP）加入反应器搅拌均匀后得到混合料；③将混合料注入模具中振实成型；④成型后的试模置于标准养护箱内养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备。
检测产品性能参数：1)干容重：866 Kg/m3；2)28天抗压强度：5.26 Mpa；3)导热系数：0.159 W/m.K；4)氧指数>32；5)产品表面平整、均匀，无开裂，属轻质保温墙体材料。
实施例4
掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料，由下述重量份数比的原料制成：
水泥22；羧酸系高效减水剂0.25；碱性激发剂5.5；水13.2；聚磷酸铵（APP）2.6；PS泡沫1.1；铁尾矿55。
①取水及羧酸系高效减水剂加入搅拌反应器中，然后加入华新水泥厂生产的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，混合均匀后，搅拌1～3min；②将碱性激发剂熟石灰和铁尾矿加入反应器中搅拌混合制得浆料，再将泡沫粒径介于2.36mm与0.60mm之间的PS泡沫、聚磷酸铵（APP）加入反应器搅拌均匀后得到混合料；③将混合料注入模具中振实成型；④成型后的试模置于标准养护箱内养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备。
检测产品性能参数：1)干容重：876Kg/m3；2)28天抗压强度：
3.32Mpa；3)导热系数：0.160W/m.K；4)氧指数>32；5)产品表面平整、均匀，无开裂，属轻质保温墙体材料。
实施例5
掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料，由下述重量份数比的原料制成：
水泥24；羧酸系高效减水剂0.29；碱性激发剂5.2；水15.6；聚磷酸铵（APP）3.1；PS泡沫1.5；铁尾矿52。
①取水及羧酸系高效减水剂加入搅拌反应器中，然后加入华新水泥厂生产的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，混合均匀后，搅拌1～3min；②将碱性激发剂熟石灰和铁尾矿加入反应器中搅拌混合制得浆料，再将泡沫粒径介于2.36mm与0.60mm之间的PS泡沫、聚磷酸铵（APP）加入反应器搅拌均匀后得到混合料；③将混合料注入模具中振实成型；④成型后的试模置于标准养护箱内养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备。
检测产品性能参数：1)干容重：789Kg/m3；2)28天抗压强度：
3.05Mpa；3)导热系数：0.141W/m.K；4)氧指数>32；5)产品表面平整、均匀，无开裂，属轻质保温墙体材料。
实施例6
掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料，由下述重量份数比的原料制成：
水泥22；羧酸系高效减水剂0.25；碱性激发剂4.5；水14.3；聚磷酸铵（APP）2.9；PS泡沫1.1；铁尾矿45。
①取水及羧酸系高效减水剂加入搅拌反应器中，然后加入华新水泥厂生产的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，混合均匀后，搅拌1～3min；②将碱性激发剂熟石灰和铁尾矿加入反应器中搅拌混合制得浆料，再将泡沫粒径介于2.36mm与0.60mm之间的PS泡沫、聚磷酸铵（APP）加入反应器搅拌均匀后得到混合料；③将混合料注入模具中振实成型；④成型后的试模置于标准养护箱内养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备。
检测产品性能参数：1)干容重：873Kg/m3；2)28天抗压强度：
3.11 Mpa；3)导热系数：0.156W/m.K；4)氧指数>32；5)产品表面平整、均匀，无开裂，属轻质保温墙体材料。
上述实施例中所使用的铁尾矿取自湖北省大冶市灵乡选矿厂，堆积密度为2000～2200 kg/m3，按《工业固体废物采样制样技术规范》和《固体废弃物试验分析评价手册》所述的方法采集，并干燥处理；水泥使用华新水泥厂生产的强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，市售品；羧酸系高效减水剂、碱性激发剂及阻燃剂聚磷酸铵（APP）均为市售品。PS泡沫来源于废品收购站。
Claims (2)
1.掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料，其特征在于由下述重量份数比的原料制成：
水泥22-25；羧酸系高效减水剂0.25-0.3；碱性激发剂4.5-5.5；水13.2-17.5；聚磷酸铵2.6～3.5；PS泡沫1.1-1.5；铁尾矿45-55。
2.如权利要求1所述的掺铁尾矿阻燃型轻质保温墙体材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：①按比例取水及羧酸系高效减水剂加入搅拌反应器中，然后加入水泥混合均匀后，搅拌1～3min；②将碱性激发剂和铁尾矿加入反应器中混合搅拌制得料浆，再将PS泡沫、聚磷酸铵加入反应器搅拌均匀后得到混合料；③将混合料注入模具中振实成型；④成型后的模具置于标准养护箱内养护8～12小时脱模，脱模后视养护条件养护5-28天至可码垛、运输后即完成产品制备过程；要求产品性能：1)干容重＜1000Kg/m3；2)28天抗压强度＞2.0MPa；3)导热系数＜0.231W/m.K；4)氧指数＞32；5)产品表面平整、均匀，无开裂。
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