一种无机组合物、无机泡沫材料及其制备方法技术

提供一种无机组合物、由其制备的无机泡沫材料及其制法。无机组合物包括200-350重量份的活性硅铝质物料、0.5-22重量份的早强组分、100-300重量份的水玻璃和0.5-20重量份的发泡剂。所述无机泡沫材料制法如下：1）原料的预混合：将活性铝硅质物料和任选地添加剂、增韧纤维、钢渣等混合均匀，得到混合固相；2）料浆的制备：将所得的混合固相、水玻璃和水加入搅拌机内搅拌，得到料浆；3）加入早强组分：在所得的料浆中加入早强组分搅拌，得到均匀料浆；4）发泡剂与料浆的拌合：在所得的均匀料浆中加入发泡剂搅拌；和5）随即将得到的料浆倒入模具，注模成型，并优选自然养护、切割、成品。无机泡沫材料包含较大量粉煤灰，且产品性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种无机组合物、无机泡沫材料及其制备方法
本专利技术涉及一种无机组合物、一种由该无机组合物制得的无机泡沫材料及该无机泡沫材料的制备方法。
技术介绍
近年来，对于无机泡沫材料的需求日渐增长。在建筑业，无机泡沫材料和有机泡沫材料都获得了广泛应用。然而，现有用作建筑墙体保温材料的泡沫材料性能较差，导致建筑物能耗较大，例如，空调能耗约占建筑物能耗的三分之二。而有机保温材料防火性能差，存在严重的安全隐患。近年来出现了一些水泥基泡沫混凝土材料，其可作为无机泡沫保温型材料使用。但其强度低，易粉化等，因而在建筑保温材料市场中所占份额较小。另一方面，近年来粉煤灰的产量日益递增，污染严重，亟需寻求利用方式。因而，以粉煤灰为材料制备的泡沫材料引起了人们的研究兴趣。中国专利申请CN102603355A提出了一种碱基地质聚合物多孔材料，在制备时，先制备均匀料浆和复合发泡剂，然后将两者机械混合后浇筑成型、室温养护，从而制得多孔材料。该专利申请所述配方中，矿渣所占比重较大，而粉煤灰在配比中所占比例较小，无法做到大量利用粉煤灰。中国专利申请CN101891498A提出了一种粉煤灰基加气混凝土的制备方法，该方法用粉煤灰和水玻璃制备浆体，然后加入发泡剂铝粉使其发泡、硬化制得粉煤灰基加气混凝土。然而，其中加气混凝土的硬化时间无法人为控制，在一定程度上不利于实现工业化；此外，加气混凝土的表观干密度较大，无法达到轻质的效果。同时该专利申请附图2显示该粉煤灰基加气混凝土连通孔较多，吸水率较大。
技术实现思路
为解决现有技术的问题，本专利技术提供一种无机组合物，其含有较大量的粉煤灰作为原材料。本专利技术人发现，出人意料地，将早强组分与粉煤灰结合，可以利用较大量的粉煤灰，得到具有优良性状的无机组合物和由其制得的无机泡沫材料。添加早强组分，有助于在泡沫形成初期提供框架支撑强度，解决传统制备方法中大量粉煤灰使用过程中出现的易塌模、泡孔不均一、密闭性较差等一系列问题。从而获得具有优良性状的无机组合物和由其制得的无机泡沫材料。因此，本专利技术的一个方面提供一种无机组合物，其包括200-350重量份的活性硅铝质物料、0.5-22重量份的早强组分、100-300重量份的水玻璃（按溶液重量计算，下同）和0.5-20重量份的发泡剂。在一个优选实施方案中，所述活性硅铝质物料包括粉煤灰、偏高岭土、粘土、炉灰、赤泥等中的一种或多种。在一个优选实施方案中，所述活性硅铝质物料中粉煤灰所占比例为25-85重量%。在一个优选实施方案中，所述早强组分选自强度等级42.5级或52.5级的普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥、矿渣中的一种或多种。在一个更为优选实施方案中，所述早强组分为强度等级52.5级的普通硅酸盐水泥和/或硫铝酸盐水泥。在一个优选实施方案中，所述无机组合物包括所述活性铝硅质物料为240-300重量份，早强组分为1-22重量份，水玻璃为120-280重量份。在一个优选实施方案中，所述发泡剂为双氧水，折合成纯双氧水（即过氧化氢）的用量为1.5-15重量份，优选为2-12重量份。在又一个优选实施方案中，所述发泡剂为铝粉，其用量为0.5-3重量份，优选0.9-2重量份。在一个优选实施方案中，所述组合物还包括1-20重量份的添加剂，优选地，所述添加剂为减水剂、防水剂、催化剂、稳泡剂、泵送剂等，可选择其中一种或几种。在一个优选实施方案中，所述组合物还包括增韧纤维、钢渣等有助于提高无机组合物形成的无机泡沫材料抗压强度的物料。在一个优选实施方案中，所述水玻璃的模数即二氧化硅与氧化钠或氧化钾的摩尔比为1.0-1.8，为钠水玻璃、钾水玻璃或钠钾水玻璃，其固含量为25-46%，优选28-40%。本专利技术的另一个方面提供一种无机泡沫材料，其通过上述无机组合物制得。本专利技术的再一个方面提供一种由上述无机组合物制备无机泡沫材料的方法，包括以下步骤：1）原料的预混合：将活性铝硅质物料和任选的添加剂、增韧纤维、钢渣等混合均匀，得到混合固相；2）料浆的制备：将所得的混合固相、水玻璃和水加入搅拌机内搅拌，得到料浆；3）加入早强组分：在所得的料浆中加入早强组分搅拌，得到均匀料浆；4）发泡剂与料浆的拌合：在所得的均匀料浆中加入发泡剂搅拌；5）随即将得到的料浆倒入模具，注模成型。在一个优选的实施方式中，在第5）步于注模成型之后，还包括自然养护、切割、成品。本专利技术的无机组合物和无机泡沫材料以较大量的粉煤灰为原材料，因而可以利用工业固体污染；其材质为耐火材料，具有良好的防火性能，并具有优良的保温隔热性能，有助于降低现有建筑和新建建筑的能耗；此外，本专利技术的材料强度好，且易与工程墙体材料粘结，成型时不需要压制，制备工艺简单，施工性好。具体实施方式除非另有说明，本专利技术中各溶液、组合物或混合物所涉及的含量都以重量份计算。如无相反说明，所有操作、检测、计量均在常温常压下进行。本专利技术的第一个方面涉及一种无机组合物，其包括200-350重量份的活性硅铝质物料、0.5-22重量份的早强组分、100-300重量份的水玻璃和0.5-20重量份的发泡剂。在本专利技术的一个优选的实施方案中，本专利技术的无机组合物还包括其他添加剂。在本专利技术的一个优选的实施方案中，本专利技术的无机组合物还包括增韧纤维、钢渣等有助于提高抗压强度的物料。<活性铝硅质物料>本专利技术的活性铝硅质物料包括粉煤灰、偏高岭土、粘土、炉灰、赤泥等中的一种或多种。本专利技术可以使用各种颗粒大小的活性铝硅质物料，对其并没有限制。在本专利技术的一个优选实施方案中，活性铝硅质物料中粉煤灰所占比例为25-85重量%，优选40-80重量%。本专利技术可以使用的粉煤灰包括多种来源，可以使用的粉煤灰的主要成分为30-65重量%的SiO2、14.6-41重量%的Al2O3、1.5-6.2重量%的Fe2O3、0.44-16.8重量%的CaO、0-3.72重量%的TiO2、0-6重量%的MgO、0.1-4.3重量%的SO3、0.02-2.14重量%的Na2O、0.63-29.97重量%的K2O等。本专利技术可以使用的粉煤灰的烧失量为1-5重量%，优选2-4重量%。在本专利技术的一个实施方案中，使用火电厂产生的一级或二级粉煤灰。在本专利技术的一个实施方案中，使用的偏高岭土是经800℃高温煅烧而成的超细高岭土，其主要包括Al2O3、SiO2、K2O、Fe2O3等成分。在本专利技术的一个实施方案中，使用的粘土的主要成分是高岭石，常含有氧化铁等杂质。其主要化学组分是Al2O3、SiO2和水。在本专利技术的一个实施方案中，使用的炉灰是矿石在高温燃烧后产生的粉末，其主要包括Al2O3、SiO2、CaO、Fe2O3、MgO等成分。在本专利技术的一个实施方案中，使用的赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，其主要成分是文石和方解石，此外还含有蛋白石、三水铝石和针铁矿等。本专利技术的活性铝硅质物料的用量优选为240-300重量份。<早强组分>在本专利技术的无机组合物中，早强组分对于最终产物的性能有着重要影响。本专利技术可以使用的早强组分选自氯化物、硫酸盐、亚硝酸盐、三乙醇胺复合早强剂、硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥或矿渣的一种或多种；优选选自强度等级42.5级或52.5级的普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥、矿渣中的一种或多种；更优选为强度等级为52.5级的普通硅酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机组合物，其包括：200‑350重量份的活性硅铝质物料；0.5‑22重量份的早强组分；100‑300重量份的水玻璃；和0.5‑20重量份的发泡剂。

【技术特征摘要】
1.一种无机组合物，其包括：240-300重量份的活性硅铝质物料，其中所述活性硅铝质物料中粉煤灰所占比例为40-85重量％；1-22重量份的早强组分，其中所述早强组分选自强度等级42.5级或52.5级的普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥、矿渣中的一种或多种；100-300重量份的水玻璃；和0.5-20重量份的发泡剂。2.根据权利要求1所述的无机组合物，其中，所述活性硅铝质物料包括粉煤灰、偏高岭土、粘土、炉灰、赤泥等中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的无机组合物，其中，所述活性硅铝质物料中粉煤灰所占比例为65-85重量％。4.根据权利要求1所述的无机组合物，其中所述发泡剂为双氧水。5.根据权利要求1所述的无机组合物，其中所述早强组分为强度等级52.5级的普通硅酸盐水泥和/或硫铝酸盐水泥。6.根据权利要求1-5中任一项所述的无机组合物，其中，水玻璃为120-280重量份。7.根据权利要求1-5中任一项所述的无机组合物，其中，所述发泡剂为双氧水，折合成纯双氧水的用量为1.5-15重量份。8.根据权利要求7所述的无机组合物，其中，所述发泡剂为双氧水，折合成纯双氧水的用量为2-12重量份。9.根据权利要求1-5中任一项所述的无机组合物，其中，所述发泡剂为铝粉，其用量为0.5-3重量份。10.根据权利要求9所述的无机组合物，其中，所述发泡剂为铝粉，其用量为0.9-2重量份。11.根据权利要求1-5中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢都友，许仲梓，杨功记，赵永彬，卓锦德，李俏，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11