[发明专利]一种微波烧结硅藻土砖的配方及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波烧结硅藻土砖的配方及制备方法，属于无机非金属新材料制备技术领域，主要应用于建筑及装饰等行业。

背景技术

现有的烧结硅藻土砖的方法，其加热方式多采用煤、天然气、煤气或电等传统烧结方式，但均存在以下的明显不足：1、加热速度慢，生产效率低，传统烧结加热如火焰、热风、红外辐射等都是通过热传导方式从物体的外部逐步加热，预加热时间都在8小时以上，生产效率低；2、加热不均匀，传统烧结容易产生外焦内生现象；3、不节能，传统烧结加热是利用外部热源提高炉温，通过加热物体表面经过热传导过程由表至内的进行加热，炉温要大于物体加热的温度，造成额外的能量损失，此外，对于热传导性差的硅藻土，加热烧结的时间长，热能损失加大；4、不易控制，传统烧结加热有热惯性，热源不可以瞬时被切断和即时发热，不易于控制；5、污染环境，传统的烧结大都采用燃气窑，二氧化碳排放大，工作温度高，工作环境差。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，主要解决现有技术生产效率低、加热不均匀、污染环境等问题，而提供一种节能高效、环境污染小的用微波烧结硅藻土砖的方法。该方法采用改性及提纯后的硅藻土作为主料。首先对硅藻土原料的物料特性做以详细研究：采用X射线衍射技术及化学多元素分析技术研究硅藻土原料的矿物及元素组成，从而对原料特性做以初步判断；采用激光粒度分析仪分析矿物原料的粒度组成；采用矿物粉体表面特性分析仪分析原料的松散密度、压实密度、分散度、压缩度等技术特性。通过上述分析手段最终确定矿物原料的技术特征。根据原料特性、产品特性及生产成本的因素综合考虑我们的微波烧结硅藻土砖的技术方案。

本发明采用下述技术方案：

1、材料提纯与成型

为提高产品的功能，我们必须对原料进行提纯，提纯后的硅藻土其含量为85%-90%（质量%）以上，由于硅藻土的主要成分是SiO₂，属透波材料类，因此微波能量很难滞留其中进行加热，因此将其作为主料，必须加入其它的吸波及粘合等辅料，其配方及搅拌压制成型如下。

（1）微波烧结硅藻土砖的配方（按质量%）：提纯后硅藻土65%-75%，膨润土15%-25%，凹凸棒石粉1%-5%，碳化硅1%-5%，羧甲基纤维素2%-6%。

（2）搅拌：将硅藻土主料与辅料混合后搅拌均匀，搅拌后的陈腐（醒料）时间为在45—60分钟以内，即为陈腐（醒料）化合过程。采用机械搅拌，防止出现由于加热不均匀造成热失控现象。

（3）压制成型：将辅料与硅藻土主料粘合压制成型，其强度>1Mpa，烧结后的硅藻砖强度>2.8Mpa。

2、微波干燥硅藻砖的时间要求：

微波干燥排水工艺段的加热温度<200度，排水段的时间40至60分钟，设计该段的微波输出功率<2kw。干燥：利用微波对水选择性加热的特点，通过实验确定干燥排水工艺段的加热的温度和干燥段的时间，设计该段的微波输出功率。在保证干燥要求的前提下，探索微波加热段的最佳温度上升速度和最佳温度；为了保证烧结过程中因为干燥过快而产生龟裂现象，因此，本发明在干燥过程中使用的最佳干燥时间，具体时间曲线如下：从0-5分钟内缓慢升温到180度，然后5-16分钟保持恒温，16分钟时升温到320度，20分钟后开始进行烧结。

3、微波排碳

除碳是通过高温将粘合材料去除，同时传导热使硅藻土砖的温度达到SiO₂介电系数转化温度，使之从材料弱吸波转化为强吸波状态。除碳的温度与烧结的温度如何设计是我们探索最重要的两个阶段。过晚结束排碳的过程会使会使硅藻土砖的加热主体变为透波材料，很难进行烧结加热，若一味提升微波功率，加热效率降低还容易损坏磁控管。为了完成烧结过程只能用辅助加热，如烧结腔内放置SiC等吸波材料进行外部辅助加热等方法。加热温度200—300度，排碳时间20—30分钟。

4、微波烧结

烧结阶段温度为最高阶段，是本发明工艺的关键环节，在排碳与烧结温度段之间，这段温度需精准控温，本发明磁控0—1kw可调，全生产线过程温度可调，确保温度实时可控，杜绝热应力造成的产品开裂现象。

5、完成上述步骤后，其产品自然冷却。

理论上讲，热失控与环境温度T、加热体厚度L、衰减常数、波数等因素有关。理论证明如果材料吸收热能量是恒定的，则不会有热失控发生。