[发明专利]一种合成轻质硅酸钙保温材料的方法

说明书

本发明公开了一种合成硬硅钙石型硅酸钙的方法，该方法包括如下步骤：将增强纤维分散到特定浓度和模数的硅酸钠溶液当中，然后加入石灰乳后进行常压水热合成，置换出氢氧化钠溶液，并得到C‑S‑H凝胶型硅酸钙细小颗粒，依次进行过滤、洗涤，再将得到的C‑S‑H凝胶型水化硅酸钙加水调整浓度后，进行高压动态水热合成反应，最终得到硬硅钙石型轻质硅酸钙产品。本发明解决了现有技术中直接使用石英砂固体原料为作为硅质原料参与反应，造成反应活性度低，能耗高、产品结晶效果差等问题，另一方面解决了增强纤维在硬硅钙石型保温材料内分散不均匀，材料压滤成型后含水率和强度不均匀的问题。此外，本发明实现了对氢氧化钠溶液的回收和循环利用。

技术领域

本发明涉及硅酸钙保温材料技术领域，具体涉及一种合成轻质硅酸钙保温材料的方法。

背景技术

轻质硅酸钙保温材料的主要化学成分为硬硅钙石，分子式可表示为：6CaO·6SiO₂·H₂O。该材料是一定Ca/Si摩尔比的石灰和二氧化硅混合物在150℃到400℃下动态水热合成的，其结构属于单斜晶系，硬硅钙石的微观结构为棱镜状晶体或纤维状聚集体。

轻质硅酸钙保温材料的应用发展非常迅速，主要原因是与其他无机绝热材料相比较，硬硅钙石材料具有很多优良的特点，如质量轻，防火，耐高温，隔音隔热性能好，强度高，尺寸稳定，装饰性好，原料广泛，加工设备简单，能量消耗低等。因此它可应用的范围很广，可以广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材各部门。

目前传统硅酸钙保温材料生产主要使用由石英砂、硅藻土经细磨处理后作为硅质原料，以石灰、电石渣等作为钙质原料，然后两种经细磨后的固体原料直接加水混合后，经动态水热合成反应和加工后得到硅酸钙保温产品。在这种原料和工艺条件下，原料需要经过粉磨加工，然而即使原料粉磨到很细，仍然以固体形态参与反应过程中，因而反应活性很低，反应活化能高，造成反应过程中液固比较高，反应时间较长，需要的温度较高，这就导致物耗能耗较高，且水热合成反应过程中原料的晶化反应不完全，得到的硬硅钙石晶体晶化程度较差、杂相物质含量较高。

相较于上述传统硅酸钙保温材料生产工艺，近来又提出一种改进工艺，即使用水玻璃溶液和生石灰(或石灰乳)作为原料，利用一步法动态水热合成硅酸钙保温材料。主要步骤是将工业水玻璃进行稀释调整浓度后，直接与生石灰(或石灰乳)进行混合后在高温高压条件下进行水热反应，最后在合成浆料中加入增强纤维并进行过滤洗涤，压制成型并烘干后成为轻质硅酸钙保温材料成品。

然后，这种工艺存在一种问题，那就是由于碱作为一种激发剂及活性剂参与到合成全过程中，在促进氧化硅溶解和晶体发育的同时，也会在反应体系中残留，如果不能将合成物料中的的碱尽可能脱除，则材料中的残碱会对其成型后的强度和耐久性产生一定负面影响，此外，大量碱不能脱除后进行循环利用，也增加了制造成本。

此外，硅酸钙保温制品干燥养护过程中，是靠升温干燥使水分排出坯体的。干燥过程中，不仅使坯体内的水分通过表面蒸发排出坯体外，同时还会引起坯体收缩现象，工业生产的大块坯体变形会使制品因体积变小而造成密度增加。而在坯体成型过程中加入纤维来阻止固相颗粒互相靠近的措施都有助于最终产品保持低的密度。因此生产轻质硅酸钙过程中都要加入一定量的纤维材料。由于所加的纤维一般都比纤维状硬硅钙石晶体粗而长，在坯体中起到骨架作用。这样在压制成型过程中就可减少压缩量，在干燥过程中可阻止硬硅钙石纤维被毛细管作用力拉得太近，防止收缩过大。然后，在上述两种工艺的生产过程中，纤维的添加都是在反应合成过程结束后，直接投放到浆料中进行分散的，由于浆料浓度已经较高，且晶体已经发育完全，加入的纤维之间容易造成团聚，使产品应力不均匀，同时使制品容重增大，纤维分散的不均匀，还会造成坯体在干燥时的收缩等问题。

目前传统硅酸钙保温材料生产主要使用由石英砂、硅藻土等材料经细磨处理后得到的粉磨作为硅质原料，以石灰、电石渣等粉磨作为钙质原料，在水中通过物理搅拌混合后，两种原料在高压条件下属于固-固反应，原料需要经过较高的能量才能逐渐通过表面无定形化溶解于水中，因此反应物的活性度低，耗能高，产品晶体发育一般较差。