专利摘要

本发明涉及一种用活性二氧化硅质和石灰质原料制备硬硅钙石型硅酸钙材料的方法。包括以下步骤：1)将活性二氧化硅质原料和石灰质原料分别进行粉磨，获得活性二氧化硅粉体和石灰粉体；2)将步骤1)获得的活性二氧化硅粉体和石灰粉体进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中加入工业用水搅拌成均匀的物料后，经成型处理后或直接置入密闭反应装置中控制升温速率、反应温度和反应时间进行合成反应；3)将步骤2)获得的反应产物进行成型和/或干燥处理，获得硬硅钙石型硅酸钙材料。该硬硅钙石型硅酸钙材料无毒、安全，同时具有密度小，强度高，导热系数低，化学稳定性好等特性，可应用于电力、化工、冶金、化工、纺织、轻工建材等行业。

权利要求

1.一种硬硅钙石型硅酸钙材料的制备方法，包括的步骤如下：

1)取活性二氧化硅质原料和石灰质原料分别进行粉磨，得到粒度均为80～325目的活性二氧化硅粉体和石灰粉体；

2)将步骤1)的活性二氧化硅粉体和石灰粉体，按其SiO₂/CaO摩尔比为0.85～1.25进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，加入工业用水搅拌成均匀物料；其中，工业用水量与高活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料的体积质量比为10～15；所述均匀物料经直接处理后置入密闭反应装置中，加热反应生成合成产物；

3)将步骤2)的合成产物经成型工序且干燥处理后，得到所述硬硅钙石型硅酸钙材料。

2.一种硬硅钙石型硅酸钙材料的制备方法，包括的步骤如下：

1)取活性二氧化硅质原料和石灰质原料分别进行粉磨，得到粒度均为80～325目的活性二氧化硅粉体和石灰粉体；

2)将步骤1)的活性二氧化硅粉体和石灰粉体，按其SiO₂/CaO摩尔比为0.85～1.25进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，加入工业用水搅拌成均匀物料；其中，工业用水的加入量与活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料的体积质量比为10～15；所述均匀物料经成型处理后置入密闭反应装置中，加热反应生成合成产物；

3)将步骤2)的合成产物进行干燥处理，得到所述硬硅钙石型硅酸钙材料。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述活性二氧化硅原料中SiO₂的质量百分含量为80.0～98.0％；所述石灰质原料中CaO的质量百分含量为73～98.0％。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述活性二氧化硅质原料为纤蛇纹石纤维提镁后的二氧化硅渣或蛇纹石尾矿提镁后的二氧化硅渣中至少一种；所述石灰质原料为生石灰、熟石灰或工业氧化钙质废弃物中至少1种。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述工业氧化钙质废弃物为电石渣或苛化白泥的煅烧产物中任1种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的密闭反应装置为带搅拌装置的反应釜或蒸压釜；所述加热温度为180～225℃，升温速率为1.0～30.0℃/min，反应时间为2～16h。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述干燥处理是将所述合成产物的含水率降至≤7.5％。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述硬硅钙石型硅酸钙材料的密度≤140kg/m³，导热系数≤0.058W/(m·K)，线收缩率≤1.8％，抗压强度≥0.50Mpa，耐火温度达1000℃。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用活性二氧化硅质和石灰质原料制备硬硅钙石型硅酸钙材料的方法，属于无机非金属材料、节能建材的制备及应用领域。

背景技术

硅酸钙材料是由硅质原料和钙质原料经配料、水热合成、压滤、成型、烘干等工序而制成保温绝热材料。硅酸钙材料主要有两种，一种是托贝莫来石型，一种是硬硅钙石型。硬硅钙石型硅酸钙材料因其具有容重小、强度高、导热系数小、耐高温、耐腐蚀等特点，可应用于热力设备和管道的绝缘、保温以及建筑、船舶和列车的绝热保温领域。

硬硅钙石型硅酸钙保温绝热材料的制备方法有静态水热法和动态水热法。Gaosheng Wei等选用二氧化硅气溶胶为硅质原料制备硅酸钙绝缘保温材料，加入陶瓷纤维为增强纤维。公告号为CN 101880150A的中国专利“制造硬硅钙石型硅酸钙保温绝热材料的工艺方法”选用石英砂为硅质原料，活性氢氧化钙为钙质原料动态水热合成硅酸钙保温材料，但是需要添加玻璃纤维和棉线。公告号为CN1204678A中国专利“硅酸钙绝热耐火材料的制造方法”选用非晶硅微粉或晶态的石英为硅质原料，同时需要加入天然有机纤维(麻、棉或草木纤维)。公告号为CN86103427A的中国专利“微孔硅酸钙保温绝热材料的制造方法”，以沸石、硅藻土、膨润土等为硅质原料，同时加入石棉作为增强材料。

目前，制备硬硅钙石型硅酸钙材料的硅质原料以晶态的石英砂或以非晶态的硅灰、硅藻土为主，由于硅质原料纯度不高，富含杂质，很难合成高纯度轻质硅酸钙材料。同时传统水热合成硅酸钙保温材料过程中还需要加入棉、纸浆、人造纤维等有机纤维或玻璃纤维、石棉等无机纤维增强材料(即增强纤维)来提高制品强度，但是纤维等补强材料添加不适当，成型过程中分散不均匀，严重影响硅酸钙材料的品质。同时反应过程中还需要加入矿化剂来增强硅酸钙材料的结晶性。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种纯度高、质轻、密度小、强度高、稳定性好的硬硅钙石型硅酸钙材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：方法一：一种硬硅钙石型硅酸钙材料的制备方法，包括的步骤如下：

1)取活性二氧化硅质原料和石灰质原料分别进行粉磨，得到粒度均为80～325目的活性二氧化硅粉体和石灰粉体；

2)将步骤1)的活性二氧化硅粉体和石灰粉体，按其SiO₂/CaO摩尔比为0.85～1.25进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，加入工业用水搅拌成均匀物料；其中，工业用水量与高活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料的体积质量比为10～15；所述的均匀物料经直接处理后置入密闭反应装置中，加热反应生成合成产物；

3)将步骤2)的合成产物经成型工序且干燥处理后，得到所述硬硅钙石型硅酸钙材料。

方法二：一种硬硅钙石型硅酸钙材料的制备方法，包括的步骤如下：

1)取活性二氧化硅质原料和石灰质原料分别进行粉磨，得到粒度均为80～325目的活性二氧化硅粉体和石灰粉体；

2)将步骤1)的活性二氧化硅粉体和石灰粉体，按其SiO₂/CaO摩尔比为0.85～1.25进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，加入工业用水搅拌成均匀物料；其中，工业用水的加入量与活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料的体积质量比为10～15；所述均匀物料经成型工序后置入密闭反应装置中，加热反应生成合成产物；

3)将步骤2)的合成产物进行干燥处理，得到所述硬硅钙石型硅酸钙材料。

上述的两种方法中：

步骤1)所用的活性二氧化硅原料中SiO₂的质量百分含量为80.0～98.0％，可选用纤蛇纹石纤维提镁后的二氧化硅渣或/和蛇纹石尾矿提镁后的二氧化硅渣，提镁方式采用常规的酸浸法及铵盐或酸式盐焙烧法提镁；石灰质原料中CaO的质量百分含量为73～98.0％，可选用生石灰、熟石灰或工业氧化钙质废弃物中至少1种，其中的工业氧化钙质废弃物为电石渣或苛化白泥的煅烧产物中任1种；

步骤2)所用的密闭反应装置为带搅拌装置的反应釜或蒸压釜；所述的加热温度为180～225℃，升温速率为1.0～30.0℃/min，反应时间为2～16h；

上述的成型工序均可用常规的模压法、流浆法或抄取法按工艺要求成型为型材。

上述的干燥处理是将其合成产物中的含水率降至≤7.5％；其干燥方式可采用常规干燥的任一种方式。

采用上述两种不同方法制备得到的硬硅钙石型硅酸钙材料，其性能指标均为：密度≤140kg/m³，导热系数≤0.058W/(m.K)，线收缩率≤1.8％，抗压强度≥0.50Mpa，耐火温度达1000℃。

采用本发明的方法制备的硬硅钙石型硅酸钙材料，其有益效果如下：1)所选用的无定形活性二氧化硅原料，即纤蛇纹石或/和蛇纹石尾矿提镁后二氧化硅渣，具有高活性，有利于化学反应的进行，使得水热反应温度更低、反应时间更短。2)本发明所选用的硅质原料部分呈纤维状，且含多孔结构，制备过程中无需添加有机或无机增强纤维。3)本反应硅质原料中含有微量的Fe³⁺可用作矿化剂，制备过程中无需再添加矿化剂。4)本发明制备的硬硅钙石型硅酸钙材料具有强度高，导热系数低，化学稳定性好等特性，且该硬硅钙石型硅酸钙材料原料利用率高，产品质量稳定；可应用于电力、化工、冶金、化工、纺织、轻工建材等行业。5)本发明制备的硬硅钙石型硅酸钙材料轻质，具有保温隔热，防火，耐火及吸音隔音等特性，不含石棉，无毒性，安全性高，有益于推广应用。

附图说明

图1为实例1制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的X射线衍射图谱。

图2为实例1制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的微观形貌图像。

图3为实例2制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的X射线衍射图谱。

图4为实例2制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的微观形貌图像。

图5为实例3制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的X射线衍射图谱。

图6为实例3制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的微观形貌图像。

图7为实例4制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的X射线衍射图谱。

图8为实例4制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的微观形貌图像。

图9为实例1制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的外观形貌图像。

图10为实例3制备的硬硅钙石型硅酸钙材料的外观形貌图像。

具体实施方式

下面结合实例和附图对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

实例1

本发明实例中选用的原料是纤蛇纹石纤维酸浸提镁后的二氧化硅渣和生石灰。

1)将二氧化硅含量为98.0％的纤蛇纹石纤维酸浸提镁后的二氧化硅渣和CaO含量为90.0％的生石灰分别进行粉磨，获得细度为100目的活性二氧化硅粉体和石灰粉体；

2)将步骤1)磨细的活性二氧化硅粉体和石灰粉体，根据化学成分分析结果，按SiO₂/CaO摩尔比0.90进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，按工业用水与高活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料体积质量比为12:1加水搅拌均匀后，置入带搅拌装置的密闭反应釜中在180℃水热反应温度和3.0MPa压力条件下水热保温16h，得到合成产物，该合成产物为硬硅钙石型料浆；

3)将步骤2)水热反应后硬硅钙石型料浆冷却后，用常规模压法，在0.3Mpa压力下与辊机压制脱水成型；常规方法干燥，获得硬硅钙石型硅酸钙材料，其中质量含水率7.48％，密度117.91kg/m³，导热系数0.047W/(m.K)，线收缩率0.15％，抗压强度0.80Mpa，耐火温度达1000℃。

硬硅钙石型硅酸钙材料的X射线衍射图谱、微观形貌图像，外观形貌图像如图1、图2，图9所示。由图1可知，制备的硅酸钙材料的主晶相为硬硅钙石，且特征衍射峰峰型尖锐，结晶性好；反应完善；无其他杂质成分。由图2和图9可知，制备的硬硅钙石型硅酸钙材料外观呈灰色，微观形貌呈“球藻状”，是由针状硬硅钙石晶须构成。

实例2

本发明实例中选用的原料是纤蛇纹石纤维与酸式盐或铵盐焙烧提镁后的二氧化硅渣和熟石灰；其制备方法与实例1基本相同，在此不在赘述。

其不同点在于：

1)将二氧化硅含量为94.3％的纤蛇纹石纤维与酸式盐或铵盐焙烧提镁后的二氧化硅渣和CaO含量为73.0％的熟石灰分别进行粉磨，获得细度为80目的活性二氧化硅粉体和熟石灰粉体；

2)将步骤1)磨细的活性二氧化硅粉体和熟石灰粉体，根据化学成分分析结果，按SiO₂/CaO摩尔比1.25进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，按工业用水与高活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料体积质量比为11:1加水搅拌均匀，经常规的模压成型处理后置入蒸压釜中在225℃水热反应温度和1.5MPa压力条件下水热保温2h，得到合成产物，该合成产物为硬硅钙石型硅酸钙型材；

3)将步骤2)水热反应后获得的硬硅钙石型硅酸钙型材冷却后，常规方法干燥，获得硬硅钙石型硅酸钙材料，其中质量含水率1.56％，密度96.57kg/m³，导热系数0.041W/(m.K)，线收缩率0.06％，抗压强度0.76Mpa，耐火温度达1000℃。

硬硅钙石型硅酸钙材料的X射线衍射图谱、微观形貌和外观形貌图像如图3、图4、图9所示。由图3可知，制备的硅酸钙材料主晶相为硬硅钙石，主晶相峰型尖锐，结晶性好，纯度较高，无其他杂质成分。由图4和图9可知，制备的硬硅钙石型硅酸钙材料外观成灰色，微观仍为“球藻状”二次粒子，且“球藻状”粒子是由针状的硬硅钙石晶须构成。

实例3

本发明实例中选用的原料是蛇纹石尾矿酸浸提镁后的二氧化硅渣和苛化白泥经过1000℃的煅烧粉体；其制备方法与实施例1基本相同，在此不在赘述。

其不同点在于：

1)将二氧化硅含量为89.7％的蛇纹石尾矿酸浸提镁后二氧化硅渣和CaO含量为90.0％的经过1000℃煅烧的苛化白泥煅烧产物分别进行粉磨，获得200目的活性二氧化硅粉体和石灰粉体；

2)将步骤1)磨细的高活性二氧化硅粉体和石灰粉体，根据化学成分分析结果，按SiO₂/CaO摩尔比0.85进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，按工业用水与高活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料体积质量比为15:1加水搅拌均匀后，置入带搅拌装置的密闭反应釜中在190℃水热反应温度和2.5MPa压力条件下水热保温12h，得到的合成产物为硬硅钙石型料浆；

3)将步骤2)水热反应后的硬硅钙石型料浆冷却后，用流浆法脱水成型，常规方法干燥后获得硬硅钙石型硅酸钙材料，其中质量含水率7.35％，密度94.44kg/m³，导热系数0.041W/(m.K)，线收缩率0.07％，抗压强度0.69Mpa，耐火温度达1000℃。

硬硅钙石型硅酸钙材料样品的X射线衍射图谱、微观形貌图像和外观形貌图像如图5、图6和图10所示。由图5可知，制备的硅酸钙材料为硬硅钙石晶型，纯度较高。由图6和图10可知，制备的硬硅钙石型硅酸钙材料外观成灰色，微观仍是“球藻状”二次粒子，且“球藻状”粒子是由针状的硬硅钙石晶须构成。

实例4

本发明实例中选用的原料是蛇纹石尾矿与酸式盐或铵盐焙烧提镁后的二氧化硅渣和生石灰；其制备方法与实施例1基本相同，在此不在赘述。

其不同点在于：

1)将二氧化硅含量为80.0％的蛇纹石尾矿酸式盐或铵盐焙烧提镁后的二氧化硅渣和CaO含量为98.0％的生石灰分别进行球磨，获得160目的活性二氧化硅粉体和石灰粉体；

2)将步骤1)磨细的高活性二氧化硅粉体和石灰粉体，根据化学成分分析结果，按SiO₂/CaO摩尔比1.0进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，按工业用水与高活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料体积质量比为10:1加水搅拌均匀后，置入待搅拌装置的密闭反应釜中，在200℃水热反应温度和2.4MPa压力条件下水热反应8h，得到合成产物为硬硅钙石型料浆；

3)将步骤2)水热反应后的硬硅钙石型料浆冷却后，用抄取法脱水成型；干燥后获得硬硅钙石型硅酸钙材料，其中质量含水率0.97％，密度118.74kg/m³，导热系数0.051W/(m.K)，线收缩率0.10％，抗压强度0.59Mpa，耐火温度达1000℃。

硬硅钙石型硅酸钙材料样品的X射线衍射图谱、微观形貌图像和外观图像如图7、图8和图10所示。其制备的硅酸钙材料主晶相为硬硅钙石，主晶相峰型尖锐，纯度较高。制备的硬硅钙石型硅酸钙材料外观仍为灰色，微观是“球藻状”二次粒子，且“球藻状”粒子是由针状的硬硅钙石晶须构成。

实例5

本发明实例中选用的原料是蛇纹石尾矿与酸式盐或铵盐焙烧提镁后的二氧化硅渣与质量比1:1的经过1000℃煅烧的苛化白泥和电石渣的混合物；其制备方法与实例1基本相同，在此不在赘述。

其不同点在于：

1)将二氧化硅含量为84.60％的蛇纹石尾矿酸式盐或铵盐焙烧提镁后的二氧化硅渣与CaO含量为92.3％，质量比1:1的经过1000℃煅烧的苛化白泥和电石渣的混合物，进行球磨，获得325目的活性二氧化硅粉体和石灰粉体；

2)将步骤1)磨细的活性二氧化硅粉体和石灰粉体，根据化学成分分析结果，按SiO₂/CaO摩尔比1.10进行配料，并置于带搅拌装置的混料机中，按工业用水与高活性二氧化硅粉体和石灰粉体混合物料质量比为12:1加水搅拌均匀，经常规流浆法成型处理后置入密闭蒸压釜中在210℃水热反应温度和2.0MPa压力条件下水热反应8h，得到合成产物为硬硅钙石型硅酸钙型材；

3)将步骤2)水热反应后获得的硬硅钙石型硅酸钙型材冷却后，常规方法干燥，获得硬硅钙石型硅酸钙材料，其中质量含水率5.46％，密度111.43kg/m³，导热系数0.043W/(m.K)，线收缩率0.13％，抗压强度0.57Mpa，耐火温度达1000℃。

硬硅钙石型硅酸钙材料样品的X射线衍射图谱、微观形貌图像核外观形貌相似于图5、图6和图9。其制备的硅酸钙材料主晶相为硬硅钙石，特征衍射峰强度较高，纯度较高。制备的硬硅钙石型硅酸钙外观成灰色，微观是“球藻状”二次粒子，且“球藻状”粒子是由针状的硬硅钙石晶须构成。

一种硬硅钙石型硅酸钙材料的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。