一種輕質高紅外發射率涂料制備方法及其應用
【專利摘要】一種輕質高紅外發射率涂料制備方法及其應用，包括以下步驟：將城市污泥、煉銅廢渣、表面活性劑、結合劑按比例混合均勻，于50~100 MPa下壓制成型，置于還原氣氛中熱處理，破碎、研磨得到B物料；將A物料、含硅原料、粘土按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.5~1 mm的顆粒料，然后將顆粒料置于還原氣氛中熱處理得到C物料；將B物料、粘土、單質硅粉、金屬鋁粉、含硅原料、大理石廢料按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.15~0.5 mm的顆粒料，然后將顆粒料置于還原氣氛中200~500℃熱處理0.5~3小時，再于中性氣氛中升溫至600~1000℃熱處理0.5~3小時，得到D物料。
【專利說明】
一種輕質高紅外發射率涂料制備方法及其應用
技術領域
[0001]本發明屬于高溫窯爐涂料技術領域。具體涉及一種輕質高紅外發射率涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]城市污泥是城市污水處理過程中產生的大量污泥，主要由微生物體以及微生物體粘附在一起的礦物質和其他物質構成。目前，城市污泥的主要處理方式主要包括填埋、焚燒、堆肥處理、活化處理等。填埋方法處理成本低，但污泥中除了含有有機質、氮、磷、鉀外，還會含有多種重金屬，通過填埋的方式，這些有毒有害物質及病原微生物會污染土地和水資源;焚燒要配備相應的焚燒系統，耗費較大的投資和運行成本，焚燒過程中形成的煙氣也會對大氣和周圍環境產生污染;堆肥處理，是先將污泥發酵以消除生物危害性，然后制成肥料或土壤改良劑用于農田，這種方法具體實施比較麻煩，經濟效益低，難以推廣;活化處理分為物理活化和化學活化兩種方式以制得活性炭，物理活化法制得的活性炭比表面積較低，而化學活化法需采用的活化試劑含量較高，產品性能單一。
[0003]利用城市污泥的特性，研究者們開發了不同種類的產品。“一種城市污泥資源化燒制鋪路磚的方法” (ZL 201210538258.8)專利技術，利用城市污泥、秸桿包覆顆粒、石膏、硅酸鹽水泥、螢石礦渣、頁巖、海泡石、火山巖、沸石及椰殼炭等為原料，經混合、陳化、成型、干燥、燒結后制備了鋪路磚；“一種利用城市污泥制鑄造型砂的方法” (ZL 201210527054.4)專利技術，以城市污泥、草木灰、膨潤土、石灰粉、羧甲基纖維素、碳酸氫鈉、稻糠粉等為原料，加入反應釜內攪拌混合，經加熱、晾干或烘干制得鑄造型砂。“一種利用城市污泥制備磁性活性炭的方法”(ZL 201410245666.3)專利技術，將初沉池或二沉池的城市污泥置于電解槽中，經電解、離心分離、干燥、炭化、稀硫酸溶液和去離子水洗滌、真空干燥后制得磁性活性炭。現有的技術方法，并沒有充分考慮城市污泥的元素組成和礦物構成特點(有機物質及富含硅、鋁、鉀、鈣、氧等元素的無機物質)，造成了能源浪費及制備過程中廢氣對空氣的污染。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服現有技術的不足，目的是提供一種生產成本低的輕質高紅外發射率涂料及其制備方法，用該方法制備的涂料具有紅外發射率高(大于0.92)、導熱系數低(小于0.07w/(m.K))及使用壽命長等特性，可使窯爐節能20%以上。
[0005]為實現上述目的，本發明采用的技術方案的具體步驟是:一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于包括以下步驟:
a.將70?90wt%的城市污泥、5?20 wt°/c^煉銅廢渣、I?5 wt°/c^表面活性劑、I?5 wt°/c^結合劑按比例混合均勻，于50?100 MPa下壓制成型，置于還原氣氛中100~300°C熱處理0.5?3小時后，破碎、研磨至粒度為0.15?0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料；
b.將20?50wt°/c^A物料、30?60 wt%的含硅原料、5?20 wt°/c^粘土按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.5?I mm的顆粒料，然后將顆粒料置于還原氣氛中400?1000°C熱處理0.5?3小時，得到C物料；
c.將40?60wt%的B物料、I?10 wt%的粘土、I?10 wt%的單質娃粉、1~10 wt%的金屬招粉、5-20的％的含硅原料、10-20 wt%的大理石廢料按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.15-0.5 mm的顆粒料，然后將顆粒料置于還原氣氛中200?500°C熱處理0.5?3小時，再于中性氣氛中升溫至600?1000°C熱處理0.5?3小時，得到D物料；
d.將10?20wt°/c^A物料、10?20 wt°/c^B物料、10?20 wt°/c^C物料、10?20 wt°/c^D物料、10?20 wt%的含娃原料、5?15 wt%的粘土、I?5 wt%的表面活性劑、I?10 wt%的結合劑按比例混合均勻，即制得輕質高紅外發射率涂料。
[0006]本發明所涉及的輕質高紅外發射率涂料，可以涂抹或噴涂于窯爐內襯表面。
[0007]作為優選，所述城市污泥的含水量為10-20wt9L
[0008]作為優選，所述煉銅廢渣的粒度小于0.045 mm。
[0009]作為優選，所述表面活性劑為聚氧乙烯硬脂酸酯、聚丙烯酰胺和山梨醇酐油酸酯中的一種。
[0010]作為優選，所述結合劑為鋁溶膠、硅溶膠和鋯溶膠中的一種。
[0011]作為優選，所述還原氣氛為氫氣氣氛或一氧化碳氣氛。
[0012]作為優選，所述含硅原料為石英砂、熔石英和硅微粉中的一種，所述含硅原料的粒度小于0.088 mm。
[O 013 ]作為優選，所述粘土為坡縷石、膨潤土和球粘土中的一種，所述粘土的粒度小于0.088mmο
[0014]作為優選，所述大理石廢料的粒度大于0.088mm。
[0015]作為優選，所述中性氣氛為氮氣氣氛或氬氣氣氛。
[0016]本發明有益效果:本發明所采用的原料生產成本低;本發明通過嚴格的控制各步驟氣氛、粒度、及熱處理等工序，既有利于各種原料顆粒之間的緊密接觸，也充分利用了城市污泥、煉銅廢渣及大理石廢料等原料的化學與礦物組成特點，為材料顯微結構及微觀孔隙的形成與控制提供了必要條件;工藝制度的嚴格控制，確保了涂料的結構與性能在使用過程中的繼續發展與優化。
[0017]由于采用上述技術方法，本發明所制備的輕質高紅外發射率涂料，具有紅外發射率高(大于0.92)、導熱系數低(小于0.07 w/(m.K))及使用壽命長等特性，可使窯爐節能20%以上。
【具體實施方式】
[0018]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0019]為避免重復，先將本【具體實施方式】所涉及的原料粒徑統一描述如下，實施例中不再贅述:
所述城市污泥的含水量為20-30 wt%0
[0020]所述煉銅廢渣的粒度小于0.088 mm。
[0021 ] 所述坡縷石、膨潤土和球粘土的粒度小于0.088mm。
[0022]所述石英砂、熔石英和硅微粉的粒度小于0.088 mm。
[0023]所述大理石廢料的粒度大于0.088 mm。
[0024]實施例1:
第一步，將80 wt%的城市污泥、10 wt%的煉銅廢渣、5 wt%的聚氧乙稀硬脂酸酯、5 wt%的鋯溶膠按比例混合均勻，于50?100 MPa下壓制成型，置于氫氣氣氛中100?300°C熱處理0.5?3小時后，破碎、研磨至粒度為0.15-0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料。
[0025]第二步，將30 wt%的A物料、50 wt%的石英砂、20 wt%的球粘土按比例混合均勾、造粒、篩分得到粒度為0.5?I mm的顆粒料，然后將顆粒料置于氫氣氣氛中700?1000°C熱處理0.5?3小時，得到C物料。
[0026]第三步，將60 wt%的B物料、5 wt%的膨潤土、5 wt%的單質娃粉、10 wt%的金屬招粉、10 wt%的熔石英、10 ?丨％的大理石廢料按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.15?0.5 mm的顆粒料，然后將顆粒料置于一氧化碳氣氛中200?500°C熱處理0.5?3小時，再于氮氣氣氛中升溫至600?1000°C熱處理0.5?3小時，得到D物料。
[0027]第四步，將15 wt°/c^A物料、15 wt°/c^B物料、20 wt°/c^C物料、15 wt°/c^D物料、15wt%的娃微粉、10 wt%的球粘土、5 wt%的山梨醇酐油酸酯、5 wt%的招溶膠按比例混合均勾，即制得輕質高紅外發射率涂料。本發明所涉及的輕質高紅外發射率涂料，可以涂抹或噴涂于窯爐內襯表面。
[0028]本實施例所制備的輕質高紅外發射率涂料，具有紅外發射率高(大于0.93)、導熱系數低(小于0.06 w/(m.K))及使用壽命長等特性，可使窯爐節能20%以上。
[0029]實施例2:
第一步，將90 wt%的城市污泥、5 wt%的煉銅廢渣、3 wt%的聚丙稀酰胺、2 wt%的娃溶膠按比例混合均勾，于50?100 MPa下壓制成型，置于一氧化碳氣氛中100?300°C熱處理0.5~3小時后，破碎、研磨至粒度為0.15?0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料。
[°03°] 第二步，將20 wt%的A物料、60 wt%的恪石英、20 wt%的膨潤土按比例混合均勾、造粒、篩分得到粒度為0.5?I mm的顆粒料，然后將顆粒料置于一氧化碳氣氛中400?600°C熱處理0.5?3小時，得到C物料。
[0031]第三步，將50 wt%的B物料、lwt%的坡縷石、9 wt%的單質娃粉、lwt%的金屬招粉、19wt%的娃微粉、20 wt%的大理石廢料按比例混合均勾、造粒、篩分得到粒度為0.15?0.5 mm的顆粒料，然后將顆粒料置于氫氣氣氛中200?500°C熱處理0.5?3小時，再于氬氣氣氛中升溫至600?1000°C熱處理0.5?3小時，得到D物料。
[0032]第四步，將15wt°/c^A物料、15wt°/c^B物料、15 wt°/c^C物料、15 wt°/c^D物料、15 wt%的石英砂、15 wt%的膨潤土、5 wt%的聚氧乙稀硬脂酸酯、10 wt%的娃溶膠按比例混合均勾，即制得輕質高紅外發射率涂料。本發明所涉及的輕質高紅外發射率涂料，可以涂抹或噴涂于窯爐內襯表面。
[0033]本實施例所制備的輕質高紅外發射率涂料，具有紅外發射率高(大于0.92)、導熱系數低(小于0.07 w/(m.K))及使用壽命長等特性，可使窯爐節能20%以上。
[0034]實施例3:
第一步，將90 wt%的城市污泥、8 wt%的煉銅廢渣、I wt%的山梨醇酐油酸酯、I wt%的鋁溶膠按比例混合均勻，于50?100 MPa下壓制成型，置于氫氣氣氛中100?300°C熱處理0.5?3小時后，破碎、研磨至粒度為0.15?0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料。
[0035]第二步，將50 wt°/c^A物料、45 wt%的硅微粉、5 wt%的坡縷石按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.5?I mm的顆粒料，然后將顆粒料置于氫氣氣氛中500?800°C熱處理0.5?3小時，得到C物料。
[0036]第三步，將50 wt%的B物料、5 wt%的球粘土、10 wt%的單質娃粉、5 wt%的金屬招粉、10 wt%的石英砂、20 ?丨％的大理石廢料按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.15?0.5 mm的顆粒料，然后將顆粒料置于一氧化碳氣氛中200?500°C熱處理0.5?3小時，再于氮氣氣氛中升溫至600?1000°C熱處理0.5?3小時，得到D物料。
[0037]第四步，將10的％的八物料、10wt°/c^B物料、20 wt°/c^C物料、20 wt°/c^D物料、20wt%的恪石英、10 wt%的坡縷石、5 wt%的聚丙稀酰胺、5 wt%的錯溶膠按比例混合均勾，SP制得輕質高紅外發射率涂料。本發明所涉及的輕質高紅外發射率涂料，可以涂抹或噴涂于窯爐內襯表面。
[0038]本實施例所制備的輕質高紅外發射率涂料，具有紅外發射率高(大于0.93)、導熱系數低(小于0.06 w/(m.K))及使用壽命長等特性，可使窯爐節能20%以上。
[0039]實施例4:
第一步，將80 wt%的城市污泥、10 wt%的煉銅廢渣、5 wt%的聚氧乙稀硬脂酸酯、5 wt%的鋯溶膠按比例混合均勻，于50?100 MPa下壓制成型，置于氫氣氣氛中100?300°C熱處理0.5?3小時后，破碎、研磨至粒度為0.15-0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料。[°04°] 第二步，將50 wt%的A物料、40 wt%的娃微粉、10 wt%的坡縷石按比例混合均勾、造粒、篩分得到粒度為0.5?I mm的顆粒料，然后將顆粒料置于一氧化碳氣氛中600?900°C熱處理0.5?3小時，得到C物料。
[0041]第三步，將50 wt%的B物料、I wt%的坡縷石、5wt%的單質娃粉、4 wt%的金屬招粉、20 wt%的硅微粉、20 ?丨％的大理石廢料按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.15?0.5mm的顆粒料，然后將顆粒料置于氫氣氣氛中200?500°C熱處理0.5?3小時，再于氬氣氣氛中升溫至600?1000°C熱處理0.5?3小時，得到D物料。
[0042]第四步，將10的％的六物料、15 wt°/c^B物料、20 wt°/c^C物料、20 wt°/c^D物料、15wt%的恪石英、5 wt%的坡縷石、I wt%的聚丙稀酰胺、4 wt%的錯溶膠按比例混合均勾，SP制得輕質高紅外發射率涂料。本發明所涉及的輕質高紅外發射率涂料，可以涂抹或噴涂于窯爐內襯表面。
[0043]本實施例所制備的輕質高紅外發射率涂料，具有紅外發射率高(大于0.92)、導熱系數低(小于0.06 w/(m.K))及使用壽命長等特性，可使窯爐節能20%以上。
【主權項】
1.一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于包括以下步驟: a.將70?90wt%的城市污泥、5?20 wt°/c^煉銅廢渣、I?5 wt°/c^表面活性劑、I?5 wt°/c^結合劑按比例混合均勻，于50?100 MPa下壓制成型，置于還原氣氛中100~300°C熱處理0.5?3小時后，破碎、研磨至粒度為0.15?0.5 mm的A物料和粒度小于0.088 mm的B物料； b.將20?50wt°/c^A物料、30?60 wt%的含硅原料、5?20 wt°/c^粘土按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.5?I mm的顆粒料，然后將顆粒料置于還原氣氛中400?1000°C熱處理0.5?3小時，得到C物料； c.將40?60wt%的B物料、I?10 wt%的粘土、I?10 wt%的單質娃粉、1~10 wt%的金屬招粉、5-20的％的含硅原料、10-20 wt%的大理石廢料按比例混合均勻、造粒、篩分得到粒度為0.15-0.5 mm的顆粒料，然后將顆粒料置于還原氣氛中200?500°C熱處理0.5?3小時，再于中性氣氛中升溫至600?1000°C熱處理0.5?3小時，得到D物料； d.將10?20wt°/c^A物料、10?20 wt°/c^B物料、10?20 wt°/c^C物料、10?20 wt°/c^D物料、10?20 wt%的含娃原料、5?15 wt%的粘土、I?5 wt%的表面活性劑、I?10 wt%的結合劑按比例混合均勻，即制得輕質高紅外發射率涂料。2.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述城市污泥的含水量為10-20 wt%03.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述煉銅廢渣的粒度小于0.045 mm。4.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述表面活性劑為聚氧乙烯硬脂酸酯、聚丙烯酰胺和山梨醇酐油酸酯中的一種。5.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述結合劑為鋁溶膠、硅溶膠和鋯溶膠中的一種。6.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述還原氣氛為氫氣氣氛或一氧化碳氣氛。7.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述含硅原料為石英砂、熔石英和硅微粉中的一種，所述含硅原料的粒度小于0.088 _。8.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述粘土為坡縷石、膨潤土和球粘土中的一種，所述粘土的粒度小于0.088mm。9.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述大理石廢料的粒度大于0.088 mm。10.根據權利要求1所述的一種輕質高紅外發射率涂料制備方法，其特征在于所述中性氣氛為氮氣氣氛或氬氣氣氛。11.一種如權利要求1?10之一所述的輕質高紅外發射率涂料制備方法的應用，其特征在于輕質高紅外發射率涂料，用于涂抹或噴涂于窯爐內襯表面。
【文檔編號】C04B35/66GK105906354SQ201610249884
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】吳永來, 楊政宏, 王周福, 李 杰, 劉浩
【申請人】江蘇嘉耐高溫材料有限公司