第4期矿产保护与利用2022年8月Conservation and Utilization of Mineral ResourcesAg.2022膨张蛭石的微波法制备及在建筑节能减碳中的应用彭慧蕴2，陈吉明己，罗利明己，刘海峰2，黄跃华3，李相锦，习永广21.西南科技大学土木工程与建筑学院.四川绵阳621010：2.西南科技大学矿物材料及应用研究所，四川绵阳621010：3.海南科技职业大学，海南海口571126中图分类号：TD985:TU55文献标识码：A文章编号：1001-00762022)04-0030-08D0L10.13779/j.mki.inl001-0076.2022.01.035摘要基于蛭石结构层水分子遇热瞬间汽化导致体积快速膨胀的特点，采用微波法和微波化学法对工业蛭石进行加热膨张处理制备不同粒径的膨胀蛭石，研究了模压成型和浇注成型工艺制作膨胀蛭石/石膏基复合保温板的力学和热学等性能，评价了膨胀蛭石保温材料在建筑内墙和热工管道保温的节能效果。结果表明：以微被化学法制备的膨胀蛭石为骨料制作的保温板具有更小的密度和导热系数(0.082W·m~··K-),含水率稍高：膨胀蛭石/石膏复合保温板的密度、导热系数和抗压强度随膨胀蛭石的片径增大而减小：在冬季室外平均气温为7℃条件下，与内墙和管道未增加保温层相比，节能保温样板和管道保温样板节能效率都稳定在20%，在建筑节能领域具有广阔的应用前景。关键词膨胀蛭石：复合保温材料：导热系数：城市建筑节能：节能降碳我国建筑节能、降低建筑碳排放量具有重要的意义。1引言目前，用于耐高温的矿物保温材料主要有膨胀珍在全球气候变暖的大背景下，基于大国责任担当，珠岩、矿棉、玻璃纤维、泡沫玻璃等，但生产膨胀珍珠岩我国提出碳达峰、碳中和“双碳目标”，为后疫情时代的温度高达1200℃，而生产矿棉、玻璃纤维、泡沫推动绿色发展方式和生活方式、实施结构性减排提供玻璃等常需要更高的温度，能耗高，碳排放量大。蛭石了契机。据国务院发展研究中心发布的2050年中国作为重要的节能非金属矿产，可在较低温度下即开始能源和碳排放报告》显示，建筑领域用能占国家总能耗膨张，在200~300℃时急剧膨胀，在800~1100℃时比例20%以上，建筑领域的节能减排在实现温室气体达膨胀最大值，最大膨胀倍数一般为10~25倍“。膨减排的目标方面扮演着重要角色，节能低碳建筑的发胀后的蛭石导热系数和松密度明显减小，具有隔热、防展已成为必然趋势。火、隔音等功能，通过冷压或热压成型工艺可将膨胀蛭我国建筑领域能耗问题十分突出，建筑能耗是西石与胶凝材料复合成型制备蛭石复合保温材料，广泛方发达国家的2~3倍。为实现可持续发展目标，建应用于节能降耗领域5-4。研究发现，水玻璃水解生筑领域需扭转能源和碳排放持续增长的趋势。当前在成的硅酸溶胶可明显提高膨胀蛭石的黏结能力，以无节能建筑中所使用的主要是有机节能材料，在价格、防机黏结剂水玻璃”、氟硅酸钠、硅丙树脂等与膨胀火与寿命等方面存在很大局限性。在化工、电力、治蛭石混合制备的保温材料具有低吸水率和高保温的特金、石油、建材等许多行业和建筑供暖中也都涉及保温性：优化工艺条件下制备的复合保温材料的压缩密度与节能。因此，高性能矿物保温材料的研发与应用，对可达297.2kg/m3,抗压强度0.43MPa,导热系数收稿日期：2022-06-20基金项目：国家自然科学基金项目(42002039(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net第4期彭慧蕴，等：膨胀蛭石的微波法制备及在建筑节能减碳中的应用310.0718W(m·K)”。以有机黏结剂酚醛树脂、能，进一步将水分子汽化形成水蒸气，片径越大，气体脲醛树脂▣、聚酰亚胺：、硬质聚氨酯旧等，配合固逸出蛭石结构层越难，瞬问产生的压力越大，蛭石的膨化剂、发泡剂、表面活性剂等，可制备出具有优异性能胀效果越好。但大片径膨胀蛭石的含水率更高，这是的膨胀蛭石保温隔热材料，获得的材料不仅压缩密度因为吸水率主要受表层膨胀蛭石对空气中的水分的吸更低，导热系数低至0.029W(m·K),且具有优异的附一脱附动态反应的影响，膨胀效果好，比表面积大，阻燃特性，阻燃达到A级不燃。除使用普通黏结剂和吸附的水分子更多。有机树脂外，研究人员还利用水泥配合聚苯乙烯发泡颗粒44、石膏6-4、地聚物网等与蛭石复合制备蛭表1膨胀蛭石的工艺性能石基复合保温材料兼具耐高温性能和隔热性能。由于Table 1 Properties of expanded vermiculite水泥、石膏、膨胀蛭石、石蜡之间相容性较好，也有学者片径堆积密度含水率导热系数制备方法编号利用石膏、水泥、石蜡等制备出蛭石基相变储能材料”-训，材料不仅具有良好的热稳定性，还具有较好472.302.300.112的吸热潜热值。膨胀蛭石保温材料的广泛使用可大大Bm2-4241.822.450.092减少工业和民用设施的能量耗散，达到节能和降碳的微波化学法Sme0.5-1146.663.060.062目的。但目前对于膨胀蛭石保温材料的施工试验研究Bme2-480.603.560.060较少。本文从蛭石的膨胀性能出发，对微波法制备膨胀从表1还可以看出，相比于微波法，微波化学法制蛭石、膨胀蛭石/石膏复合保温材料的性能及在建筑和备的膨胀蛭石的堆积密度更低，最低可以达到&0.60管道保温中的施工与应用进行研究和评价，以推进工kg/m3,远低于建材行业标准JC/T441一2009《膨胀蛭业蛭石矿产的开发及在建筑节能和减碳领域中的应石》4.1分类中优等品膨胀蛭石的堆积密度(100kg/用，对于我国建筑节能和工业节能具有重要的意义，对cm),表现为材料导热系数更低，具有更好的应用性能于助力碳减诚排和碳达标也具有重要的意义日。和市场应用价值。2微波法制备膨胀蛭石3膨胀蛭石/石膏复合保温材料蛭石原料采自新疆尉型且干布拉克蛭石矿床，粒将膨胀蛭石与一定配比的烧石膏均匀混合，加入适量水搅拌均匀，得到半干混合料或者浆体后移入长径为2~4mm,厚度≥0.5mm,颜色以棕黄色为主，具方体模具中，分别通过模压法（压缩比为2,0.05MPa,油脂光泽，堆积密度为1.20g/cm3,主要矿物组成为金30s)和浇注法制备200mm×200mm×40mm板状样云母一水金云母-蛭石分结型间层结构矿物。品。置于电热恒温干燥箱中养护和干燥后，得到膨胀(1)微波膨胀蛭石制备：采用微波法对蛭石原料蛭石/石膏复合保温板。根据成型工艺及所用膨胀蛭进行加热膨胀，加热功率800W,加热时间2min,得到石骨料的种类，膨胀蛭石保温板分类记录为：C-Sm微波膨胀蛭石样品(EV),按片径编号为Sm(片径C-Bm,P-Sm,P-Bm,P-Sme,P-Bmc。其中，大写0.5~1mm)和Bm(片径2~4mm)。字母C表示浇注成型，P表示模压成型，Sm和Bm表示(2)微波化学膨胀蛭石制备：使用质量浓度为所使用的膨胀蛭石的编号。依照国家建材行业标准30%的双氧水对蛭石原料浸泡12h,将浸泡过的蛭石JC/T442一2009，测定膨胀蛭石/石膏复合保温板的密进行微波加热膨胀，功率800W,加热时间2min,得到度、抗压强度、导热系数和含水率。微波化学膨胀蛭石，按片径编号为Smc和Bmc。按照国家建材行业标准JC/T441一2009，测定膨胀蛭石颗3.1密度和含水率粒材料的密度、导热系数和含水率，测试结果列于图1为膨胀蛭石/石膏复合保温板的密度、含水率表1。与烧石膏/膨胀蛭石质量比的关系。从图1()可以看从表1可以看出，无论是微波法还是微波化学法，出，膨胀蛭石/石膏复合保温板的密度与烧石膏/膨胀相对于电加热处理，大片径的蛭石膨胀效果都更好，堆蛭石质量比呈明显的线性相关关系，膨胀蛭石片径越积密度更低，这是由于微波加热是通过微波穿透样品，大，密度拟合直线的斜率越小。随膨胀蛭石加入量和使蛭石样品中的水分子发生相互摩擦碰撞产生大量热片径的增加，保温板的密度逐渐降低。(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net