[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)泡沫陶瓷材料及其制備方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2012-06-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102701784A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉浩;王璽堂;王周福;張保國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B38/06
• 分類號(hào): C04B38/06;C04B35/622
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于泡沫陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種輕質(zhì)泡沫陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及陶瓷工業(yè)的快速發(fā)展，陶瓷工業(yè)廢料日益增多，不僅對(duì)城市環(huán)境造成巨大壓力，而且還限制了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以陶瓷工業(yè)廢料的處理與利用非常重要。目前，我國(guó)陶瓷工業(yè)廢料的處理與利用程度比較低，大量廢渣擠占耕地，使水和空氣受到污染。隨著陶瓷業(yè)產(chǎn)量的增加，廢料的數(shù)量越來(lái)越多，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)陶瓷廢料的年產(chǎn)量估計(jì)在1000萬(wàn)噸左右，如此大量的陶瓷廢料已經(jīng)不是簡(jiǎn)單填埋可以解決的問(wèn)題，隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，陶瓷廢料的堆積擠占土地，微細(xì)粉塵影響當(dāng)?shù)乜諝獾馁|(zhì)量，而陶瓷廢料的填埋耗費(fèi)人力物力，還污染地下水質(zhì)，如何變廢為寶，將陶瓷廢料進(jìn)行資源化合理利用，已經(jīng)成為科技和環(huán)保部門(mén)的當(dāng)務(wù)之急。

另外，大理石在加工過(guò)程中，同樣會(huì)產(chǎn)生大量的廢料，主要包括石材邊角料和石粉。目前，石材邊角料已得到充分的再利用，但對(duì)于石粉還沒(méi)有較好的處理方法，只能將其堆積起來(lái)。若僅對(duì)石粉采取堆積處理，不但造成土地和資源的浪費(fèi)，而且會(huì)污染水源，危害很大。因此，如何正確處理和利用這些石粉廢料，變廢為寶，已經(jīng)成為石材企業(yè)十分關(guān)注的問(wèn)題。?

陶瓷廢料主要是在陶瓷制品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生，如成形、干燥、施釉、搬運(yùn)及焙燒等工序。陶瓷廢料的化學(xué)組成主要為SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O及少量Fe₂O₃等。廢棄大理石石粉的主要成分為碳酸鈣，且其粒度較小。如何充分利用陶瓷廢料和廢棄大理石石粉的化學(xué)組成特點(diǎn)，進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。將陶瓷廢料作為主要原料，制備泡沫陶瓷材料（如泡沫保溫磚、洗衣石、輕質(zhì)陶粒等）是一種資源化利用較充分的技術(shù)方法。但是，采用當(dāng)前的技術(shù)方法，很難制得低容重（小于0.4?g/cm³）、低導(dǎo)熱系數(shù)（小于0.15?W/(m·k)）、高耐壓強(qiáng)度（大于5?MPa）的輕質(zhì)泡沫陶瓷材料。目前國(guó)內(nèi)外主要采用三種方法，以陶瓷廢料作為主要原料來(lái)制備泡沫陶瓷材料。第一種方法是以陶瓷廢料為主，另添加粘土類礦物、粉煤灰、石英類礦物、長(zhǎng)石類礦物等，再加以適量添加劑、發(fā)泡劑（石墨、碳化物、硼化物、碳酸鹽、硫酸鹽等）和助磨劑，經(jīng)破碎、球磨、干燥和成型后，在1000~1300℃條件下熱處理10~60min制得，但是，采用該法很難制得輕質(zhì)和低導(dǎo)熱系數(shù)的泡沫陶瓷材料；第二種方法是以陶瓷廢料為主，另加入其他天然礦物、廢料、廢渣及工業(yè)添加劑等作為組成調(diào)節(jié)劑，在高溫爐中（大于1300℃）熔融成熔體，經(jīng)鼓泡形成多孔體、淬冷得到泡沫陶瓷材料，或熔體經(jīng)淬冷和破碎，再與添加劑和發(fā)泡劑等經(jīng)混合、球磨、干燥和成型，然后經(jīng)高溫?zé)崽幚恚?00~1100℃）發(fā)泡制得泡沫陶瓷材料，由于該法需要經(jīng)過(guò)高溫熔制過(guò)程，因此耗費(fèi)能源較大，且工藝復(fù)雜；第三種方法是以陶瓷廢料為主，另加入廢或碎玻璃、工業(yè)添加劑和發(fā)泡劑等，經(jīng)破碎、球磨、干燥和成型，在800~1100℃熱處理發(fā)泡制得泡沫陶瓷材料，但受材料礦物特質(zhì)的影響，仍很難制得輕質(zhì)、導(dǎo)熱系數(shù)低和強(qiáng)度高的泡沫陶瓷材料。

總之，目前在陶瓷廢料為主要原料制備輕質(zhì)泡沫陶瓷材料中仍存在一些的不足：如工業(yè)能耗大、所制備的材料無(wú)法達(dá)到低容重（小于0.4?g/cm³）、低導(dǎo)熱系數(shù)（小于0.15?W/(m·k)）、高耐壓強(qiáng)度（大于5?MPa）等性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是提供一種工業(yè)能耗較小和生產(chǎn)成本低廉的輕質(zhì)泡沫陶瓷材料的制備方法；用該方法所所制備的輕質(zhì)泡沫陶瓷材料具有低容重、低導(dǎo)熱系數(shù)和高耐壓強(qiáng)度的特性，用于建筑外墻、窯爐、管道和其他高溫設(shè)備外層的節(jié)能保溫。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：先將60~95?wt%的陶瓷廢料、2~20?wt%的廢棄大理石石粉、2~20?wt%的鎂橄欖石和0~10?wt%的工業(yè)純堿為原料混合；

再外加所述原料50~120?wt%的水和0.5~2?wt%的三聚磷酸鈉，濕法球磨，干燥，過(guò)30目篩，采用噴霧造粒，過(guò)60目篩；

然后將過(guò)60目篩后的粒料在壓力為45~55?MPa條件下壓制成坯體，在1050~1250℃條件下熱處理10~120?min；

最后將熱處理后的物料破碎，粉磨至120目，外加粉磨后物料5~10?wt%的發(fā)泡劑，混合均勻，置于耐熱鋼模具中，在1050~1250℃條件下熱處理10~120?min，冷卻、脫模，即得輕質(zhì)泡沫陶瓷材料。