[發明專利]一種以低品位非金屬伴生礦為主要原料制備的穿孔吸音陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202011585074.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112645692B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 田永尚;李水云;吳慶念;駱向陽;井強山;胡雄杰;殷小豐;劉鵬
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: C04B35/00
• 分類號: C04B35/00;C04B35/622;C04B35/64;C04B38/00
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 趙繼福

本發明公開了一種以低品位非金屬伴生礦為主要原料制備的穿孔吸音陶瓷及其制備方法，具體經過活化、造粒、制坯和在微波材料科學工作站內燒結等工藝制得強度高、穩定性好和吸音性能優良的穿孔吸音陶瓷。穿孔吸音陶瓷性能：顯氣孔率為35.7~39.1%；在200~1600Hz下平均吸音系數為0.36~0.55。本發明不僅克服高品位礦物附加值高、以及傳統吸音材料安全性差和價格昂貴等缺陷，而且有效提高了低品位自然資源的高效利用和減少環境污染及安全的隱患。本發明為制備具有穿孔（三維貫通孔道）的吸音陶瓷材料提供了可靠的制備工藝，且制備的穿孔吸音陶瓷在環保吸音材料的實際應用中具有非常大的潛力。

技術領域

本發明涉及吸音材料技術領域，具體為一種以低品位非金屬伴生礦為主要原料制備的穿孔吸音陶瓷及其制備方法。

背景技術

隨著社會的不斷進步，高效的音響設備、疾馳的高鐵和高速的汽車等都給人們的生活帶來了極大的便利，但是伴隨而來的是日益凸顯的噪聲污染。如何有效的控制噪聲來源和降低噪聲成為解決噪聲污染的重要途徑。在控制噪聲來源上，在一定程度上有很大的局限性；而在降低噪聲方面，采用高效的吸音材料往往可以事半功倍。

傳統的吸音材料大多集中在無機纖維、有機泡沫和金屬基多孔材料，然而無機纖維材料的力學性能差、有機泡沫材料易燃、金屬基材料成本高等都不是最安全、最高效吸音材料的最佳選擇。目前，利用無機礦物燒結制備的發泡陶瓷材料能夠克服上述缺點，逐漸受到人們的青睞。但無機礦物制備的發泡陶瓷大多孔道為閉孔狀，聲音很難進入材料的內部孔道摩擦損耗，大多都會直接反射回來，從而不利于降噪。因此，制備具有穿孔（三維貫通孔道）的吸音陶瓷材料成為無機礦物制備吸音材料的發展必然趨勢。

從制備穿孔無機礦物吸音材料原料出發，高品位的無機礦物往往會帶來價格的增加，而不利于行業的發展。在高品位無機礦物開采過程中的低品位非金屬凝灰巖和巖漿土伴生礦因其品位低和成分復雜而被遺棄和堆積，這就造成資源的嚴重浪費和環境污染及安全的隱患。因此，開發和利用低品位伴生礦制備穿孔無機礦物吸音材料將是發展高效利用無機非金屬礦物材料的一次新的變革。

在燒結制備穿孔無機礦物吸音材料的工藝上來講，傳統的電爐、加熱窯等設備工藝都很難控制陶瓷坯體恰好介于固態與粘流態時的發泡，主要是由于原料的成分復雜和溫度梯度的存在。目前，應用待加熱材料與微波的交互作用的微波材料科學工作站燒結制備吸音陶瓷顯示了獨特的優勢，不僅體現在節能和高效方面，而且在瞬間升溫和快速成型方面效果顯著。其應用在穿孔無機礦物吸音材料的制備方面具有非常大的潛力。

發明內容

為了克服現有技術中高品位礦物附加值高、傳統吸音材料安全性差和價格昂貴等缺陷，本發明提供了一種利用低品位非金屬凝灰巖和巖漿土伴生礦為主要原料，采用微波材料科學工作站制備穿孔吸音陶瓷的方法，實現了低品位非金屬伴生礦在穿孔無機礦物吸音材料上的應用。

本發明的目的是這樣實現的：

一種以低品位非金屬伴生礦為主要原料制備的穿孔吸音陶瓷，主要原料包括：凝灰巖、巖漿土、碳酸氫鈉、玻璃粉、碳化硅和碳粉；

所述的凝灰巖和巖漿土原料取自信陽市上天梯礦區，經球磨至200目以下；凝灰巖和巖漿土的質量比為2~3:1；

所述的玻璃粉、碳化硅和碳粉為工業級別，粒徑大小為納米級別；

所述的玻璃粉的質量為凝灰巖和巖漿土質量總和的5~8%；

所述的碳化硅和碳粉的質量比為2:3~4；其總質量為凝灰巖和巖漿土質量總和的2~4%；

一種以低品位非金屬伴生礦為主要原料制備的穿孔吸音陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

1）分別按照設定質量比稱取凝灰巖、巖漿土、玻璃粉、碳化硅和碳粉，均勻混合后噴入質量分數為5%的碳酸氫鈉溶液活化、混勻、造粒；