CN101186519B - 一种多孔陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔陶瓷材料及其制备方法，该方法包括以重量份数计，将5～50份陶瓷抛光废料、20～50份陶瓷废料、0～20份陶瓷粘土、0～15份高温砂、0～15份低温砂混合，按上述原料总重量的10～60％添加水，并添加0～3份助磨剂和0～3份粘结剂，进行湿法球磨；将物料压制成陶瓷砖坯体，在陶瓷辊道窑内烧成即可。本发明充分利用了陶瓷废料，无需使用发泡剂，充分利用抛光砖废料的自身发泡机理，制备的多孔陶瓷材料质轻、导热系数低、强度高。本发明工艺简单，操作易于控制且产品具有保温、隔热、隔音、防火等功能。

Description

一种多孔陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，具体是指一种多孔陶瓷材料及其制备方法。 

背景技术

随着我国城镇化、工业化进程的加快以及社会主义新农村建设的逐步展开，每年竣工的房屋建筑面积约20亿平方米。预计到2020年底，全国房屋建筑面积将新增250至300亿平方米。但是到目前为止，几乎所有的建筑物都不节能。节约土地、能源、淡水、矿产资源具有极端重要和紧迫的意义。 

我国总能耗中建筑能耗占了30％左右(另外，工业能耗占60％，交通能耗占10％)。其中空调能耗占建筑能耗的50～60％，照明能耗占建筑能耗的20～30％。如果延续目前的建筑能耗状况，预计到2020年，我国建筑业每年将消耗1.2万亿度电和4.1亿吨标煤，接近目前全国建筑能耗的3倍，加上建材生产能耗所占比例(16.7％)，建筑建材能耗约占全社会总能耗的46.7％。这是一组非常可怕的数据。因此，降低建筑材料的总体生产能耗，提高墙体材料的保温、隔热等环保性能迫在眉睫。 

近年来，我国陶瓷产业得到了迅猛发展，随着陶瓷产量的增加，陶瓷废料数量越来越多。据统计，我国各种陶瓷废料总量约为1000万吨/年左右，其中抛光砖废料量已达500万吨/年左右。如此大量的陶瓷废料已经不能用简单的填埋方法来解决了，大量堆积的陶瓷废料挤占土地，严重污染我们的水、空气和土壤环境。如果不对这些废料进行加工处理或再利用，陶瓷废料“山”将越堆越高，严重破坏我们的生态环境。如何变废为宝，化废料为资源，已成为陶瓷生产厂家和环保部门共同关注的问题。 

利用陶瓷生产厂的废料，研究开发一种生产成本低，兼具保温、隔热功能的多孔、轻质环保型建筑材料，对于提高我国建筑物的综合节能和矿产资源的综合利用率，以及陶瓷、建材等行业的可持续发展具有重要意义。 

在多孔陶瓷的制作过程中，通常采用有机发泡剂造孔，但由于有机发泡剂价格昂贵，其实际应用性受到了极大的限制。目前已有利用抛光砖废料制备陶瓷砖(中国200410079020.9号发明专利申请)、轻质陶瓷材料(中国02114605.5号发明专利)的报道，但这些技术采用的原料都是抛光砖的抛光废泥、废渣，原料范围较狭窄，未涉及其它陶瓷废料(如熟料等)的再利用，并且还需要掺杂成本昂贵的发泡剂。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足，充分利用陶瓷废料(来源广、零成本、环保)和抛光砖废料(含高温分解发泡的化合物)的自身优点，提供一种用于建筑节能以及窑炉隔热型保温材料的多孔陶瓷材料及其制备方法。该多孔陶瓷材料生产成本低，兼具保温、隔热、隔音、防火等功能。 

本发明的目的通过如下技术方案实现： 

所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件： 

第一步  以重量份数计，将5～50份陶瓷抛光废料、20～50份陶瓷废料、0～20份陶瓷粘土、0～15份高温砂、0～15份低温砂混合，按上述原料总重量的10～60％添加水，并添加0～3份助磨剂和0～3份粘结剂，进行湿法球磨； 

第二步  将球磨后的物料压制成陶瓷砖坯体，在陶瓷辊道窑内烧成即可。 

为了更好地实现本发明，所述陶瓷抛光废料包括陶瓷行业地板砖抛光所产生的废水、废渣混合物，经沉淀、压滤以及陈腐处理后获得的废料，视其尺寸大小进行球磨或干燥、破碎处理；所述陶瓷废料包括陶瓷生产过程中产生的废渣、废品及其混合物，视其尺寸大小进行破碎处理；所述陶瓷粘土包括中级球土、高白球土；所述高温砂包括湖南白砂、特优石粉；所述低温砂包括透明白砂、B5砂、B9砂；所述助磨剂为三聚磷酸钠、腐殖酸钠；所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素；所述湿法球磨后物料过30目筛，筛余0.5～1％，然后采用振动干燥造粒法或喷雾干燥造粒，过60目筛；所述造粒后的物料采用陶瓷压机在5～100MPa下压制成型陶瓷砖坯体；所述烧成温度为1000～1300℃，烧成周期为20～270分钟。 

所述一种多孔陶瓷材料，就是通过上述方法制备而成。 

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果： 

1、本发明充分利用了抛光砖废料以外的陶瓷废料(如陶瓷熟料等)，陶瓷废料的总利用率可达70～90％，不仅大大降低产品的原料成本，而且变废为宝，实现陶瓷废料的再利用，减少陶瓷废料所带来的环境污染。 

2、本发明充分利用抛光砖废料的自身发泡机理，无需使用发泡剂，解决了多孔陶瓷材料制备过程中昂贵的发泡剂成本问题。 

3、本发明制备的多孔陶瓷材料质轻(容重小于1.0)、导热系数低(小于0.35W/m.k)、强度高(抗折强度大于3.0MPa)，符合国家轻质粘土砖标准。 

4、本发明工艺简单，操作易于控制且产品具有保温、隔热、隔音、防火等功能。 

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式并不局限于此。 

实施例一 

第一步  将120克陶瓷抛光废料、60克陶瓷废料、30克中级球土、30克湖南白砂、60克B5砂(南海东兴陶宝陶瓷原料厂生产)、150克水、0.6克三聚磷酸钠、1.2克羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨10分钟，过60目筛干燥； 

第二步  将物料在陶瓷压机上8MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1140℃烧成100分钟，得到多孔陶瓷材料。 

为保证陶瓷成品率，本实施例中陶瓷抛光废料的灼减量在3％左右，以保证其中的化合物分解发泡产生理想的气孔且不至于变形。 

实施例二 

第一步  将120克陶瓷抛光废料、120克陶瓷废料、15克高白球土、30克湖南白砂、15克透明白砂、150克水、0.3克三聚磷酸钠、0.6腐殖酸钠混合加入球磨机中，湿法球磨10分钟，过60目筛干燥； 

第二步将物料在陶瓷压机上8MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1150℃烧成200分钟，得到多孔陶瓷材料。 

实施例三 

第一步  将50克陶瓷抛光废料、200克陶瓷废料、25克水混合加入球磨机中，湿法球磨后过30目筛，筛余0.5～1％，采用振动干燥造粒后，过 60目筛； 

第二步  将物料在陶瓷压机上5MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1300℃烧成20分钟，得到多孔陶瓷材料。 

实施例四 

第一步  将500克陶瓷抛光废料、500克陶瓷废料、200克中级球土、150克湖南白砂、150克B9砂(南海东兴陶宝陶瓷原料厂生产)、900克水、30克聚乙烯醇、30克三聚磷酸钠混合加入球磨机中，湿法球磨后过30目筛，筛余0.5～1％，采用喷雾干燥造粒后，过60目筛； 

第二步将物料在陶瓷压机上100MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1000℃烧成270分钟，得到多孔陶瓷材料。 

实施例五 

第一步  将300克陶瓷抛光废料、350克陶瓷废料、100克中级球土、50克特优石粉、100克B9砂、300克水混合加入球磨机中，湿法球磨后过30目筛，筛余0.5～1％，采用喷雾干燥造粒后，过60目筛； 

第二步  将物料在陶瓷压机上50MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1200℃烧成150分钟，得到多孔陶瓷材料。 

选择实施例一、二得到的多孔陶瓷材料，其性能测试结果如表1： 

表1 

	容重(g/cm3)	吸水率(％)	导热系数(W/m.k)	抗折强度(MPa)
					实施例一	0.9	19	0.23	8.2
实施例二	0.83	23	0.21	7.1

结果显示，本发明得到的多孔陶瓷材料容重小、导热系数低、强度高，适用于现代建筑节能标准的新型墙体材料以及窑炉隔热型保温砖等。 

如上所述，即可较好地实现本发明。 

Claims (5)

1.一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤和工艺条件：

第一步  以重量份数计，将5～50份陶瓷抛光废料、20～50份陶瓷废料、0～20份陶瓷粘土、0～15份高温砂、0～15份低温砂混合，按上述原料总重量的10～60％添加水，并添加0～3份助磨剂和0～3份粘结剂，进行湿法球磨；

第二步  将球磨后的物料压制成陶瓷砖坯体，在陶瓷辊道窑内烧成即可；

所述陶瓷抛光废料包括陶瓷行业地板砖抛光所产生的废水、废渣混合物，经沉淀、压滤以及陈腐处理后获得的废料，视其尺寸大小进行球磨或干燥、破碎处理；

所述陶瓷废料包括陶瓷生产过程中产生的废渣、废品及其混合物，视其尺寸大小进行破碎处理；

所述烧成温度为1000～1300℃，烧成周期为20～270分钟。

2.根据权利要求1所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征是，所述助磨剂为三聚磷酸钠、腐殖酸钠；所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素。

3.根据权利要求1所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征是，所述湿法球磨后物料过30目筛，筛余0.5～1％，然后采用振动干燥造粒或喷雾干燥造粒，过60目筛。

4.根据权利要求1所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征是，所述物料采用陶瓷压机在5～100MPa下压制成陶瓷砖坯体。

5.一种多孔陶瓷材料，采用权利要求1所述方法制备而成。