CN101830728A - 一种利用陶瓷废弃料生产泡沫陶瓷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用陶瓷废弃料生产泡沫陶瓷的方法，将陶瓷废弃料粉碎，与超细高岭土、高温发泡剂球磨混合；混合均匀后加入水和表面活性剂形成陶瓷坯经挤压成型，成型后的坯体高温烧结即得泡沫陶瓷。泡沫陶瓷中所用陶瓷废弃料的质量百分比为35～80％。本发明的优点是：工艺简单、成烧结与发泡一次完成，利用陶瓷废弃料做为主要原料，生产成本较低、陶瓷的密度小，隔热性能好，并且机械强度高可应用于大型工业设备的保温隔热和过滤有毒有害气体。
Description
技术领域
本发明涉及高性能结构陶瓷生产领域，尤其是涉及一种利用陶瓷废弃料生产泡沫陶瓷的方法。
背景技术
泡沫陶瓷是一种三维的立体网络骨架结构的陶瓷制品。它分布均匀且存在相互贯通的微孔，因而具有密度小、气孔率较高、比表面积大、低热传导率、耐高温、耐腐蚀等优点。此外，泡沫陶瓷制造工艺简单，通过选择不同的材质和控制加工工艺的过程，可以制成适合于不同用途的泡沫陶瓷产品。近年来，泡沫陶瓷被广泛应用于隔热隔音材料、工业污水处理、汽车尾气处理、电工电子领域、医用材料领域以及生物化学领域。
我国在20世纪80年代初才开展泡沫陶瓷研究工作，如今部分产品已经标准化、系列化。但由于我国的泡沫陶瓷项目起步较晚，与国外技术发展相比尚有一定差距。泡沫陶瓷除了高铝制材料用于高温窑炉的保温层外，一般用于汽车尾气过滤等领域。
保温泡沫陶瓷不仅在生产过程中充分使用陶瓷厂的废弃料，而且能耗小，无有害气体排放，无污染，而且在使用过程中，容重(密度)低、导热系数小，保温效果好。
泡沫陶瓷与保温材料相比的另一突出优点是吸水率低，仅为0.5％左右，而混凝土砌块约为6-8％，烧结多孔砖则超过10％。这一特点特别适用于我国南方地区多雨，潮湿的自然条件。而且其可以适用于零下100度的低温环境，在北方地区也有很好的应用前景。
现有的泡沫陶瓷主要采用聚氨酯泡沫塑料浸入适当组成和牯度的陶瓷浆料中，使泡沫塑料均匀吸附适当陶瓷泥浆，再经过陶瓷制备工艺中的干燥、烧成工序，从而得到隅眼状的泡沫陶瓷。该方法制备的泡沫陶瓷容重低，强度也较高，但是原料为优质陶瓷料浆，不能使用废弃料。
陶瓷废弃料是陶瓷生产中的一个难题，以往常作为垃圾处理，占用大量的土地资源，而陶瓷废弃料用两大类，一类为生产过程中的陶瓷泥料，含有一定的水分和其他助剂，具有比较好的成型性能，但是成分不稳定；另一类是烧成后的陶瓷废品，这类材料一般为大的块体，不含水和有机物，矿物组成基本稳定，粉磨后一般为瘠性物料，成型性能差，强度较好。
发明内容
本发明提供了一种利用陶瓷废弃料生产泡沫陶瓷的方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷废弃料粉碎至10nm-10um，过筛，烘干；
(2)将颗粒尺寸为10nm-10um的超细高岭土与步骤1)中的陶瓷废弃料粉及高温发泡剂球磨混合，制得陶瓷粉体；
所述的超细高岭土为市售成品，在陶瓷粉体总质量中所占的质量百分比为3～25％。
所述的陶瓷废弃料可采用日用陶瓷企业生产的报废陶瓷，也可为建筑陶瓷企业生产的报废陶瓷，其在原料中所占的质量百分比为35～80％。
所述的高温发泡剂为SiC粉体，也可为石墨粉体，发泡剂在陶瓷粉体总质量中所占的质量百分比为17～40％。
(3)向步骤2)制得的陶瓷粉体中加入水和表面活性剂，制备成陶瓷坯料。
所述的水为自来水或去离子水，水的加入量为陶瓷粉体总质量的1％-5％。
所述的表面活性剂为醋酸纤维素、聚乙烯醇、甲基纤维素、糊精，加入量为陶瓷粉体总质量的0.1～0.5％。
(3)将步骤3)制得的陶瓷坯料挤压成型，得到成型后的陶瓷坯料。
(4)将成型后的陶瓷坯料在1000～1400℃烧结，并同时发泡，得到泡沫陶瓷。
所述的陶瓷烧结可在隧道窑，电窑等窑炉中实施。烧结温度根据配料不同在1000～1400℃内调整。
常规泡沫陶瓷的生产只加入一种发泡剂，对于采用陶瓷废弃料作为原料的特殊体系，仅采用发泡剂无法得到均匀分散的陶瓷，本发明中加入表面活性剂与高温发泡剂共同作用，该表面活性剂同时作为发泡剂使用，实验证明经高温发泡后，其泡沫的泡孔大小均匀性有明显改善，而且磨料时间明显缩短，这样既有利于节约成本，又提高了产品的内在质量。
本发明以低廉高岭土和陶瓷废物料为主要原料，添加少量发泡剂和纳米高岭土，采用粉体烧结、高温发泡制成新型的无机保温绝热材料，用于民用建筑的墙体。与传统的烧结多孔砖相比，生产过程中不使用土地资源；和混凝土砌块相比，在生产过程中无废气排放，污染和能耗小。本项目的关键是纳米高岭土的应用，通过加入纳米高岭土大幅度降低烧结温度，从而降低生产成本和能耗，适应现有生产设备。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程图。
具体实施方式
实施例1
将超细高岭土、陶瓷废弃料与碳化硅粉体球磨混合24小时，其中超细高岭土含量为3％，陶瓷废弃料含量为70％，碳化硅含量为27％。加入质量比为5％的水和0.1％的醋酸纤维素，经真空挤压获得陶瓷原坯。陶瓷原坯经挤压成型，得到尺寸为30cm*30cm的陶瓷坯体，放入隧道窑中经1200℃烧结。
由上所得的陶瓷容重为0.7g/cm3，导热系数约为0.18W/m·K，可应用于工业高温、高腐蚀条件下的保温隔热。
实施例2
将超细高岭土、陶瓷废弃料与碳化硅粉体球磨混合24小时，其中超细高岭土含量为25％，陶瓷废弃料含量为60％，碳化硅含量为15％。加入质量比为3％的水和0.5％的聚乙烯醇，经真空挤压获得陶瓷原坯。陶瓷原坯经挤压成型，得到尺寸为40cm*40cm的陶瓷坯体，放入隧道窑中经1400℃烧结。
由上所得的陶瓷容重为0.85g/cm3，导热系数约为0.21W/m·K，可应用于普通建筑的保温隔热层。
实施例3
将超细高岭土、陶瓷废弃料与碳化硅粉体球磨混合24小时，其中超细高岭土含量为15％，陶瓷废弃料含量为50％，碳化硅含量为35％。加入质量比为5％的水和0.2％的甲基纤维素，经真空挤压获得陶瓷原坯。陶瓷原坯经挤压成型，得到尺寸为30cm*30cm的陶瓷坯体，放入隧道窑中经1000℃烧结。
由上所得的陶瓷容重为0.65g/cm3，导热系数约为0.16W/m·K，可应用于电厂等工业烟囱的保温层。
Claims (3)
1.一种利用陶瓷废弃料生产泡沫陶瓷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将陶瓷废弃料粉碎至10nm-10um，过筛，烘干；
(2)将颗粒尺寸为10nm-10um的超细高岭土过筛后与步骤(1)中的废弃料粉及高温发泡剂球磨混合，制得陶瓷粉体；
(3)向步骤(2)制得的陶瓷粉体中加入水和表面活性剂，制备成陶瓷坯料；水的加入量为陶瓷粉体质量的1～5％，表面活性剂的加入量为陶瓷粉体质量的0.1～0.5％；
(4)将步骤3)制得的陶瓷坯料挤压成型，将成型后的陶瓷坯料在1000～1400℃烧结，并同时发泡，得到泡沫陶瓷；
各成分占陶瓷粉体总质量的质量百分比为：
超细高岭土 3～25％
陶瓷废弃料 35～80％
高温发泡剂 17～40％
2.根据权利要求1所述的利用陶瓷废弃料生产泡沫陶瓷的方法，其特征在于：所述的高温发泡剂为碳化硅或石墨。
3.根据权利要求1所述的利用陶瓷废弃料生产泡沫陶瓷的方法，其特征在于：所述的表面活性剂为醋酸纤维素、聚乙烯醇、甲基纤维素、糊精中的一种或几种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100915 |