CN103570376A

CN103570376A - 一种多功能轻质泡沫陶瓷板及其制备方法

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Publication number: CN103570376A
Application number: CN201310488663.8A
Authority: CN
Inventors: 黄剑锋; 张博烨; 汪庆刚; 陶晓文; 张永亮; 张煦; 刘一军; 刘纯
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Suqian Yichuang Intelligent Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: CN103570376B

Abstract

一种多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，将建筑陶瓷抛光砖废渣、石英、高岭土、复合发泡剂、复合添加剂混合，得到混合料；然后将混合料湿法球磨，得到浆料；其中，复合发泡剂是TiC和B₄C经球磨得到的混合物，复合添加剂是由硅酸钠、酯化改性淀粉、三聚磷酸钠以及氧化镁组成；将浆料在喷雾干燥塔中于450℃～480℃中造粒，造粒后得到的粉料进入料仓常温下陈腐，将陈腐后的粉料干压成型制得坯体；干燥后的坯体经辊道窑烧成，烧成温度为1120～1200℃，烧成周期55～100分钟，最终制得多功能轻质泡沫陶瓷板。该方法工艺简单、生产成本低，制得的泡沫陶瓷板轻质、导热系数低、抗折强度高，且发泡均匀、性能稳定兼具隔音降噪、隔热保温、防污的优点。

Description

一种多功能轻质泡沫陶瓷板及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料的技术领域，具体涉及一种多功能轻质泡沫陶瓷板及其制备方法。

背景技术

由于城镇化、工业化的进程加快，社会主义新农村建设的开展，建筑陶瓷工业近年来得到迅猛发展，为我国经济建设做出了贡献。但另一方面，陶瓷企业对空气、土地、水资源等污染较为严重，对资源的过度开采和不合理的利用等直接影响了行业的可持续发展。随着陶瓷产量增加，陶瓷废料尤其是抛光砖废料（占废料一半以上）的数量越来越多，每生产1平方米的抛光砖需要抛掉0.8～1.2mm厚的陶瓷表面层，从而产生2.0kg左右的陶瓷废料。由于废料作为陶瓷原料循环利用，在烧成时会引起陶瓷严重法泡、变形，阻碍了陶瓷抛光废渣的再利用。而采用大量填埋处理严重污染了水、空气、和土地资源。十八大报告首次专章论述生态文明，首次提出“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”和“建设美丽中国”。将生态文明建设提高到新的战略层面，着力推动资源节约型和环境友好型社会建设。陶瓷抛光废料的利用，也成为我国推动建设“美丽中国”需要解决的问题之一。

另一方面，传统的陶瓷多孔材料，由于发泡剂昂贵，使得建筑材料价格居高不下。而陶瓷抛光废渣可以作为生产轻质陶瓷材料的发泡剂，变废为宝，既减少了抛光陶瓷废渣对环境的污染，又提高了资源利用率。且由于利用陶瓷抛光废渣生产的陶瓷板由陶瓷组成，容重可控，得到的以闭气孔为主多孔轻质泡沫陶瓷板在装饰方面具有广阔的前景。到目前为止，陶瓷抛光废渣的资源化利用的报道有：“轻质陶瓷材料及其生产工艺”（CN.02114605.5）、“一种多孔材料及其制备方法”（CN.200710032543.1）、“利用陶瓷抛光废渣或陶瓷废料生产超薄陶瓷抛光砖的工艺方法”(CN.200510020420.7)等，但单纯靠抛光废渣发泡使得发泡效果难以控制，由闭气孔带来的性能得不到保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能轻质泡沫陶瓷板及其制备方法，该方法工艺简单、生产成本低，制得的泡沫陶瓷板质量轻、导热系数低、抗折强度高，且发泡均匀、性能稳定兼具隔音降噪、隔热保温、防污的优点。

为了达到上述目的，本发明多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：

1）按质量百分比，将54～82%的建筑陶瓷抛光砖废渣、5～10%的石英、8～25%的高岭土、3～5%的复合发泡剂以及2～6%的复合添加剂进行混合，得到混合料；然后将混合料湿法球磨，得到浆料；

其中，复合发泡剂是TiC和B₄C按照1：（1～4）的质量比经球磨混合得到的混合物，复合添加剂是由按质量比为（0.5～1.0）：（0.1～0.8）：（0.1～0.68）：（2.1～4）的硅酸钠、改性淀粉、三聚磷酸钠以及氧化镁组成的；

2）将浆料在喷雾干燥塔中于450℃～480℃造粒，造粒后得到的粉料进入料仓常温下陈腐，控制陈腐后粉料的水分为5～8.5%，将陈腐后的粉料干压成型制得坯体；

3）将坯体干燥，然后经辊道窑烧成，烧成温度为1120～1200℃，烧成周期55～100分钟，最终制得多功能轻质泡沫陶瓷板。

所述的步骤1）中复合发泡剂的细度为20～100μm。

所述的步骤1）中湿法球磨时，控制加入的混合料、磨球以及水的质量比为1：（1.4～1.5）：（0.9～1.1）。

所述的步骤1）中浆料的细度控制在万孔筛余量为0.1～0.8%。

所述的步骤2）造粒时颗粒级配以质量百分比计控制为：20目以上占2.0～6.0%，20～80目占89～96%，80目以下占2～5%。

所述的步骤2）的陈腐时间为6～48h。

所述的步骤2）中陈腐后的粉料是采用1050×2060mm超大规格双模压机进行干压的，成型压力5～40Mpa，成型厚度4～30mm。

一种采用所述的方法制备的多功能轻质泡沫陶瓷板断面气孔均匀，气孔大小0.6～1.5mm，容重<1.0g/cm³，导热系数<0.2W/(m·K)，抗折强度10Mpa以上。

平均气孔大小为0.8mm，导热系数为0.18W/(m·K)。

所述的容重为0.3～1.0g/cm³。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明以建筑陶瓷工业产生的大量建筑陶瓷抛光砖废渣为主要原料，对建筑陶瓷抛光砖废料进行资源化利用，其来源广，环保低碳。因此，本发明能够变废为宝，节约大量的生产成本。

2）本发明充分利用建筑陶瓷抛光砖废料的自身可发泡的特点，同时向其中添加复合发泡剂颗粒，通过与其他原料的充分混合，发泡均匀稳定，克服了发泡不均匀导致的产品性能不均一，不稳定的缺点。而且，本发明添加的复合发泡剂是由TiC、B₄C按一定比例球磨成的混合物，这种复合发泡剂能够使素坯在烧成温度发泡良好，制得容重不同的多功能轻质泡沫陶瓷板，使产品在较低的烧成温度下烧成，降低了生产能耗。

3）本发明工艺简单，操作易于控制且产品发泡均匀、性能稳定、闭气孔为主的兼具隔音降噪、隔热保温、防污的高性能多孔轻质泡沫陶瓷板，轻质（容重小于1.0g/cm³）、导热系数低(<0.2W/(m·K))、抗折强度高（可达10Mpa以上）。

附图说明

图1为本发明实施例4制得的制得的多功能轻质泡沫陶瓷板的断面照片。

具体实施方式

实施例1：

1）按质量百分比，将78%的建筑陶瓷抛光砖废渣、5%的石英、9.5%的高岭土、3.5%的复合发泡剂以及4%的复合添加剂进行混合，得到混合料；然后以鹅卵石为磨球，将混合料湿法球磨，得到浆料；且在湿法球磨时，控制加入的混合料、磨球以及水的质量比为1：1.5：1，浆料的细度控制在万孔筛余量为0.4%；

其中，复合发泡剂是TiC和B₄C按照1：2.3的质量比经球磨混合得到的细度为20～100μm的混合物，复合添加剂是由按质量比为0.72：0.28：0.53：2.47的硅酸钠、羧甲基淀粉、三聚磷酸钠以及氧化镁组成的；

2）将浆料在喷雾干燥塔中于455℃造粒，造粒时颗粒级配以质量百分比计控制为：20目以上占4.0%，20～80目占93%，80目以下3%，造粒后得到的粉料进入料仓常温下陈腐16h，控制陈腐后粉料的水分为7.5%，将陈腐后的粉料采用1050×2060mm超大规格双模压机干压成型制得坯体，成型压力8Mpa，成型厚度20mm；

3）将坯体经在干燥窑中于150℃干燥，然后经辊道窑烧成，烧成温度为1190℃，烧成时间88分钟，最终制得容重为0.35g/cm³多功能轻质泡沫陶瓷板。

实施例2：

1）按质量百分比，将63%的建筑陶瓷抛光砖废渣、10%的石英、20%的高岭土、3%的复合发泡剂以及4%的复合添加剂进行混合，然后以鹅卵石为磨球，将混合料湿法球磨，得到浆料；且在湿法球磨时，控制制加入的混合料、磨球以及水的质量比为1：1.4：1.1，浆料的细度控制在万孔筛余量为0.5%；

其中，复合发泡剂是TiC和B₄C按照1：1.7的质量比经球磨混合得到的细度为20～100μm的混合物；复合添加剂是由质量比为0.65：0.38：0.42：2.55的硅酸钠、羧甲基淀粉、三聚磷酸钠以及氧化镁组成的；

2）将浆料在喷雾干燥塔中于465℃造粒，造粒时颗粒级配以质量百分比计控制为：20目以上占4.0%，20～80目占94%，80目以下占2%，造粒后得到的粉料进入料仓常温下陈腐24h，控制陈腐后粉料的水分为5.5%，将陈腐后的粉料采用1050×2060mm超大规格双模压机将粉料干压成型制得坯体，成型压力32Mpa，成型厚度8mm；

3）将坯体经在干燥窑中于250℃干燥，然后经辊道窑烧成，烧成温度为1175℃，烧成时间58分钟，最终制得容重为0.9g/cm³多功能轻质泡沫陶瓷板。

实施例3：

1）按质量百分比，将68%的建筑陶瓷抛光砖废渣、7%的石英、18%的高岭土、3.2%的复合发泡剂以及3.8%的复合添加剂进行混合，然后以鹅卵石为磨球，将混合料湿法球磨，得到浆料；且在湿法球磨时，控制制加入的混合料、磨球以及水的质量比为1：1.4：0.9，浆料细度控制在万孔筛余量为0.2%；

其中，复合发泡剂是TiC和B₄C按照1：1.9的质量比经球磨混合得到的细度为20～100μm的混合物，复合添加剂是由质量比为0.58：0.41：0.44：2.37的硅酸钠、羧甲基淀粉、三聚磷酸钠以及氧化镁组成的；

2）将浆料在经喷雾干燥塔中于473℃造粒，造粒时颗粒级配以质量百分比计控制为：20目以上占6.0%，20～80目占91%，80目以下占3%，造粒后得到的粉料进入料仓常温下陈腐20h，控制陈腐后粉料的水分为6.5%，将陈腐后的粉料采用1050×2060mm超大规格双模压机将粉料干压成型制得坯体，成型压力10Mpa，成型厚度18mm；

3）将坯体经在干燥窑中于200℃干燥，然后经辊道窑烧成，烧成温度为1185℃，烧成时间55分钟，最终制得容重为0.75g/cm³多功能轻质泡沫陶瓷板。

实施例4：

1）按质量百分比，将70%的建筑陶瓷抛光砖废渣、8%的石英、14.5%的高岭土、3.3%的复合发泡剂以及4.2%的复合添加剂进行混合，得到混合料；然后以鹅卵石为磨球，将混合料湿法球磨，得到浆料；且在湿法球磨时，控制加入的混合料、磨球以及水的质量比为1：1.5：0.9，浆料的细度控制在万孔筛余量为0.3%；

其中，复合发泡剂是TiC和B₄C按照1：2.2的质量比经球磨混合得到的细度为20～100μm的混合物；复合添加剂是由质量比为0.55：0.36：0.68：2.61的硅酸钠、羧甲基淀粉、三聚磷酸钠以及氧化镁组成的；

2）将浆料在喷雾干燥塔中于467℃造粒，造粒时颗粒级配以质量百分比计控制为：20目以上占2.0%，20～80目占96%，80目以下占2%，造粒后得到的粉料进入料仓常温下陈腐46h，控制陈腐后粉料的水分为6%，将陈腐后的粉料采用1050×2060mm超大规格双模压机将粉料干压成型制得坯体，成型压力10Mpa，成型厚度18mm；

3）将坯体经在干燥窑中于220℃干燥，然后经辊道窑烧成，烧成温度为1180℃，烧成时间74分钟，最终制得容重为0.6g/cm³多功能轻质泡沫陶瓷板。

本实施例制得的多功能轻质泡沫陶瓷板的断面照片如图1所示：该照片由手持USB显微镜得到，从图中可以看出断面气孔均匀，气孔大小较为一致，约为0.6～1.5mm，平均气孔大小0.8mm，其导热系数为0.18℃W/(m·K)。

实施例5：

1）按质量百分比，将54%的建筑陶瓷抛光砖废渣、10%的石英、25%的高岭土、5%的复合发泡剂以及6%的复合添加剂进行混合，得到混合料；然后以鹅卵石为磨球，将混合料湿法球磨，得到浆料；且在湿法球磨时，控制加入的混合料、磨球以及水的质量比为1：1.45：1.0，浆料的细度控制在万孔筛余量为0.1%；

其中，复合发泡剂是TiC和B₄C按照1：4的质量比经球磨混合得到的细度为20～100μm的混合物；复合添加剂是由质量比为0.5：0.1：0.1：2.1的硅酸钠、羧甲基淀粉、三聚磷酸钠以及氧化镁组成的；

2）将浆料在喷雾干燥塔中于450℃造粒，造粒时颗粒级配以质量百分比计控制为：20目以上占6.0%，20～80目占89%，80目以下占5%，造粒后得到的粉料进入料仓常温下陈腐6h，控制陈腐后粉料的水分为8.5%，将陈腐后的粉料采用1050×2060mm超大规格双模压机将粉料干压成型制得坯体，成型压力5Mpa，成型厚度30mm；

3）将坯体经在干燥窑中于210℃干燥，然后经辊道窑烧成，烧成温度为1120℃，烧成时间55分钟，最终制得多功能轻质泡沫陶瓷板。

实施例6：

1）按质量百分比，将82%的建筑陶瓷抛光砖废渣、5%的石英、8%的高岭土、3%的复合发泡剂以及2%的复合添加剂进行混合，得到混合料；然后以鹅卵石为磨球，将混合料湿法球磨，得到浆料；且在湿法球磨时，控制加入的混合料、磨球以及水的质量比为1：1.5：1.0，浆料的细度控制在万孔筛余量为0.8%；

其中，复合发泡剂是TiC和B₄C按照1：1的质量比经球磨混合得到的细度为20～100μm的混合物；复合添加剂是由质量比为1.0：0.8：0.6：4的硅酸钠、羧甲基淀粉、三聚磷酸钠以及氧化镁组成的；

2）将浆料在喷雾干燥塔中于480℃造粒，造粒时颗粒级配以质量百分比计控制为：20目以上占2.0%，20～80目占96%，80目以下占2.0%，造粒后得到的粉料进入料仓常温下陈腐48h，控制陈腐后粉料的水分为5%，将陈腐后的粉料采用1050×2060mm超大规格双模压机将粉料干压成型制得坯体，成型压力40Mpa，成型厚度4mm；

3）将坯体经在干燥窑中于210℃干燥，然后经辊道窑烧成，烧成温度为1200℃，烧成时间100分钟，最终制得多功能轻质泡沫陶瓷板。

上述实施例1～6中得到的多功能轻质泡沫陶瓷板还可以经过切割机切割成所需规格。

上述实施例1～6中制备多功能轻质泡沫陶瓷板时所采用的建筑陶瓷抛光砖废渣是来自于广东省佛山市蒙娜丽莎陶瓷厂混匀后的微粉抛光砖废渣。

上述实施例1～6中制备多功能轻质泡沫陶瓷板时所采用的羧甲基淀粉是由任丘市燕兴化工有限公司生产的。含量≥：96（％），执行质量标准：GB/T5005-2001，密度：0.45（g/cm3），包装规格：25公斤纸塑复合袋或编织袋。

本发明将陶瓷抛光废料进行资源化利用，通过加入微米级碳化硼和碳化钛粉体，使产品在烧成过程中均匀发泡，更好的控制了发泡的效果，使产品的性能大大提高，采用超大型双模压机，制品规格可达1100×2100mm，厚度为4～30mm的发泡均匀、性能稳定兼具隔音降噪、隔热保温、防污的高性能多孔轻质泡沫陶瓷板，轻质（容重小于1.0g/cm³，优选的为0.3～0.8g/cm³）、导热系数低(<0.2℃/W/(m·K))、抗折强度高（可达10Mpa以上），可应用于内外墙保温板、人工浮岛、高速路及公路旁吸音材料。

Claims

1.一种多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）中复合发泡剂的细度为20～100μm。

3.根据根据权利要求1所述的多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）中湿法球磨时，控制加入的混合料、磨球以及水的质量比为1：（1.4～1.5）：（0.9～1.1）。

4.根据根据权利要求1所述的多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）中浆料的细度控制在万孔筛余量为0.1～0.8%。

5.根据根据权利要求1所述的多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）造粒时颗粒级配以质量百分比计控制为：20目以上占2.0～6.0%，20～80目占89～96%，80目以下占2～5%。

6.根据根据权利要求1所述的多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）的陈腐时间为6～48h。

7.根据根据权利要求1所述的多功能轻质泡沫陶瓷板的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）中陈腐后的粉料是采用1050×2060mm超大规格双模压机进行干压的，成型压力5～40Mpa，成型厚度4～30mm。

8.一种根据权利要求1～7中任意一项权利要求所述的方法制备的多功能轻质泡沫陶瓷板，其特征在于：该多功能轻质泡沫陶瓷板断面气孔均匀，气孔大小0.6～1.5mm，容重<1.0g/cm³，导热系数<0.2W/(m·K)，抗折强度10Mpa以上。

9.根据权利要求8所述的多功能轻质泡沫陶瓷板，其特征在于：平均气孔大小为0.8mm，导热系数为0.18W/(m·K)。

10.根据权利要求8或9所述的多功能轻质泡沫陶瓷板，其特征在于：所述的容重为0.3～1.0g/cm³。