CN104987116B - 一种多孔闭口保温陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种多孔闭口保温陶瓷及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多孔闭口保温陶瓷及其制备方法，包括有以下步骤：1)取料，钼尾矿，浮法玻璃粉，氧化铝，硼砂，滑石，造孔剂SiC粉，三乙醇胺助磨剂，然后进行研磨，装入梯形耐热钢模具中，铺平，压实；2)钼尾矿保温陶瓷的烧成得到具有均匀气泡结构的低密度多孔闭口保温陶瓷成品。本发明的有益效果为：降低生产成本，而且有利于环境保护，利用钼尾矿对于减少土地占用、保护环境有深远意义；钼尾矿中含有大量的K2O，有助于降低多孔闭口保温陶瓷的烧结温度，节能环保；选用资源较为丰富的煤粉和碳化硅为造孔剂，其制备工艺简单，有利于工业化生产。

Description

一种多孔闭口保温陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多孔闭口保温陶瓷及其制备方法，属于多孔闭口保温陶瓷的技术领域。
背景技术
钼尾矿是在开采、分选矿石之后排放的，且暂时不能被利用的固体或粉状废料，包括钼矿山尾矿和选厂尾矿，其中矿山尾矿包括已经开采出的伴生围岩和中途剔除的低品位矿石；选厂尾矿包括采用一定工艺，机械洗选矿石之后排放的矿物废料(尾矿)，这些尾矿用管道输送至尾矿库存放。为此，通常情况下，在开采钼矿山的同时要建设一座可容纳矿山全部生产期间排出尾砂的尾矿库，尾矿工程投资较大，还要占用大量农田和林地，难以恢复，也破坏了生态平衡。另外，库中尾砂对其下部的林、田或房屋将是永久性的威胁。
矿山尾矿等废弃物是重金属和其他有害元素的重要载体，对地表土壤和地下水的质量有很大影响，不容忽视。为此，随着钼矿开采不断推进，钼尾矿对环境和社会的影响也在加剧，再加上尾矿库的坍塌事故多发，对人民生活、国民生产和经济发展造成了很大的影响。合理充分利用钼尾矿是钼矿开采企业亟待解决的社会难题。
近年来，随着我国钼产量的增加，我国的钼深加工能力也具有一定的规模，并建立了一批设备先进、技术力量雄厚的钼制品、钼合金、钼化工的科研、生产厂家。但是钼矿经精选后所产生的尾矿粉的大量排出，给社会发展和环境保护带来了巨大的压力。为此，国内众多学者致力于钼尾矿的应用研究，并取得了良好的经济效益和社会效果。在积极借鉴国外成功经验的基础上，积极开展尾矿利用研究并取得了很大成绩，主要集中在以下几个方面：利用尾矿生产墙体材料；利用尾矿生产水泥；利用尾矿生产玻璃与玻璃质制品；利用尾矿生产建筑陶瓷制品；利用尾矿制作无机人造大理石；利用尾矿生产耐火材料；用作混凝土粗细骨料和建筑用砂；用于铺筑路基、基础垫层材料和路面沥青掺混料等。
对于尾矿的开发利用，以前主要集中用于生产水泥及硅酸盐制品、玻璃、陶瓷的掺料，用量少，且品质要求高，对于废弃尾矿和废弃物年排放量高达10亿吨这个庞大数字而言，其开发利用率非常低，不足以消除钼矿企业和社会的心头之痛。另外原砌体材料中实心粘土砖砌体部分的替代材料不论从数量及质量上均难以满足建筑业迅猛发展的需求，这就要求有其他更多的新型墙体材料来补充，为此积极探索和开发新型墙体材料以替代实心粘土砖等高能耗材料迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种热导率低、密度低而且抗折、抗压强度大的多孔闭口保温陶瓷材料，并提供该多孔闭口保温陶瓷易于制备的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：钼尾矿75wt％-85wt％，浮法玻璃粉3wt％-5wt％，氧化铝5wt％-10wt％，硼砂3wt％-9wt％，滑石2wt％-5wt％，造孔剂SiC粉0.2wt％-3wt％，三乙醇胺助磨剂0.2wt％-0.8wt％。
所述的多孔闭口保温陶瓷的制备方法，包括有以下步骤：
1)按照以下组分及含量备料，以质量百分比计：钼尾矿75wt％-85wt％，浮法玻璃粉3wt％-5wt％，氧化铝5wt％-10wt％，硼砂3wt％-9wt％，滑石2wt％-5wt％，造孔剂SiC粉0.2wt％-3wt％，三乙醇胺助磨剂0.2wt％-0.8wt％，然后进行研磨，装入梯形耐热钢模具中，铺平，压实；
2)钼尾矿保温陶瓷的烧成：将模具放入电炉或燃气炉中进行焙烧，烧成制度为：室温—500℃范围内的升温速率为5-8℃/min，500℃保温30min；500—最高烧成温度的升温速率为5-8℃/min，最高烧成温度为950-1100℃，保温10-50min；烧成结束以后，降温至600℃，保温20-30min进行退火；然后以3℃/min的降温速率冷却至100℃以下，得到具有均匀气泡结构的低密度多孔闭口保温陶瓷成品。
按上述方案，步骤1)的钼尾矿和浮法玻璃粉研磨至通过300目筛，筛余小于0.5wt％。
本发明制备的多孔闭口保温陶瓷不仅气孔分布均匀，呈独立分布状态，所制得的多孔闭口保温陶瓷经检测密度为0.15-0.50g/cm3，抗折强度为5.0-15.0MPa，可作为墙体保温材料。
本发明的有益效果为：
1)本发明主要原料是工业废弃物，利用钼尾矿制备多孔闭口保温陶瓷不仅节约天然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护，利用钼尾矿对于减少土地占用、保护环境有深远意义；
2)钼尾矿中含有大量的K2O，有助于降低多孔闭口保温陶瓷的烧结温度，节能环保；
3)选用资源较为丰富的煤粉和碳化硅为造孔剂，其制备工艺简单，有利于工业化生产；
4)制备的多孔闭口保温陶瓷不仅气孔分布均匀，呈独立分布状态，而且孔隙率可调，密度较小，有较高的强度等优点。所制得的多孔闭口保温陶瓷经检测密度为0.15-0.50g/cm3，抗折强度为5.0-15.0MPa。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
利用X Axios advanced X射线荧光光谱仪对本实施方案中钼尾矿的化学成分进行分析，氧化物成分主要包括：
氧化物成分 含量(wt％)
SiO2 71.69
Al2O3 10.42
Fe2O3 4.38
CaO 2.40
MgO 3.06
K2O 4.84
Na2O 0.40
TiO2 0.83
SO3 1.33
P2O5 0.38
MnO 0.26
合计 100
以上成分全部可以为制备钼尾矿多孔闭口保温陶瓷时所利用。
实施例1
(1)主要原料制备：利用球磨机分别将钼尾矿、浮法玻璃研磨至通过300目筛，筛余小于0.5wt％；
(2)基础配合料的组成：其原料种类包括：钼尾矿、浮法玻璃粉、氧化铝粉、滑石粉、硼砂、造孔剂。按质量百分比计，其原料包括如下组分：钼尾矿75wt％，浮法玻璃粉5wt％，氧化铝9wt％，硼砂5.2wt％，滑石2wt％，造孔剂(SiC粉)3wt％，三乙醇胺助磨剂0.8wt％；
(3)基础配合料的制备：将步骤(2)中的原料按配比要求称量后装入球磨机中进行研磨，研磨的时间为4小时；
(4)基础配合料的装模：将研磨好的基础配合料装入梯形耐热钢模具中，用工具将表面铺平，并压实；
(5)钼尾矿保温陶瓷的烧成：将模具放入燃气炉中进行焙烧，烧成制度为：①室温—500℃范围内的升温速率为5℃/min，②500℃保温30min，③500—最高烧成温度的升温速率为8℃/min，④最高烧成温度950℃保温10min，⑤烧成结束以后，降温至600℃，保温20min进行退火，然后以3℃/min的降温速率冷却至100℃以下，得到具有均匀气泡结构的低密度多孔闭口保温陶瓷成品。
所制备的多孔闭口保温陶瓷不仅气孔分布均匀，呈独立分布状态，而且孔隙率可调，密度较小，有较高的强度等优点。所制得的多孔闭口保温陶瓷经检测密度为0.15g/cm3，抗折强度为5.0MPa。
实施例2
(1)主要原料制备：利用球磨机分别将钼尾矿、浮法玻璃研磨至通过300目筛，筛余小于0.5wt％。
(2)基础配合料的组成：一种以钼尾矿为主原料的多孔闭口保温陶瓷，其原料种类包括：钼尾矿、浮法玻璃粉、氧化铝粉、滑石粉、硼砂、造孔剂。按质量百分比计，其原料包括如下组分：钼尾矿80wt％，浮法玻璃粉4wt％，氧化铝6.5wt％，硼砂4wt％，滑石4wt％，造孔剂(SiC粉)1wt％，三乙醇胺助磨剂0.5wt％。
(3)基础配合料的制备：将步骤(2)中的原料按配比要求称量后装入球磨机中进行研磨，研磨的时间为6小时。
(4)基础配合料的装模：将研磨好的基础配合料装入梯形耐热钢模具中，用工具将表面铺平，并压实。
(5)钼尾矿保温陶瓷的烧成：将模具推入电炉中进行焙烧，烧成制度为：①室温—500℃范围内的升温速率为6℃/min，②500℃保温30min，③500—最高烧成温度的升温速率为5℃/min，④最高烧成温度范围1025℃保温30min，⑤烧成结束以后，降温至600℃，保温30min进行退火，然后以3℃/min的降温速率冷却至100℃以下，得到具有均匀气泡结构的低密度多孔闭口保温陶瓷成品。
所制备的多孔闭口保温陶瓷不仅气孔分布均匀，呈独立分布状态，所制得的多孔闭口保温陶瓷经检测密度为0.3g/cm3，抗折强度为10.0MPa。
实施例3
(1)主要原料制备：利用球磨机分别将钼尾矿、浮法玻璃研磨至通过300目筛，筛余小于0.5wt％；
(2)基础配合料的组成：一种以钼尾矿为主原料的多孔闭口保温陶瓷，其原料种类包括：钼尾矿、浮法玻璃粉、氧化铝粉、滑石粉、硼砂、造孔剂。按质量百分比计，其原料包括如下组分：钼尾矿85wt％，浮法玻璃粉3wt％，氧化铝6wt％，硼砂3wt％，滑石2wt％，造孔剂(SiC粉)0.2wt％，三乙醇胺助磨剂0.8wt％；
(3)基础配合料的制备：将步骤(2)中的原料按配比要求称量后装入球磨机中进行研磨，研磨的时间为8小时；
(4)基础配合料的装模：将研磨好的基础配合料装入梯形耐热钢模具中，用工具将表面铺平，并压实；
(5)钼尾矿保温陶瓷的烧成：将模具放入燃气炉中进行焙烧，烧成制度为：①室温—500℃范围内的升温速率为8℃/min，②500℃保温30min，③500—最高烧成温度的升温速率为5℃/min，④最高烧成温度1100℃保温50min，⑤烧成结束以后，降温至600℃，保温30min进行退火，然后以3℃/min的降温速率冷却至100℃以下，得到具有均匀气泡结构的低密度多孔闭口保温陶瓷成品。
所制备的多孔闭口保温陶瓷不仅气孔分布均匀，呈独立分布状态，所制得的多孔闭口保温陶瓷经检测密度为0.50g/cm3，抗折强度为15.0MPa。

Claims (2)

1.多孔闭口保温陶瓷的制备方法，包括有以下步骤：
1)按照以下组分及含量备料，以质量百分比计：钼尾矿75wt％-85wt％，浮法玻璃粉3wt％-5wt％，氧化铝5wt％-10wt％，硼砂3wt％-9wt％，滑石2wt％-5wt％，造孔剂SiC粉0.2wt％-3wt％，三乙醇胺助磨剂0.2wt％-0.8wt％，然后进行研磨，装入梯形耐热钢模具中，铺平，压实；
2)钼尾矿保温陶瓷的烧成：将模具放入电炉或燃气炉中进行焙烧，烧成制度为：室温—500℃范围内的升温速率为5-8℃/min，500℃保温30min；500℃—最高烧成温度的升温速率为5-8℃/min，最高烧成温度为950-1100℃，保温10-50min；烧成结束以后，降温至600℃，保温20-30min进行退火；然后以3℃/min的降温速率冷却至100℃以下，得到具有均匀气泡结构的低密度多孔闭口保温陶瓷成品。
2.根据权利要求1所述的多孔闭口保温陶瓷的制备方法，其特征在于步骤1)的钼尾矿和浮法玻璃粉研磨至通过300目筛，筛余小于0.5wt％。
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