CN105541385A - 一种利用电解锰渣制备的环保型发泡陶瓷保温板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业固体废弃物资源化综合利用领域，具体涉及一种利用电解锰渣制备的环保型发泡陶瓷保温板及其制备方法。所述发泡陶瓷保温板的原料组成按质量百分比计为：电解锰渣30％～65％、钾钠长石20％～35％、高岭土10％～25％、滑石粉5％～10％，脱氧剂0.5％～1.5％、还原剂0.05％～0.10％。本发明所述发泡陶瓷保温板以工业废渣电解锰渣为主要原料，实现了对锰渣废弃物的资源化利用，电解锰渣的利用率高、附加值也高；本发明制备得到的发泡陶瓷保温板具备细密均匀的闭孔结构，具有轻质、隔热、吸音、阻燃、耐腐蚀等优良特性。
Description
技术领域
本发明属于工业固体废弃物资源化综合利用领域，具体涉及一种利用电解锰渣制备的环保型发泡陶瓷保温板及其制备方法。
背景技术
电解锰渣是工业生产金属锰过程中采用酸浸工艺产生的一种工业废渣，属于生产废物。电解锰渣的大量堆放，不仅占用土地，还对土壤、水源和大气造成危害。尾矿库溃坝现象也严重危及周边居民安全。因此，对锰渣废弃物资源化利用是一个迫在眉睫的问题。
目前，我国电解锰渣资源化综合利用方面尚处于起步阶段，相关应用主要集中在电解锰渣制备蒸压砖、空心砌块、水泥缓凝剂、电极材料、复合胶凝材料等方面。这些应用存在废渣利用率低、工艺复杂、附加值低、尚不能规模化等问题。
以粉煤灰、煤矸石、陶瓷废渣、废玻璃、石英、粘土等为主要原料生产发泡陶瓷的技术已有较多报道，但利用尾矿废渣为主要原料制备发泡陶瓷的技术尚不多见。在中国发明专利《发泡陶瓷材料及其制备方法》(公开(公告)号：CN102718547A)公开了一种由尾矿、长石、发泡剂、发泡调节剂、助熔剂组成的配料进行破碎、成型和烧制膨化制备的发泡陶瓷材料。这种方法所采用的尾矿涉及二氧化硅含量高于60wt％的铁尾矿、石英尾矿、蓝晶石尾矿、铝矾土尾矿中的一种或多种，但并未涉及二氧化硅含量低于60wt％的锰矿尾矿领域。到目前为止，未见有将电解锰渣尾矿废渣用作制备发泡陶瓷的相关研究报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种利用电解锰渣制备的环保型发泡陶瓷保温板及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种利用电解锰渣制备的环保型发泡陶瓷保温板，其原料组成按质量百分比计为：电解锰渣30％～65％、钾钠长石20％～35％、高岭土10％～25％、滑石粉5％～10％，脱氧剂0.5％～1.5％、还原剂0.05％～0.10％。
上述方案中，所述发泡陶瓷保温板的表面涂覆有釉面层。
上述方案中，所述釉面层所采用的釉料为中低温釉料。
上述方案中，所述脱氧剂为绿碳化硅和/或氮化硅。
上述方案中，所述还原剂为活性炭粉、煤粉和焦炭中的一种或几种。
上述方案中，所述脱氧剂的粒度为-1200目，其他原料组分的粒度为-200。
上述利用电解锰渣制备的环保型发泡陶瓷保温板的制备方法，包括如下步骤：
(1)按各原料组分配比称取电解锰渣、钾钠长石、高岭土、滑石、脱氧剂和还原剂，加水混合后进行湿法球磨，获得浆料；
(2)将浆料干燥制粉，再将干粉装填入模具内入窑煅烧；煅烧结束后，获得发泡陶瓷保温板。
上述方案中，将发泡陶瓷保温板切割、打磨、抛光后制成板状或砖块状；然后进行上釉处理，得到表面为釉料层的发泡陶瓷保温板。
上述方案中，所述上釉处理的工艺为：在发泡陶瓷保温板表面涂覆釉料，釉料厚度为0.1～1.0mm，将涂覆有釉料的发泡陶瓷保温板置于700℃～850℃条件下保温15min～30min。
上述方案中，所述的湿法球磨的球：料：水的质量比为2:1:1～3:1:2，球磨的时间为15～120min，球磨的转速为300～500rpm。
上述方案中，所述干燥制粉的工艺为：在101～110℃下干燥2～5h，然后升温至140～150℃干燥2～5h，干料轻轻滚压后制成干粉，干粉的体积含水率低于0.5％。
上述方案中，所煅烧的工艺为：入窑温度需在1000℃以下；1000℃以下的升温速率为5～40℃/min，1000～1200℃升温速率控制在10℃/min以内；在1000℃时保温50～100min，在1200℃时保温20～50min，随后随炉冷却。
本发明中，在煅烧发泡步骤中，高温下脱氧剂绿碳化硅与电解锰渣成分中的三氧化二铁、氧化亚铁及物料中的氧气发生脱氧反应，化学反应方程式可能为以下情况中的一种或多种：
电解锰渣成分中的氧化铁能被脱氧剂还原成铁单质而产生二氧化碳，该反应以合适的速率在高温熔体中进行反应对均匀发泡极为有利，使得烧制的发泡陶瓷具备细密均匀的闭孔结构。
本发明对发泡陶瓷制品进行上釉处理时采用中低温釉料(熔融温度700～850℃)，可以选择不同颜色的釉料配方对发泡陶瓷表面进行修饰处理。
本发明的有益效果如下：(1)本发明以工业废渣电解锰渣为主要原料制备发泡陶瓷保温板，实现了对锰渣废弃物的资源化利用，并且电解锰渣的利用率高，其附加值也得到有效提升；(2)本发明制备的发泡陶瓷保温板具备细密均匀的闭孔结构，具有轻质、隔热、吸音、阻燃等优良特性；具体地表现为：0.2～0.5g/cm-3的体积密度、0.1～10mm的气孔尺寸、0.056～0.158W/(m·K)的导热系数、0.25～0.5MPa的抗拉伸强度、1％～5％的体积吸水率、A1级阻燃性能；此外，所述发泡陶瓷保温板具有98％以上的封闭气孔率，体积收缩系数小于0.5％。(3)本发明中还可以对发泡陶瓷保温板进行上釉处理，表面为釉料层的发泡陶瓷保温板不仅能进一步降低发泡陶瓷保温板的导热系数提高其保温隔热效果，彩色釉面还能起到装饰效果而直接贴于外墙使用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，电解锰渣按重量百分含量计包括：SiO254.68％、Al2O312.66％、K2O3.00％、Na2O1.57％、CaO9.84％、MnO4.40％、MgO3.98％、Fe2O36.43％。
以下实施例中，所述脱氧剂的粒度为-1200目，其他原料组分的粒度为-200。
实施例1
将由30wt％的电解锰渣、35wt％的钾钠长石、25％的高岭土、10％的滑石粉，外加0.05％的活性炭粉、0.5％的绿碳化硅微粉组成的配料加水球磨，球：料：水(质量比)为2：1：1，球磨15min，转速500rpm。将磨制的矿浆转入烘干设备，在101℃干燥5h，升温至150℃继续干燥2h，获得干粉经滚压后直接装填到固定尺寸的耐火匣钵模具内入窑煅烧。匣钵内壁事先铺贴耐火纤维纸以防止高温熔体与模具粘连，耐火纤维纸的耐火度在1200℃以上，厚度约为1mm。模具入窑，从25℃开始以15℃/min的升温速率升温至1000℃，并在1000℃保温50min，以5℃/min的升温速率升温至1200℃，并在1200℃保温30min，随炉冷却后获得发泡陶瓷保温板。经检测，发泡陶瓷表观密度为0.45g/cm-3，导热系数为0.107W/(m·K)，抗拉强度为0.35MPa，吸水率为3.5％，燃烧性能A级(A1级)。
实施例2
将由45wt％的电解锰渣、25wt％的钾钠长石、25％的高岭土、5％的滑石粉，外加0.08％的煤粉、1.0％的绿碳化硅微粉组成的配料加水球磨，球：料：水(质量比)约为2.5：1：1.5，球磨50min，转速400rpm。将磨制的矿浆转入烘干设备，在105℃干燥3h，升温至145℃继续干燥3h，获得干粉经滚压后直接装填到固定尺寸的耐火匣钵模具内入窑煅烧。匣钵内壁事先铺贴耐火纤维纸以防止高温熔体与模具粘连，耐火纤维纸的耐火度在1200℃以上，厚度为2mm。模具入窑，从200℃开始以25℃/min的升温速率升温至1000℃，并在1000℃保温80min，以8℃/min的升温速率升温至1200℃，并在1200℃保温40min，随炉冷却后获得发泡陶瓷保温板。经检测，发泡陶瓷表观密度为0.50g/cm-3，导热系数为0.158W/(m·K)，抗拉强度为0.45MPa，吸水率为3.2％，燃烧性能A级(A1级)。
实施例3
将由65wt％的电解锰渣、20wt％的钾钠长石、10％的高岭土、5％的滑石粉、0.10％的焦炭、1.5％的氮化硅微粉组成的配料加水球磨，球：料：水(质量比)约为3：1：2，球磨120min，转速300rpm。将磨制的矿浆转入烘干设备，在110℃干燥2h，升温至140℃继续干燥5h，获得干粉经滚压后直接装填到固定尺寸的耐火匣钵模具内入窑煅烧。匣钵内壁事先铺贴耐火纤维纸以防止高温熔体与模具粘连，耐火纤维纸的耐火度在1200℃以上，厚度约为3mm。模具入窑，从500℃开始以35℃/min的升温速率升温至1000℃，并在1000℃保温100min，以10℃/min的升温速率升温至1200℃，并在1200℃保温50min，随炉冷却后获得发泡陶瓷保温板。将发泡陶瓷保温板表面涂覆约1mm厚的800℃瓜皮绿釉料，并在800℃下保15min，随炉冷却，制得了具有绿色饰面的发泡陶瓷保温板。经检测，发泡陶瓷表观密度为0.35g/cm-3，导热系数为0.056W/(m·K)，抗拉强度为0.37MPa，吸水率为3.4％，燃烧性能A级(A1级)。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用电解锰渣制备的环保型发泡陶瓷保温板，其特征在于，原料组成按质量百分比计为：电解锰渣30%~65%、钾钠长石20%~35%、高岭土10%~25%、滑石粉5%~10%，脱氧剂0.5%~1.5%、还原剂0.05%~0.10%。
2.根据权利要求1所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，所述发泡陶瓷保温板的表面涂覆有釉面层。
3.根据权利要求1所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，所述脱氧剂为绿碳化硅和/或氮化硅。
4.根据权利要求1所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，所述还原剂为碳粉、煤粉和焦炭中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的发泡陶瓷保温板，其特征在于，所述脱氧剂的粒度为-1200目，其他原料组分的粒度为-200。
6.权利要求1~5任一所述利用电解锰渣制备的环保型发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按各原料组分配比称取电解锰渣、钾钠长石、高岭土、滑石、脱氧剂和还原剂，加水混合后进行湿法球磨，获得浆料；
（2）将浆料干燥制粉，再将干粉装填入模具内入窑煅烧；煅烧结束后，获得发泡陶瓷保温板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将发泡陶瓷保温板切割、打磨、抛光后制成板状或砖块状，然后进行上釉处理，得到表面涂覆有釉料层的发泡陶瓷保温板。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的湿法球磨的球：料：水的质量比为2:1:1~3:1:2，球磨的时间为15~120min，球磨的转速为300~500rpm。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥制粉的工艺为：在101~110℃下干燥2~5h，然后升温至140~150℃干燥2~5h，干料轻轻滚压后制成干粉，干粉的体积含水率低于0.5%。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所煅烧的工艺为：入窑温度需在1000℃以下；1000℃以下的升温速率为5~40℃/min，1000~1200℃升温速率控制在10℃/min以内；在1000℃时保温50~100min，在1200℃时保温20~50min，随后随炉冷却。
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