CN106699217A

CN106699217A - 一种利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法

Info

Publication number: CN106699217A
Application number: CN201611150200.0A
Authority: CN
Inventors: 孙杰璟; 刘永杰; 孙旋
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-05-24

Abstract

本发明属于建筑材料领域。本发明公开了一种利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于，有以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿25‑70wt%、瓷石0‑15wt%、长石5‑20wt%、黏土0‑25wt%、砂岩0‑15wt%、煤矸石5‑10wt%、SiC外加0.3‑1.5wt%、Fe₂O₃外加0.5wt%‑2.0wt%，助磨剂外加0.5‑1.5wt%。本发明以金矿尾矿为主要原料，以SiC、煤矸石和Fe₂O₃作为复合发泡剂，所制备出的泡沫陶瓷保温板孔径均匀可控、成本低廉、工艺简单。

Description

一种利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法。

背景技术

随着我国黄金提金技术的高速发展，黄金矿山的数量、规模及产量也日趋增长。大量尾矿的堆积，不仅需要相当的资金投入，而且对生态环境造成一定的影响，同时也带来一系列问题。另外，金矿尾矿严重污染环境，如尾矿在风化过程中逸出某些有害气体，经大气传播而进行污染；遇到汛期，尾矿连同雨水流入农田、河流，使地下水造成危害等。

泡沫陶瓷是以页岩、陶土、长石等作为主要原料，外加一定的发泡剂，经高温焙烧而成的高气孔率陶瓷材料，具有轻质、导热系数较低，防火阻燃，抗老化，性能稳定，生态环保性好，与墙基层和抹面层相容性好，安全稳固性好，可与建筑物同寿命等特点。更重要的是陶瓷的防火等级为A1级，克服了有机墙体材料怕明火，易老化的致命弱点，是一种有机建筑保温材料。

在泡沫陶瓷制备过程中，发泡剂的选择尤为重要，碳化硅粉、碳粉、碳酸钙、硫酸铝等都可以作为高温发泡剂使用。但是发泡剂的选择应该遵循发泡效率高、孔径分布均匀、闭气孔率高、反应温度高于溶剂型原料熔化温度等要求。

煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一，大量堆积侵占土地、污染环境，但其主要化学成分与陶瓷坯料相似，具有一定的热值，则煤矸石既可以作为制备发泡陶瓷的主要原料又可以提供部分热量降低能耗，同时又净化了环境。

氧化铁是各种陶瓷原料的化学组成成分之一，由于铁质会影响陶瓷制品的外观品质如降低白度、产生斑点等，同时氧化铁在高温下分解成氧化亚铁和氧气，氧气在釉层中形成气泡或通过釉层产生缺陷，因而在日用陶瓷的生产过程中常被认为是有害杂质而筛除。在高温发泡陶瓷的生产中，氧化铁高温分解产生氧气这一点使之能作为发泡剂使用。

发明内容

粉料坯体发泡法是唯一有效的闭孔型多孔陶瓷制备方法，本发明的目的在于提供一种利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，该方法以金矿尾矿为主要原料，以SiC、煤矸石、Fe₂O₃作为复合发泡剂，所制备的泡沫陶瓷保温板具有孔径均匀可控、成本低廉、工艺简单的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的实验方案是：一种利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于，有以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿25-70wt%、瓷石0-15wt%、长石5-20wt%、黏土0-25wt%、砂岩0-15wt%、煤矸石5-10wt%、SiC外加0.3-1.5wt%、Fe₂O₃外加0.5wt%-2.0wt%，助磨剂外加0.5-1.5wt%。

优选的，由以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿40wt%、瓷石5wt%、长石20wt%、黏土20wt%、砂岩5wt%、煤矸石5wt%、SiC外加0.3wt%、Fe₂O₃外加1.5wt%，助磨剂外加0.8wt%。

上述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，金矿尾矿的原料成分如下：

主要原料	SiO₂	Al₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	Fe₂O₃	合计
									金矿尾矿	65.55	14.37	3.26	2.88	2.52	2.13	7.82	98.53

注：金矿尾矿中余量为其他。

上述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，为低成本的同时保证较好的发泡陶瓷物性，除外加发泡剂及外加助磨剂外，将原料细度控制在250-300目。

上述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，以SiC、煤矸石、Fe₂O₃作为复合发泡剂，细度范围在300-400目，制备发泡陶瓷时气孔形成过程分为玻璃相溶解、气泡成核、气泡长大、气泡融合这四个过程，Fe₂O₃在作为发泡剂的同时对对气孔具有明显的调节作用。整个发泡过程涉及的反应方程式如下：

2Fe₂O₃+C →4 FeO+CO₂

2Fe₂O₃+3C →4 Fe+3CO₂

C+O₂ → CO₂

2C+O₂ → 2CO

2CO+O₂ → 2CO₂

SiC+3/2O₂ → SiO₂+CO

SiC+2O₂ → SiO₂+CO₂。

上述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，所述的助磨剂为腐植酸钠和偏硅酸。

一种上述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）按比例称取物料，加入球磨罐中，称取物料总量60wt%的水和其3倍质量的研磨球，放入球磨罐中进行湿法球磨；（2）将球磨好的物料干燥并成型；（3）成型好的物料进行烧成，烧成温度为1170-1195℃，保温时间为5-30min；（4）烧制所得的制品随炉冷却。

优选的，上述步骤（1）中，球磨后混合料细度范围在300-400目，（3）中烧成温度为1185℃，保温时间为15min。

本发明具有的优点及积极效果是：（1）本发明中的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，不仅气孔均匀，孔隙度可调，而且具有质轻、高强度、低热导率、耐高温等优良特性；（2）制备工艺简单，可连续制成大尺寸的制品；（3）原料来源广泛、生产成本低、能耗小，而且变废为宝，具有显著的经济与环境效益。

为了对本发明进行具体描述，现举例加以说明，但本发明不局限于下述实例。具体实例如下。

实施例1

一种上述利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，由以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿40wt%、瓷石5wt%、长石20wt%、黏土10wt%、砂岩15wt%、煤矸石10wt%、外加Fe₂O₃1.5wt%、外加SiC0.3wt%、外加助磨剂0.8wt%。原料经球磨（300目）、干燥、成型后在1185℃烧成保温20min。所得试样孔径大小均匀，热板35℃冷板15℃温差下，保温系数0.057W/(m·K)。

实施例2

一种上述利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，由以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿40wt%、瓷石5wt %、长石20 wt %、黏土10 wt %、砂岩15 wt %、煤矸石10 wt %、外加Fe₂O₃1.0wt %、外加SiC0.5 wt %、外加助磨剂0.8 wt %。原料经球磨（300目）、干燥、成型后在1180℃烧成保温15min。所得试样孔径大小均匀，热板35℃冷板15℃温差下，保温系数0.063W/(m·K)。

实施例3

一种上述利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，由以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿40 wt %、瓷石8 wt %、长石15wt %、黏土15 wt %、砂岩12 wt %、煤矸石10 wt %、外加Fe₂O₃0.5wt %、外加SiC1.2wt %、外加助磨剂1.0wt %。原料经球磨（300目）、干燥、成型后在1190℃烧成保温10min。所得试样孔径大小均匀，热板35℃冷板15℃温差下，保温系数0.059W/(m·K)。

实施例4

一种上述利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，由以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿50 wt %、长石10wt %、黏土10 wt %、砂岩15 wt %、煤矸石5 wt %、外加Fe₂O₃1.5wt %、外加SiC0.3 wt %、外加助磨剂1.0 wt %。原料经球磨（300目）、干燥、成型后在1185℃烧成保温15min。所得试样孔径大小均匀，热板35℃冷板15℃温差下，保温系数0.068W/(m·K)。

实施例5

一种上述利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，由以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿60 wt %、长石5 wt %、砂岩30 wt %、煤矸石5 wt %、外加Fe₂O₃1.0wt %、外加SiC0.5wt %、外加助磨剂0.8 wt %。原料经球磨（300目）、干燥、成型后在1190℃烧成保温15min。所得试样孔径大小均匀，热板35℃冷板15℃温差下，保温系数0.069W/(m·K)。

Claims

1.一种利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于，有以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿25-70wt%、瓷石0-15wt%、长石5-20wt%、黏土0-25wt%、砂岩0-15wt%、煤矸石5-10wt%、SiC外加0.3-1.5wt%、Fe₂O₃外加0.5wt%-2.0wt%，助磨剂外加0.5-1.5wt%。

2.根据权利要求1所述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于，有以下重量份的组分制备得到：金矿尾矿40wt%、瓷石5wt%、长石20wt%、黏土20wt%、砂岩5wt%、煤矸石5wt%、SiC外加0.3wt%、Fe₂O₃外加1.5wt%，助磨剂外加0.8wt%。

3.根据权利要求1、2所述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于：金矿尾矿的成分和各成分所占质量百分数如下：

主要原料 SiO₂ Al₂O₃ K₂O Na₂O CaO MgO Fe₂O₃ 合计金矿尾矿 65.55 14.37 3.26 2.88 2.52 2.13 7.82 98.53

注：金矿尾矿中余量为其他。

4.根据权利要求1、2所述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于，以煤矸石、SiC、Fe₂O₃作为复合发泡剂。

5.根据权利要求1、2所述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于所述发泡剂细度为300-400目，其他原料细度为250-300目。

6.根据权利要求1所述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于，所述的助磨剂为腐植酸钠和偏硅酸。

7.一种权利1-5要求任意一项所述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）按比例称取物料，加入球磨罐中，称取物料总量60wt%的水和其3倍质量的研磨球，放入球磨罐中进行湿法球磨；（2）将球磨好的物料干燥并成型；（3）成型好的物料进行烧成，烧成温度为1170-1195℃，保温时间为5-30min；（4）烧制所得的制品随炉冷却。

8.根据权利要求5所述的利用金矿尾矿制备泡沫陶瓷保温板的方法，其特征在于：上述步骤（1）中，球磨后混合料细度范围在300-400目，（3）中烧成温度为1185℃，保温时间为15min。