CN108503328A - 一种陶瓷吸音材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷吸音材料。所述陶瓷吸音材料包括：联合法赤泥20～28%、钢渣22～28%、煤矸石13～18%、电石渣8～12%、锅炉渣8～12%、石英砂3～8%以及10%的氢氧化钠溶液8～15%。本发明以钢渣、煤矸石和赤泥为主要原料，其中煤矸石和赤泥含有丰富的Na2O和K2O，能够与其他原料中CaO、Al2O3和SiO2形成低熔点共熔物和大量的玻璃相，以作为烧结反应的助熔剂，并且钢渣中包含许多简单氧化物和复杂氧化物，钢渣中复杂氧化物在形成时已经吸收了大量潜热，本发明陶瓷吸音材料在烧成过程中利用了该部分潜热，降低了钙铝黄长石的形成温度，比原吸音材料烧成温度降低了50℃，实现了多孔陶瓷吸音材料低碳生产，节约了能源。

Description

一种陶瓷吸音材料
技术领域
本发明涉及一种吸音材料，具体涉及一种低成本多孔陶瓷吸音材料及其制造工艺，属于吸声材料技术领域。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中排放的废弃物，是氧化铝产量的两倍左右，目前均露天堆存。炼钢炉渣因含f-CaO和成分不稳定，利用率在25%左右。电石渣长期堆积会造成良田盐碱化。我国煤矸石每年增加两亿吨，形成了一座座矸石山。锅炉渣中碳、二氧化硅和三氧化二铝含量较高，可重新用作硅酸盐制品的骨架。通过成本简单工艺回收二次资源，实现变废为宝，这样做对环境保护、资源再生和再利用具有十分重要意义。近几年，工业、交通运输业迅猛发展，噪声污染成为继水污染和大气污染之后的全球的第三大污染。在铁路和高速公路两旁周边区域，噪声污染已危及居民的听力系统，易使人产生耳鸣、耳聋，甚至影响到周边环境电气、仪表的正常运行及使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种陶瓷吸音材料及其制造工艺，该吸音材料以冶金工业废弃物赤泥和钢渣为主要原料，能够解决地铁、城市道路、高速公路和铁路噪音污染问题，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种陶瓷吸音材料，由以下重量百分比的原料制成：联合法赤泥20～28%、钢渣22～28%、煤矸石13～18%、电石渣8～12%、锅炉渣8～12%、石英砂3～8%以及10%的氢氧化钠溶液8～15%。
作为优选方案之一，所述吸音材料由以下重量百分比的原料制成：联合法赤泥25%、钢渣26%、煤矸石15%、电石渣10%、锅炉渣10%、石英砂5%以及10%的氢氧化钠溶液12%。
作为优选方案之一，所述钢渣主要组成为SiO2 16～20%、Fe2O3 124～20%、Al2O3 6～12%、MgO 5～8%、CaO 40～45%、Na2O 0.2～0.5%和K2O 0.1～0.5%。
作为优选方案之一，所述煤矸石的主要组成为C 15～25%、SiO2 42～50%、Al2O3 20～28%、CaO 5～10%、Fe2O3 5～10%、Na2O 2～3%、K2O 5～8%和MgO 1～3%。
作为优选方案之一，所述电石渣的主要组成为CaO 90～95%、SiO2 3～8%、Fe2O3 1～4%、Al2O3 2～5%和C 2～4%。
作为优选方案之一，所述赤泥的主要组成为CaO 45～48%、SiO2 20～23%、Fe2O3 6～8%、Al2O3 5～8%、Na2O 2.5～3%和K2O 1～1.8%。
本发明优选实施例还提供了所述陶瓷吸音材料的制备方法，其包括：
（1）按照重量百分比取联合法赤泥23～28%、钢渣23～28%、煤矸石13～18%、电石渣8～12%、锅炉渣8～12%、石英砂3～8%、以及10%氢氧化钠溶液8～12%备用；（2）将钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒，然后再分别放入球磨机中球磨，使钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣的颗粒粒径在0.5-1mm之间；（3）将步骤（2）经过球磨后的钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣以及步骤（1）取的联合法赤泥、石英砂和氢氧化钠溶液混合均匀，并浸润0.5h，得到混合物料；（4）将步骤（3）得到的混合物料加入模具内，在20MPa压力下压制成型；脱模后的样品在干燥箱内180℃条件下干燥3h；（5）将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：20～260℃，升温速率为3℃/min；250℃保温60min；250～800℃，升温速率为2℃/min；800℃保温60min；800～1120℃，升温速率为2℃/min；1150℃保温120min；随炉冷却自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
本发明的多孔陶瓷吸音材料以钢渣、煤矸石和赤泥为主要原料，其中煤矸石和赤泥含有丰富的Na2O和K2O，能够与其他原料中CaO、Al2O3和SiO2形成低熔点共熔物和大量的玻璃相，以作为烧结反应的助熔剂，并且钢渣中包含许多简单氧化物和复杂氧化物（两两氧化物或者多个氧化物结合而成），钢渣中复杂氧化物在形成时已经吸收了大量潜热，本发明陶瓷吸音材料在烧成过程中利用了该部分潜热，降低了钙铝黄长石的形成温度，比原吸音材料烧成温度降低了50℃，实现了多孔陶瓷吸音材料低碳生产，节约了能源。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供了一种陶瓷吸音材料，由以下重量百分比的原料制成：联合法赤泥20～28%、钢渣22～28%、煤矸石13～18%、电石渣8～12%、锅炉渣8～12%、石英砂3～8%以及10%的氢氧化钠溶液8～15%。
作为优选方案之一，所述吸音材料由以下重量百分比的原料制成：联合法赤泥25%、钢渣26%、煤矸石15%、电石渣10%、锅炉渣10%、石英砂5%以及10%的氢氧化钠溶液12%。
作为优选方案之一，所述钢渣主要组成为SiO2 16～20%、Fe2O3 124～20%、Al2O3 6～12%、MgO 5～8%、CaO 40～45%、Na2O 0.2～0.5%和K2O 0.1～0.5%。
作为优选方案之一，所述煤矸石的主要组成为C 15～25%、SiO2 42～50%、Al2O3 20～28%、CaO 5～10%、Fe2O3 5～10%、Na2O 2～3%、K2O 5～8%和MgO 1～3%。
作为优选方案之一，所述电石渣的主要组成为CaO 90～95%、SiO2 3～8%、Fe2O3 1～4%、Al2O3 2～5%和C 2～4%。
作为优选方案之一，所述赤泥的主要组成为CaO 45～48%、SiO2 20～23%、Fe2O3 6～8%、Al2O3 5～8%、Na2O 2.5～3%和K2O 1～1.8%。
本发明优选实施例的另一个方面还提供了所述陶瓷吸音材料的制备方法，其包括：
（1）按照重量百分比取联合法赤泥23～28%、钢渣23～28%、煤矸石13～18%、电石渣8～12%、锅炉渣8～12%、石英砂3～8%、以及10%氢氧化钠溶液8～12%备用；（2）将钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒，然后再分别放入球磨机中球磨，使钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣的颗粒粒径在0.5-1mm之间；（3）将步骤（2）经过球磨后的钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣以及步骤（1）取的联合法赤泥、石英砂和氢氧化钠溶液混合均匀，并浸润0.5h，得到混合物料；（4）将步骤（3）得到的混合物料加入模具内，在20MPa压力下压制成型；脱模后的样品在干燥箱内180℃条件下干燥3h；（5）将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：20～260℃，升温速率为3℃/min；250℃保温60min；250～800℃，升温速率为2℃/min；800℃保温60min；800～1120℃，升温速率为2℃/min；1150℃保温120min；随炉冷却自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
实施例1
一种低成本多孔陶瓷吸音材料的制造工艺，包括以下步骤：
（1）按照重量百分比取联合法赤泥联合法赤泥25%、钢渣25%、煤矸石15%、电石渣10%、锅炉渣10%、石英砂5%以及10%的氢氧化钠溶液10%备用；
（2）将钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒，然后再分别放入球磨机中球磨，使钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣的颗粒粒径在0.5-1mm之间。
（3）将步骤（2）经过球磨后的钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣以及步骤（1）取的联合法赤泥、石英砂和氢氧化钠溶液混合均匀，并浸润0.5h，得到混合物料；
（4）将步骤（3）得到的混合物料加入模具内，在20MPa压力下压制成型；脱模后的样品在干燥箱内150℃条件下干燥3h；
（5）将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～250℃，升温速率为3℃/min；
250℃保温60min；
250～800℃，升温速率为2℃/min；
800℃保温60min；
800～1120℃，升温速率为2℃/min；
1120℃保温120min；
随炉冷却自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
对得到的多孔陶瓷吸音材料用JTZB 吸声系数测试系统测定250Hz、500Hz、1000Hz以及2000Hz时吸声系数，得到平均吸声系数为0.52；利用WDW-200D型微机控制电子式万能材料试验机测试样品的抗压强度为5.43Mpa；采用阿基米德排水称重法测试样品的孔隙率为60.6%。
实施例2
一种低成本多孔陶瓷吸音材料的制造工艺，包括以下步骤：
（1）按照重量百分比取联合法赤泥23%、钢渣26%、煤矸石13%、电石渣12%、锅炉渣8%、石英砂7%、以及10%氢氧化钠溶液11%备用；
（2）将钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒，然后再分别放入球磨机中球磨，使钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣的颗粒粒径在0.5-1mm之间。
（3）将步骤（2）经过球磨后的钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣以及步骤（1）取的联合法赤泥、石英砂和氢氧化钠溶液混合均匀，并浸润0.5h，得到混合物料；
（4）将步骤（3）得到的混合物料加入模具内，在20MPa压力下压制成型；脱模后的样品在干燥箱内150℃条件下干燥3h；
（5）将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～250℃，升温速率为3℃/min；
250℃保温60min；
250～800℃，升温速率为2℃/min；
800℃保温60min；
800～1120℃，升温速率为2℃/min；
1120℃保温120min；
随炉冷却自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
实施例3
一种低成本多孔陶瓷吸音材料的制造工艺，包括以下步骤：
（1）按照重量百分比取联合法赤泥28%、钢渣23%、煤矸石18%、电石渣8%、锅炉渣12%、石英砂3%、以及10%氢氧化钠溶液8%备用；
（2）将钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒，然后再分别放入球磨机中球磨，使钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣的颗粒粒径在0.5-1mm之间。
（3）将步骤（2）经过球磨后的钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣以及步骤（1）取的联合法赤泥、石英砂和氢氧化钠溶液混合均匀，并浸润0.5h，得到混合物料；
（4）将步骤（3）得到的混合物料加入模具内，在20MPa压力下压制成型；脱模后的样品在干燥箱内150℃条件下干燥3h；
（5）将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～250℃，升温速率为3℃/min；
250℃保温60min；
250～800℃，升温速率为2℃/min；
800℃保温60min；
800～1120℃，升温速率为2℃/min；
1120℃保温120min；
随炉冷却自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种陶瓷吸音材料，其特征在于：由以下重量百分比的原料制成：联合法赤泥20～28%、钢渣22～28%、煤矸石13～18%、电石渣8～12%、锅炉渣8～12%、石英砂3～8%以及10%的氢氧化钠溶液8～15%。
2.根据权利要求1所述的陶瓷吸音材料，其特征在于：由以下重量百分比的原料制成：联合法赤泥25%、钢渣26%、煤矸石15%、电石渣10%、锅炉渣10%、石英砂5%以及10%的氢氧化钠溶液12%。
3. 根据权利要求1所述的陶瓷吸音材料，其特征在于：所述钢渣主要组成为SiO2 16～20%、Fe2O3 124～20%、Al2O3 6～12%、MgO 5～8%、CaO 40～45%、Na2O 0.2～0.5%和K2O 0.1～0.5%。
4. 根据权利要求1所述的陶瓷吸音材料，其特征在于：所述煤矸石的主要组成为C 15～25%、SiO2 42～50%、Al2O3 20～28%、CaO 5～10%、Fe2O3 5～10%、Na2O 2～3%、K2O 5～8%和MgO 1～3%。
5. 根据权利要求1所述的陶瓷吸音材料，其特征在于：所述电石渣的主要组成为CaO90～95%、SiO2 3～8%、Fe2O3 1～4%、Al2O3 2～5%和C 2～4%。
6. 根据权利要求1所述的陶瓷吸音材料，其特征在于：所述赤泥的主要组成为CaO 45～48%、SiO2 20～23%、Fe2O3 6～8%、Al2O3 5～8%、Na2O 2.5～3%和K2O 1～1.8%。
7.如权利要求1-6中任一项所述的陶瓷吸音材料的制备方法，其特征在于包括：
（1）按照重量百分比取联合法赤泥23～28%、钢渣23～28%、煤矸石13～18%、电石渣8～12%、锅炉渣8～12%、石英砂3～8%、以及10%氢氧化钠溶液8～12%备用；（2）将钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒，然后再分别放入球磨机中球磨，使钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣的颗粒粒径在0.5-1mm之间；（3）将步骤（2）经过球磨后的钢渣、煤矸石、电石渣和锅炉渣以及步骤（1）取的联合法赤泥、石英砂和氢氧化钠溶液混合均匀，并浸润0.5h，得到混合物料；（4）将步骤（3）得到的混合物料加入模具内，在20MPa压力下压制成型；脱模后的样品在干燥箱内180℃条件下干燥3h；（5）将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：20～260℃，升温速率为3℃/min；250℃保温60min；250～800℃，升温速率为2℃/min；800℃保温60min；800～1120℃，升温速率为2℃/min；1150℃保温120min；随炉冷却自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
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