CN109502981A - 金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板及其制备方法 - Google Patents
金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板及其制备方法。本发明提供的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，包括：发泡陶瓷材料，发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：50～70％金尾矿、10％～40％花岗岩尾矿、5％～20％长石浮选泥、5％～20％增塑剂、2％～5％助熔剂、0.1％～1％发泡剂以及0.1％～0.6％第一减水剂。本发明采用金尾矿、花岗岩和长石浮选泥作为主要原料，通过原料合理搭配，充分利用花岗岩和长石浮选泥中的钾、钠长石作为助熔剂降低金尾矿熔融温度，有效降低了发泡陶瓷复合板的烧成温度。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料和建筑节能技术领域，尤其涉及一种基于金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板及其方法。
背景技术
金尾矿为提纯金属产生的固体废弃物，主要含有SiO2、Al2O3、碱金属和碱土金属氧化物，同时伴随有大量重金属元素和硫化物等有害物质，颗粒粒径小，堆密度高。
花岗岩是一种深成酸性火成岩，二氧化硅含量高，主要由石英、长石和少量云母等矿物组成，具有不易风化、硬度高和耐磨损的特点，广泛用于建筑装饰、地面石料及雕刻用材等领域。
黄金尾矿排放量大，中国每年在黄金选冶过程中产生超过5000万吨的固体废弃物，并且废弃物数量逐年递增，这些固体废弃物主要是选矿产生的尾矿和冶炼后的氰渣。我国花岗岩矿产资源丰富，花岗岩的广泛应用，导致越来越多花岗岩切削、加工过程中废渣、碎石的产生，大量废石渣堆积，不仅污染环境，而且浪费资源。由于不能及时有效处理这些废弃物，所以废弃物的存放成了一个亟需解决的问题。
现有中国发明专利CN 106542843A(发明名称：一种利用固体废弃物制备轻质保温墙体材料的方法)公开了一种利用铜尾矿、金尾矿、铬矿渣制备发泡陶瓷保温板的方法，该方法采用布粉工艺制备的发泡陶瓷体积密度 150～400kg/m3之间，导热系数0.05～0.12/(m·k)，抗压强度0.8～9MPa。
中国发明专利CN106699109A(发明名称：基于页岩和铜尾矿为主料的发泡陶瓷复合板及其生产方法)公开了一种利用利用页岩和铜尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的方法，该方法采用二次布料一次成型，复合装饰工艺，无垫板裸烧发泡烧成技术制备发泡陶瓷复合板。
中国发明专利CN106187274A(一种表明具有不规则颗粒状凸起的轻质瓷砖及其制备方法)公布了一种利用抛光废渣制备轻质瓷砖的方法。该方法采用一次成型，复合装饰工艺制备的轻质瓷砖的体积密度为1440～1570 kg/m3。
由于自带饰面辊道窑无垫板烧结节能节材，目前利用固体废弃物制备的发泡陶瓷复合板在发泡陶瓷和饰面层之间增设过渡层，采用二次布料工艺，工艺复杂且制作成本较高，同时大宗固体废弃物譬如金尾矿、花岗岩尾矿和长石浮选泥等又得不到资源化利用，这些不仅制约发泡陶瓷复合板的应用和发展，也制约保温装饰材料和冶金行业的发展。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板及其制备方法。
根据本发明的一个方面，提供一种金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，包括：发泡陶瓷材料，发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：
可选择地，包括：发泡陶瓷材料、装饰釉料和耐火底浆。
发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：
装饰釉料组分原料质量百分组成包括：
耐火底浆组分原料质量百分组成包括：
羧甲基纤维素钠 0.4％～1.2％，
耐火骨料 90％～96％，
高岭土 4％～8％。
可选择地，发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：
装饰釉料组分原料质量百分组成包括：
耐火底浆组分原料质量百分组成包括：
羧甲基纤维素钠 0.5％～1.0％
耐火骨料 92％～95％
高岭土 5％～7.5％。
可选择地，发泡陶瓷材料中的增塑剂为星子高岭土、球黏土、黑泥中的一种或二种以上混合物。助熔剂为三氧化二铁、氧化钙、碳化钠中的一种或几种。发泡剂为黑碳化硅、碳酸钙中的一种或两种。第一减水剂为偏硅酸钠、腐质酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种。
可选择地，装饰釉料中的色料为钒锆蓝、镨黄、铁红中的一种或几种。第二减水剂为偏硅酸钠、腐质酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种。
可选择地，耐火底浆中的耐火骨料为白刚玉、棕刚玉、氧化铝中的一种或二种以上混合物。
根据本发明的另一个方面，提供一种金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的制备方法，包括如下步骤：(1)称料：按照质量百分比组成分别称量发泡陶瓷材料、装饰釉料和耐火底浆。(2)原料球磨：采湿法球磨加工发泡陶瓷材料和装饰釉料，机械搅拌加工耐火底浆。(3)喷雾干燥：将发泡陶瓷材料泥浆经喷雾干燥制备成含水率在8.5％-9.5％，粒度为30～100目的发泡陶瓷粉料，将发泡陶瓷粉料储存于密闭料仓内陈腐均化48小时以上。(4)干压成型：将陈腐均化后的发泡陶瓷材料粉料干压成坯体，坯体厚度设定为30～50毫米，成型制度和压力根据坯体的尺寸和产量设定。(5)干燥：将坯体置于干燥辊道窑内干燥，干燥周期设定为80～240分钟，干燥温度设定为220摄氏度以下，干燥后坯体含水率低于0.5％。(6)装饰：采用流浆施釉工艺在干燥的坯体上进行施釉处理，在施釉后的胚体底部涂布耐火底浆。 (7)烧成：将胚体置入辊道窑炉内发泡烧成。(8)冷加工：将烧成后的产品冷加工后分色、分级、包装入库。
可选择地，将发泡陶瓷材料和装饰釉料；用湿法球磨加工发泡陶瓷材料和装饰釉料，步骤(2)中机械搅拌加工耐火底浆步骤如下：将羧甲基纤维素钠溶解于水中，再加入高岭土并搅拌均匀，最后加入耐火骨料继续搅拌至均匀制得耐火底浆。
可选择地，步骤(6)胚体上的施釉厚度为1～2毫米，耐火底浆涂覆厚度为0.5～1毫米。
可选择地，步骤(7)中采用无垫板裸体发泡烧成，烧成温度设定为 1150～1200摄氏度，保温30～60分钟。
本发明的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，包括：发泡陶瓷材料，发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：金尾矿50～70％，花岗岩尾矿10％～40％，长石浮选泥5％～20％，增塑剂5％～20％，助熔剂2％～5％，发泡剂0.1％～1％，第一减水剂0.1％～0.6％。
其中，金尾矿呈碱性(PH>10)，尾矿中二氧化硅、氧化钙含量较高，同时含有一定量的氧化铁、氧化镁、氧化铝以及少量金、银、铜、铅、锌等贵金属重金属元素。花岗岩尾矿的二氧化硅含量高，主要由石英、长石和少量云母等矿物组成，具有不易风化、硬度高和耐磨损的特点，但是花岗岩未了是一种深成酸性火成岩。本发明以金尾矿与花岗岩尾矿作为主料，金尾矿的碱性能够中和花岗岩尾矿的酸性，又添加了长石浮选泥，进一步增加发泡陶瓷复合板的硬度。
本发明中选用长石浮选泥作为发泡陶瓷材料组分之一，长石浮选泥以长石为原料，通过磨矿-脱泥-磁选-反浮选工艺制成。长石中的泥包括原生泥质矿物与磨矿后的次生泥，通常在泥质矿物中的铁含量较高，为此脱泥环节可以及早去除大量的铁质矿物，也可降低磁选设备的压力，并且在进入浮选后可有效降低药剂的消耗量。次生泥的含量与磨矿细度息息相关，磨矿细度越细，次生泥则越多，最终长石精矿产率则较低，磨矿细度过粗，会导致部分铁质矿物不能解离，无法有效去除。选用长石浮选泥制备发泡陶瓷复合板能够降低发泡陶瓷复合板的烧成温度。发泡剂作为发泡陶瓷材料组分的重要组分之一，综合发泡陶瓷材料的密度、孔隙率与发泡陶瓷的硬度，选择黑碳化硅、碳酸钙中的一种或两种作为发泡剂是，在此条件下，制备得到的发泡陶瓷材料具有较高孔隙率的同时具有良好的硬度。
优选地，本发明的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，包括：发泡陶瓷材料、装饰釉料和耐火底浆。优选地，发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：金尾矿52～68％，花岗岩尾矿12％～39％，长石浮选泥6％～18％，增塑剂7％～18％，助熔剂2.8％～4.2％，发泡剂0.3％～0.7％，第一减水剂 0.25％～0.45％。装饰釉料组分原料质量百分组成包括：钾长石粉50％～70％，高领土10％～30％，烧滑石5％～15％，熔块5～10％，色料1％～5％，第二减水剂0.1％～0.6％。耐火底浆组分原料质量百分组成包括：羧甲基纤维素钠 0.4％～1.2％，耐火骨料90％～96％，高岭土4％～8％。
其中，装饰釉料通过对长石、高岭土和烧滑石添加量的精确计算，将装饰釉料的SiO2/Al2O3重量比控制在3～3.5之间，使装饰釉料与发泡陶瓷材料的热膨胀系数控制在一个合理范围之内，防止发泡陶瓷与釉在结合处出现开裂。
本发明的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的制备方法，主要包括称料、原料球磨、喷雾干燥、干压成型、干燥、装饰、烧成、冷加工几个部分。
称料：按照质量百分比组成分别称量发泡陶瓷材料、装饰釉料和耐火底浆。
原料球磨：采湿法球磨加工发泡陶瓷材料和装饰釉料，机械搅拌加工耐火底浆，其中，机械搅拌加工耐火底浆步骤如下：将羧甲基纤维素钠溶解于水中，再加入高岭土并搅拌均匀，最后加入耐火骨料继续搅拌至均匀制得耐火底浆。
喷雾干燥：将发泡陶瓷材料泥浆经喷雾干燥制备成含水率在8.5％-9.5％，粒度为30～100目的发泡陶瓷粉料，优选地，将发泡陶瓷材料泥浆经喷雾干燥制备成含水率在8.8％-9.2％，粒度为50～70目的发泡陶瓷粉料，将发泡陶瓷粉料储存于密闭料仓内陈腐均化48小时以上，优选地，将发泡陶瓷粉料储存于密闭料仓内陈腐均化48-72小时。
干压成型：将陈腐均化后的发泡陶瓷材料粉料干压成坯体，坯体厚度设定为30～50毫米，优选地，胚体厚度设定为35-45毫米。其中，成型制度和压力根据坯体的尺寸和产量设定。
干燥：将坯体置于干燥辊道窑内干燥，干燥周期设定为80～240分钟，干燥温度设定为220摄氏度以下，优选地，干燥周期设定为120～180分钟，干燥温度设定为180-220摄氏度，干燥后坯体含水率低于0.5％，优选地，干燥后的胚体含水量为0.2-0.4％。
装饰：采用流浆施釉工艺在干燥的坯体上进行施釉处理，施釉厚度为1～2 毫米，在施釉后的胚体底部涂布耐火底浆，耐火底浆涂覆厚度为0.5～1毫米。
烧成：将胚体置入辊道窑炉内发泡烧成，采用无垫板裸体发泡烧成，烧成温度设定为1150～1200摄氏度，保温30～60分钟。
冷加工：将烧成后的产品通过切割、磨边、倒角、开槽等冷加工处理，冷加工处理后的产品分色、分级、包装入库。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用金尾矿、花岗岩和长石浮选泥作为主要原料，通过原料合理搭配，充分利用花岗岩和长石浮选泥中的钾、钠长石作为助熔剂降低金尾矿熔融温度，有效将发泡陶瓷复合板的烧成温度降低5～15℃。
2、本发明采用在发泡陶瓷坯体直接施釉工艺，通过调控釉料配方，克服了釉料与发泡陶瓷相互作用而形成各种缺陷，取消发泡陶瓷与釉料之间的过渡层，简化了发泡陶瓷复合板的生产工艺。
3、本发明通过在发泡陶瓷坯体底部涂覆耐火底浆，有效解决发泡陶瓷复合板生产过程中易变形，实现无垫板裸体发泡烧成工艺，通过节能节材，进一步降低发泡陶瓷复合板的制造成本。
4、本发明的发泡陶瓷复合板体积密度为280-400kg/m3，抗压强度≧ 3.5MPa，抗折强度≧1.5MPa，导热系数≦0.14W/(m·K)，吸水率≦1.0％。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明制备得到的金尾矿和花岗岩为主料的发泡陶瓷复合板。
图2为本发明的发泡陶瓷复合板的内部发泡气孔结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征向量可以相互任意组合。
本发明的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的制备方法，包括如下步骤：
S1称料：按照质量百分比组成分别称量发泡陶瓷材料、装饰釉料和耐火底浆。
S2原料球磨：采湿法球磨加工发泡陶瓷材料和装饰釉料，机械搅拌加工耐火底浆，搅拌转速设定为400～800转/分钟，搅拌时间设定为10～30min；机械搅拌加工耐火底浆步骤如下：将羧甲基纤维素钠溶解于水中，再加入高岭土并搅拌均匀，最后加入耐火骨料继续搅拌至均匀制得耐火底浆。
S3喷雾干燥：将发泡陶瓷材料泥浆经喷雾干燥制备成含水率在 8.5％-9.5％，粒度为30～100目的发泡陶瓷粉料，将发泡陶瓷粉料储存于密闭料仓内陈腐均化48小时以上。
S4干压成型：将陈腐均化后的发泡陶瓷材料粉料干压成坯体，坯体厚度设定为30～50毫米，成型制度和压力根据坯体的尺寸和产量设定。
S5干燥：将坯体置于干燥辊道窑内干燥，干燥周期设定为80～240分钟，干燥温度设定为220摄氏度以下，干燥后坯体含水率低于0.5％。
S6装饰：采用流浆施釉工艺在干燥的坯体上进行施釉处理，胚体上的施釉厚度为1～2毫米，在施釉后的胚体底部涂布耐火底，耐火底浆涂覆厚度为 0.5～1毫米。
S7烧成：将胚体置入辊道窑炉内发泡烧成，采用无垫板裸体发泡烧成，烧成温度设定为1150～1200摄氏度，保温30～60分钟。
S8冷加工：将烧成后的产品通过切割、磨边、倒角、开槽等冷处理，冷加工后后的产品经分色、分级、包装入库。
如图1示出了上述制备方法制备得到的发泡陶瓷复合板，图2示出了上述制备方法制备得到的发泡陶瓷复合板的内部发泡气孔结构。根据图1、图2可以看出，本发明制备得到的发泡陶瓷复合板孔隙排列均匀致密。
下面列出金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的具体实施例：
实施例
表1示出了本发明金尾矿和花岗岩尾矿为主料制备发泡陶瓷复合板中各组分具体含量的部分实施例。需要指出的是，本发明的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的各组分具体含量并不局限于表1中数据。
表1a本发明的发泡陶瓷复合板中发泡陶瓷材料的组份
表1b本发明的发泡陶瓷复合板中装饰釉料的组份
表1c本发明的发泡陶瓷复合板中耐火底浆的组份
对比测试例
对实施例1-8制品的性能进行了测试。同时针对现有技术中的发泡陶瓷复合板制品性能数据进行了对比，具体如表3所示。
表3制品性能测试及对比结果
其中，对比例1中所选用的发泡陶瓷材料为：以珍珠岩为原料制备40mm 厚发泡陶瓷保温装饰板，信阳科美新型材料有限公司生产。
对比例2中所选用的发泡陶瓷材料为：以珍珠岩为原料制备40mm厚发泡陶瓷保温装饰板，中正节能科技有限公司生产。
根据表1a-3可以看出，本发明制备得到的发泡陶瓷复合板与目前现有的发泡陶瓷板相比，本发明的发泡陶瓷复合板在维持体积密度与现有的发泡陶瓷材料差不多的情况下，平均抗拉强度达到6.9MPa，比对比例1的发泡陶瓷保温装饰板提高抗拉强度5.1MPa，比对比例2的发泡陶瓷保温装饰板提高抗拉强度4.56MPa。本发明的发泡陶瓷复合板平均抗折强度达到2.86MPa，比对比文件1的发泡陶瓷保温装饰板提高抗折强度1.06MPa，比对比文件1的发泡陶瓷保温装饰板提高抗折强度1.06MPa。本发明提供的发泡陶瓷复合板在导热性，吸水性方面也得到了很大提升。
综上所述，可以看出本发明提供的以金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板通过对原料的组分与配比进行选择，以及加工工工艺的合理设计，将发泡陶瓷复合板的烧成温度降低5～15℃，制备得到的泡陶瓷复合板体积密度为280-400kg/m3，抗压强度≧3.5MPa，抗折强度≧1.5MPa，导热系数≦ 0.14W/(m·K)，吸水率≦1.0％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，其特征在于，包括：发泡陶瓷材料，所述发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：
2.如权利要求1所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，其特征在于，包括：发泡陶瓷材料、装饰釉料和耐火底浆，
所述发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：
所述装饰釉料组分原料质量百分组成包括：
所述耐火底浆组分原料质量百分组成包括：
羧甲基纤维素钠 0.4％～1.2％，
耐火骨料 90％～96％，
高岭土 4％～8％。
3.如权利要求2所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，其特征在于，
所述发泡陶瓷材料组分原料质量百分组成包括：
所述装饰釉料组分原料质量百分组成包括：
所述耐火底浆组分原料质量百分组成包括：
羧甲基纤维素钠 0.5％～1.0％
耐火骨料 92％～95％
高岭土 5％～7.5％。
4.如权利要求2所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，其特征在于，所述发泡陶瓷材料中的增塑剂为星子高岭土、球黏土、黑泥中的一种或二种以上混合物；助熔剂为三氧化二铁、氧化钙、碳化钠中的一种或几种；发泡剂为黑碳化硅、碳酸钙中的一种或两种；第一减水剂为偏硅酸钠、腐质酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种。
5.如权利要求2所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，其特征在于，所述装饰釉料中的所述色料为钒锆蓝、镨黄、铁红中的一种或几种；第二减水剂为偏硅酸钠、腐质酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种。
6.如权利要求2所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板，其特征在于，耐火底浆中的所述耐火骨料为白刚玉、棕刚玉、氧化铝中的一种或二种以上混合物。
7.如权利要求1-6中任一项所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称料：按照质量百分比组成分别称量发泡陶瓷材料、装饰釉料和耐火底浆；
(2)原料球磨：采湿法球磨加工发泡陶瓷材料和装饰釉料，机械搅拌加工耐火底浆；
(3)喷雾干燥：将发泡陶瓷材料泥浆经喷雾干燥制备成含水率在8.5％-9.5％，粒度为30～100目的发泡陶瓷粉料，将发泡陶瓷粉料储存于密闭料仓内陈腐均化48小时以上；
(4)干压成型：将陈腐均化后的发泡陶瓷材料粉料干压成坯体，坯体厚度设定为30～50毫米，成型制度和压力根据坯体的尺寸和产量设定；
(5)干燥：将坯体置于干燥辊道窑内干燥，干燥周期设定为80～240分钟，干燥温度设定为220摄氏度以下，干燥后坯体含水率低于0.5％；
(6)装饰：采用流浆施釉工艺在干燥的坯体上进行施釉处理，在施釉后的胚体底部涂布耐火底浆；
(7)烧成：将胚体置入辊道窑炉内发泡烧成；
(8)冷加工：将烧成后的产品冷加工后分色、分级、包装入库。
8.如权利要求7所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的制备方法，其特征在于，将发泡陶瓷材料和装饰釉料；用湿法球磨加工发泡陶瓷材料和装饰釉料，步骤(2)中机械搅拌加工耐火底浆步骤如下：将所述羧甲基纤维素钠溶解于水中，再加入高岭土并搅拌均匀，最后加入耐火骨料继续搅拌至均匀制得耐火底浆。
9.如权利要求7所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述胚体上的施釉厚度为1～2毫米，所述耐火底浆涂覆厚度为0.5～1毫米。
10.如权利要求7所述的金尾矿和花岗岩尾矿为主料的发泡陶瓷复合板的制备方法，其特征在于，步骤(7)中采用无垫板裸体发泡烧成，烧成温度设定为1150～1200摄氏度，保温30～60分钟。
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Denomination of invention: Foam ceramic composite board with gold tailings and granite tailings as the main materials and its preparation method Granted publication date: 20211102 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Laiwu Branch Pledgor: Shandong shengshida Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980022848 |