CN109534849A - 一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发泡陶瓷保温板的制备方法。一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)原料破碎；(2)原料配比：按各原料所占重量百分数为：黄金尾矿45～80％，石英5～20％，高岭土5～20％，高温熔剂10～30％，称取金尾矿、石英、高岭土、高温熔剂；按碳化硅粉外加0.2～0.3wt％，称取碳化硅粉；(3)原料混合及坯料制备：混料，得到混合料；再加入水、粘结剂、分散剂，制得含水率在5～6％的坯料，备用；(4)坯体成型；(5)坯体干燥；(6)坯体烧成：经1220～1300℃烧成，烧制时间10～13h，制得发泡陶瓷保温板。该方法黄金尾矿利用率可达80wt％，制备的发泡陶瓷保温板具有孔径尺寸小、质量轻、强度高、闭气孔率高、保温隔热和防火性能好的优点。

Description

一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法
技术领域
本发明涉及一种发泡陶瓷保温板的制备方法，属于绿色建筑材料和隔热材料领域。
背景技术
黄金尾矿是金矿提纯后所排出的废渣，大量堆放不仅占用土地，也对生态环境造成较严重的污染。目前，有学者探索利用黄金尾矿制备耐火砖和蒸压砖。如，中国发明专利《一种耐火砖及其制备方法》(CN 105254314 A)公布了一种以黄金尾矿、煤矸石、粉煤灰等废弃料为原料制备耐火砖的方法；《利用黄金尾砂生产蒸压砖》一文介绍了以黄金尾砂和生石灰为主要原料制备蒸压砖。
发泡陶瓷保温板是以各种粘土矿物或固体废弃物为主要原料，引入无机或有机发泡剂，经高温焙烧而成的高闭气孔率陶瓷材料，具有质量轻、强度高、保温隔热性能好等优点，可广泛用于建筑内外墙保温和隔断等。目前，国内外学者采用高硅尾渣、镍渣、硅铝废渣、铁尾矿、粉煤灰和抛光瓷渣等为原料制备发泡陶瓷。如，中国发明专利《一种利用白泥生产发泡陶瓷防火保温材料的方法》(CN 107032819 A)公布了一种利用高硅尾渣生产发泡陶瓷防火保温材料的制备工艺，烧成温度为1150～1500℃；中国发明专利《一种利用镍渣和生物质粉制备轻质发泡陶瓷的方法》(CN 106187289 A)公布了一种以镍渣和硅铝废渣等为主要原料制备轻质发泡陶瓷的方法；中国发明专利《一种铁尾矿基轻质保温发泡陶瓷材料的制备》(CN 106588081 A)公布了一种以铁尾矿和瓷石等为主要制备轻质保温发泡陶瓷的制备方法，烧成温度为1170～1195℃；巴西学者在《Characterization of cellularceramics made by porcelain tile residues》一文中介绍了以抛光瓷渣为主要原料制备发泡陶瓷的方法，烧成温度为1200℃。中国发明专利《一种孔隙率高、孔分布均匀的发泡陶瓷板材及其制备方法》(CN 105399438 A)公布了一种以粉煤灰、硅藻土和发泡剂等为主要原料制备发泡陶瓷板材的方法，烧成温度为1120～1160℃。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，该方法制备的发泡陶瓷保温板具有质量轻、强度高、闭气孔率高、保温隔热和防火性能好的优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是，一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)原料破碎：将黄金尾矿、石英、高岭土、高温熔剂、碳化硅粉等原料分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后将原料分别用球磨机研磨4～12h，过250目筛，备用；
(2)原料配比：按步骤(1)得到的各原料所占重量百分数为：黄金尾矿45～80％，石英5～20％，高岭土5～20％，高温熔剂10～30％，称取金尾矿、石英、高岭土、高温熔剂；按碳化硅粉外加0.2～0.3wt％(即碳化硅粉加入量为步骤(1)得到的黄金尾矿、石英、高岭土和高温熔剂总质量的0.2～0.3％)，称取碳化硅粉；
(3)原料混合及坯料制备：将步骤(2)称取的黄金尾矿、石英、高岭土、高温熔剂和碳化硅粉用球磨机混料4～8h，得到混合料；
按混合料、水所占重量百分数为：混合料60％～70％、水30％～40％，选取水；按粘结剂的添加量为混合料质量的2～4％，选取粘结剂；分散剂的添加量为混合料质量的1～3％，选取分散剂；
再加入水、粘结剂、分散剂，球磨制备得到料浆，料浆250目筛余小于0.5％；将料浆送入喷雾造粒干燥机中进行喷雾造粒，制得含水率在5～6wt％的坯料，备用；
(4)坯体成型：取坯料(粒径为0.5mm左右的坯料)装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷坯体，压砖机的成型压力为20～30MPa；
(5)坯体干燥：将发泡陶瓷坯体在90～110℃环境下干燥10～12h，得到干燥好的坯体；
(6)坯体烧成：将干燥好的坯体平放入耐高温的凹形匣钵中，放入辊道窑内，经1220～1300℃烧成，烧制时间10～13h，制得发泡陶瓷保温板。
所述黄金尾矿的化学成分的重量百分比：SiO2：70～75％；Al2O3：12～16％；Fe2O3：1～2％；TiO2：0～1％；CaO：0～1％；MgO：0～1％；K2O：4～6％；Na2O：2～4％；烧失量：1～2％。
步骤(1)中高温熔剂是钾长石、钠长石中的任意一种或两者的任意比例混合物。
步骤(3)中所述粘结剂为聚乙烯醇；所述分散剂为三聚磷酸钠。
步骤(6)中所述辊道窑烧成条件：升温速率为3～4℃/min，100℃和200℃各保温60min，300℃保温30min，1000℃保温20min，最高烧成温度点保温80min。
按GB/T 5486-2008《无机硬质绝热制品试验方法》测试，本发明所得发泡陶瓷保温板的容重≤400kg/m3，闭气孔率≥70％，抗压强度≥6MPa，平均孔径0.5mm,导热系数≤0.035W/(m·K)，满足GB/T 33500-2017《外墙外保温泡沫陶瓷》对隔热保温材料的要求。
本发明的有益效果在于：
(1)黄金尾矿利用率高。本发明以固体废弃物黄金尾矿为主要原料制备发泡陶瓷，添加量可达80wt％，实现了黄金尾矿的回收利用，为黄金尾矿的回收再利用开辟了新的渠道，有助于解决因其大量堆积而造成的危害环境问题，具有重要的环保意义；
(2)隔热保温性能好，强度高。本发明制备的发泡陶瓷保温板内部结构为微小孤立的闭气孔且分布均匀，闭气孔率达到75％，从而使产品的导热系数≤0.035W/(m·K)，隔热保温性能良好；同时进行了孔壁结构设计，使产品具有高强度。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的发泡陶瓷保温板(断面)照片。
图2为本发明实施例1所制备发泡陶瓷保温板的断面SEM形貌图，样品中气孔均为孤立闭气孔，孔径大小均一，平均孔径0.5mm。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，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。
下述实施例中：所述黄金尾矿的化学成分的重量百分比：SiO2：70～75％；Al2O3：12～16％；Fe2O3：1～2％；TiO2：0～1％；CaO：0～1％；MgO：0～1％；K2O：4～6％；Na2O：2～4％；烧失量：1～2％。
实施例1：
一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，它包括以下步骤：
①原料破碎：将黄金尾砂、石英、高岭土、钾长石、钠长石和碳化硅粉等六种原料分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后将六种原料分别用球磨机研磨8h，过250目筛，备用；
②原料配比：按各原料所占重量百分数为：黄金尾砂55％，石英20％，高岭土5％，钾长石10％，钠长石10％，称取原料；按碳化硅粉外加0.2wt％(即碳化硅粉加入量为黄金尾矿、石英、高岭土和高温熔剂总质量的0.2％)，称取原料；
(3)原料混合及坯料制备：将步骤(2)称取的黄金尾矿、石英、高岭土、钾长石、钠长石和碳化硅粉用球磨机混料6h，得到混合料；
按混合料、水所占重量百分数为：混合料65％、水35％，选取水；按粘结剂(聚乙烯醇)的添加量为混合料质量的3％，选取粘结剂；分散剂(三聚磷酸钠)的添加量为混合料质量的2％，选取分散剂；
再加入水、粘结剂、分散剂，球磨制备得到料浆，料浆250目筛余小于0.5％；将料浆送入喷雾造粒干燥机中进行喷雾造粒，制得含水率在5wt％的坯料，备用；
④坯体成型：取粒径为0.5mm左右的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷坯体，压砖机的成型压力为25MPa；
⑤坯体干燥：将发泡陶瓷坯体在100℃环境下干燥11h；
⑥坯体烧成：将干燥好的坯体平放入耐高温的凹形匣钵中，放入辊道窑内，升温速率为3℃/min，100℃和200℃各保温60min，300℃保温30min，1000℃保温20min，最高烧成温度点保温80min。经1280℃烧成，烧制时间12h，制得发泡陶瓷保温板；
图1为本实施例1所制备的发泡陶瓷保温板(断面)照片。图2为本实施例1所制备发泡陶瓷保温板的断面SEM形貌图，样品中气孔均为孤立闭气孔，孔径大小均一，平均孔径0.5mm。
经测试，本发明的发泡陶瓷保温板(或称发泡陶瓷)吸水率为0.32％，体积密度为385kg/m3，闭气孔率为71.35％，抗压强度为6.86MPa，导热系数为0.034W/(m·K)。说明本发明具有质轻、高强度和优良的隔热保温性能等优点。
实施例2：
一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，它包括以下步骤：
①原料破碎：将黄金尾砂、石英、高岭土、钾长石、钠长石和碳化硅粉等六种原料分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后将六种原料分别用球磨机研磨4h，过250目筛，备用；
②原料配比：按各原料所占重量百分数为：黄金尾砂80％，石英5％，高岭土5％，钾长石5％，钠长石5％，称取原料；按碳化硅粉外加0.2wt％(即碳化硅粉加入量为黄金尾矿、石英、高岭土和高温熔剂总质量的0.2％)，称取原料；
(3)原料混合及坯料制备：将步骤(2)称取的黄金尾矿、石英、高岭土、钾长石、钠长石和碳化硅粉用球磨机混料4h，得到混合料；
按混合料、水所占重量百分数为：混合料70％、水30％，选取水；按粘结剂(聚乙烯醇)的添加量为混合料质量的2％，选取粘结剂；分散剂(三聚磷酸钠)的添加量为混合料质量的1％，选取分散剂；
再加入水、粘结剂、分散剂，球磨制备得到料浆，料浆250目筛余小于0.5％；将料浆送入喷雾造粒干燥机中进行喷雾造粒，制得含水率在5wt％的坯料，备用；
④坯体成型：取粒径为0.5mm左右的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷坯体，压砖机的成型压力为20MPa；
⑤坯体干燥：将发泡陶瓷坯体在90℃环境下干燥10h；
⑥坯体烧成：将干燥好的坯体平放入耐高温的凹形匣钵中，放入辊道窑内，升温速率为3℃/min，100℃和200℃各保温60min，300℃保温30min，1000℃保温20min，最高烧成温度点保温80min。经1300℃烧成，烧制时间13h，制得发泡陶瓷保温板。
经测试，本发明的发泡陶瓷保温板吸水率为0.64％，体积密度为400kg/m3，闭气孔率为70.31％，抗压强度为6.69MPa，导热系数为0.035W/(m·K)。说明本发明具有质轻、高强度和优良的隔热保温性能等优点。
实施例3：
一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，它包括以下步骤：
①原料破碎：将黄金尾砂、石英、高岭土、钾长石、钠长石和碳化硅粉等六种原料分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后将六种原料分别用球磨机研磨12h，过250目筛，备用；
②原料配比：按各原料所占重量百分数为：黄金尾砂45％，石英5％，高岭土20％，钾长石15％，钠长石15％，称取原料；按碳化硅粉外加0.3wt％(即碳化硅粉加入量为黄金尾矿、石英、高岭土和高温熔剂总质量的0.3％)，称取原料；
(3)原料混合及坯料制备：将步骤(2)称取的黄金尾矿、石英、高岭土、高温熔剂和碳化硅粉用球磨机混料8h，得到混合料；
按混合料、水所占重量百分数为：混合料60％、水40％，选取水；按粘结剂(聚乙烯醇)的添加量为混合料质量的4％，选取粘结剂；分散剂(三聚磷酸钠)的添加量为混合料质量的3％，选取分散剂；
再加入水、粘结剂、分散剂，球磨制备得到料浆，料浆250目筛余小于0.5％；将料浆送入喷雾造粒干燥机中进行喷雾造粒，制得含水率在6wt％的坯料，备用；
④坯体成型：取粒径为0.5mm左右的坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷坯体，压砖机的成型压力为30MPa；
⑤坯体干燥：将发泡陶瓷坯体在110℃环境下干燥12h；
⑥坯体烧成：将干燥好的坯体平放入耐高温的凹形匣钵中，放入辊道窑内，升温速率为4℃/min，100℃和200℃各保温60min，300℃保温30min，1000℃保温20min，最高烧成温度点保温80min。经1220℃烧成，烧制时间10h，制得发泡陶瓷保温板。
经测试，本发明的发泡陶瓷保温板吸水率为0.33％，体积密度为350kg/m3，闭气孔率为75.14％，抗压强度为7.39MPa，导热系数为0.035W/(m·K)。说明本发明具有质轻、高强度和优良的隔热保温性能等优点。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (5)

1.一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)原料破碎：将黄金尾矿、石英、高岭土、高温熔剂、碳化硅粉分别破碎至粒径为1mm以下；然后分别用球磨机研磨4～12h，过250目筛，备用；
(2)原料配比：按各原料所占重量百分数为：黄金尾矿45～80％，石英5～20％，高岭土5～20％，高温熔剂10～30％，称取金尾矿、石英、高岭土、高温熔剂；按碳化硅粉外加0.2～0.3wt％，称取碳化硅粉；
(3)原料混合及坯料制备：将步骤(2)称取的黄金尾矿、石英、高岭土、高温熔剂和碳化硅粉用球磨机混料4～8h，得到混合料；
按混合料、水所占重量百分数为：混合料60％～70％、水30％～40％，选取水；按粘结剂的添加量为混合料质量的2～4％，选取粘结剂；分散剂的添加量为混合料质量的1～3％，选取分散剂；
再加入水、粘结剂、分散剂，球磨制备得到料浆，料浆250目筛余小于0.5％；将料浆送入喷雾造粒干燥机中进行喷雾造粒，制得含水率在5～6wt％的坯料，备用；
(4)坯体成型：取坯料装填入钢模，采用液压压砖机双向加压，制成发泡陶瓷坯体，压砖机的成型压力为20～30MPa；
(5)坯体干燥：将发泡陶瓷坯体在90～110℃环境下干燥10～12h，得到干燥好的坯体；
(6)坯体烧成：将干燥好的坯体平放入耐高温的凹形匣钵中，放入辊道窑内，经1220～1300℃烧成，烧制时间10～13h，制得发泡陶瓷保温板。
2.根据权利要求1所述的一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，其特征在于，所述黄金尾矿的化学成分的重量百分比：SiO2：70～75％；Al2O3：12～16％；Fe2O3：1～2％；TiO2：0～1％；CaO：0～1％；MgO：0～1％；K2O：4～6％；Na2O：2～4％；烧失量：1～2％。
3.根据权利要求1所述的一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，其特征在于，步骤(1)中高温熔剂是钾长石、钠长石中的任意一种或两者的任意比例混合物。
4.根据权利要求1所述的一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，其特征在于，步骤(3)中所述粘结剂为聚乙烯醇；所述分散剂为三聚磷酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种利用黄金尾矿制备发泡陶瓷保温板的方法，其特征在于，步骤(6)中所述辊道窑烧成条件：升温速率为3～4℃/min，100℃和200℃各保温60min，300℃保温30min，1000℃保温20min，最高烧成温度点保温80min。
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