CN112341240A - 一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents

一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112341240A
CN112341240A CN202011180928.4A CN202011180928A CN112341240A CN 112341240 A CN112341240 A CN 112341240A CN 202011180928 A CN202011180928 A CN 202011180928A CN 112341240 A CN112341240 A CN 112341240A
Authority
CN
China
Prior art keywords
foamed ceramic
parts
silicon carbide
cordierite
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011180928.4A
Other languages
English (en)
Inventor
朱志超
柯善军
马超
田维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan Oceano Ceramics Co Ltd
Original Assignee
Foshan Oceano Ceramics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan Oceano Ceramics Co Ltd filed Critical Foshan Oceano Ceramics Co Ltd
Priority to CN202011180928.4A priority Critical patent/CN112341240A/zh
Publication of CN112341240A publication Critical patent/CN112341240A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13—Compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13—Compounding ingredients
    • C04B33/131—Inorganic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13—Compounding ingredients
    • C04B33/132—Waste materials; Refuse; Residues
    • C04B33/135—Combustion residues, e.g. fly ash, incineration waste
    • C04B33/1352—Fuel ashes, e.g. fly ash
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C04B2235/3472—Alkali metal alumino-silicates other than clay, e.g. spodumene, alkali feldspars such as albite or orthoclase, micas such as muscovite, zeolites such as natrolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C04B2235/3481—Alkaline earth metal alumino-silicates other than clay, e.g. cordierite, beryl, micas such as margarite, plagioclase feldspars such as anorthite, zeolites such as chabazite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3826—Silicon carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明属建筑陶瓷技术领域，公开了一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用，所述发泡陶瓷主要由粉煤灰、绿泥石、粘土、长石、堇青石、黑碳化硅和发泡剂制得，其中，堇青石的添加，在合成发泡陶瓷的过程中起到高温晶核的作用，引发新晶体的发育，促使高温下堇青石的合成与发育。本发明以固废粉煤灰为基料，以黑碳化硅、直接引入的堇青石和合成堇青石为骨架，并通过绿泥石合成堇青石，制得的发泡陶瓷具有低的热膨胀系数，从而具有更好的耐热冲击性能；可用于制备发泡陶瓷，制得的发泡陶瓷性能稳定，避免了发泡陶瓷在受到瞬间高温直接冲击时，出现层层剥离甚至直接爆裂现象的发生。能满足市场需求，可用于建筑和装修等领域，应用前景好。

Description

一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于建陶瓷技术领域，具体涉及一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术
发泡陶瓷因具有优异的防火阻燃隔热、变形系数小、抗老化性能稳定、生态环保性好等特点，广泛应用于建筑外墙保温，防火隔离带，建筑自保温冷热桥处理等。发泡陶瓷具有非常多的优势，但是也存在一些亟待解决的问题，发泡陶瓷在受到瞬间高温直接冲击时，由于其内部为大量的封闭气孔结构组成，气孔在受热时发生膨胀，达到一定极限值后发泡陶瓷气孔破碎出现层层剥离甚至直接爆裂的现象。
为解决上述问题，目前多采用向发泡陶瓷表面涂覆耐火涂料的方式，发泡陶瓷在烧制后将耐火涂料涂覆在其表面加热固化，但是耐火涂料在受到急热过程极易导致脱落的情况，很难起到较好的保护作用。
发明内容
本发明提出一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了克服上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种低热膨胀的发泡陶瓷，主要由粉煤灰、绿泥石、粘土、长石、堇青石、黑碳化硅和发泡剂制得。
值得说明的是，目前市面上主要有两种碳化硅，黑碳化硅和绿碳化硅，其中，黑碳化硅的烧成温度高，但其在本发明限定的烧成温度范围(1150℃-1250℃)不会出现氧化，且引入至发泡陶瓷可改善发泡陶瓷的强度；另外，本发明所用的发泡剂主要成分包括绿碳化硅，相比较于黑碳化硅而言，其在本发明烧成温度限定范围发生氧化反应，并产生气体从而形成气孔结构，因而在本发明中起到的是发泡剂的作用。
同时，堇青石、碳化硅具有低的热膨胀系数，在所述低热膨胀的发泡陶瓷中引入堇青石和碳化硅，能够有效改善发泡陶瓷的抗热冲击性。具体地，堇青石和黑碳化硅作为骨架，既能降低发泡陶瓷的热膨胀系数，又能提高发泡陶瓷的强度；同时，在整个高温烧成过程中，直接添加的堇青石原料能起到高温晶核的作用，引发新晶体的发育，从而促使高温下绿泥石与粘土发生反应，形成堇青石。
此外，直接引入的堇青石原料，也可以达到降低本发明提出的降低热膨胀系数的效果，但是直接引入的堇青石是属于骨料，它并非直接参与到反应中；然而，若直接在原料中加大量的堇青石，很容易导致各原料在反应过程中形成的液相不足，从而导致气孔不均匀等问题，因而通过内部反应合成的堇青石材料的热膨胀系数更低；同时，绿泥石等中还含有一定量的SiO2及MgO，有利于高温下液相的形成，使得发泡效果更佳。
若直接用滑石等原料合成堇青石时，需要添加一定量的氧化铝，因此需要更高的烧成温度和更多的保温时间，且添加的氧化铝只有部分发生反应，剩下的部分则以刚玉的形式存在，而刚玉的热膨胀系数大，这样，反而会增加产品的热膨胀系数；而绿泥石本身具有粘土的特性，其成分中含有较多的Al2O3，在合成堇青石过程中可与粘土发生反应，可以不需要额外添加氧化铝粉。
作为上述方案的进一步改进，按重量百分比计，所述发泡陶瓷主要由以下原料制得：粉煤灰20-40份、绿泥石10-20份、粘土10-20份、长石20-35份、堇青石1-5份、黑碳化硅10-20份、发泡剂0.25-1份和稳定剂1-3份。
作为上述方案的进一步改进，按重量百分比计，所述粘土的主要化学成分为：SiO247-49％、Al2O3 35-38％、Fe2O3 1-3％、TiO2 0-1％、CaO 0-1％、MgO 0-1％、K2O 2-4％、Na2O0-1％和LOI 8-10％。其中，LOI为烧失量。
作为上述方案的进一步改进，按重量百分比计，所述绿泥石的主要化学成分为：SiO2 35-37％、Al2O3 18-20％、Fe2O3 4.5-6％、TiO2 2-3％、CaO 0-1％、MgO 27-29％、K2O1-2％、Na2O 0-1％和LOI 8-10％。
进一步，按重量百分比计，所述粉煤灰的主要化学成分为：SiO2 55-57％、Al2O329-31％、Fe2O3 3.5-5％、TiO2 1-2％、CaO 1.5-2.5％、MgO 0-1％、K2O 1-2％、Na2O 0-1％和LOI 3-4％。
作为上述方案的进一步改进，所述发泡陶瓷还包括稳定剂，按重量份计为1-3份；优选地，所述稳定剂选自硼酸和/或硼砂。向配方中引入稳定剂后，使得发泡陶瓷在高温烧成过程中形成的孔径结构更加均匀，且体积密度可控。
作为上述方案的进一步改进，30-800℃下，所述发泡陶瓷的热膨胀系数为(3-4.5)K-1*10-6；优选地，30-100℃下，所述发泡陶瓷的热膨胀系数为(2-3.5)K-1*10-6。
作为上述方案的进一步改进，所述发泡剂包括绿碳化硅；优选地，所述发泡剂的粒径为1000-2000目。发泡剂颗粒太粗时，容易形成较大且不均匀的气孔结构，颗粒小时，气孔结构小，体积密度可控范围小。
作为上述方案的进一步改进，所述黑碳化硅粒径为200-400目。黑碳化硅硬度大，颗粒粗在球磨后极易沉降导致分布不均匀。
一种如本发明所述的发泡陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
S1.配料：按所述的发泡陶瓷的配方称取原料，经混合，得到混合料，备用；
S2.球磨：加水球磨，过筛；
S3.喷雾造粒：喷雾造粒，得到喷雾粉料；
S4.布料、烧成：将喷雾粉料布施入耐火模具中刮平，再经烧成，得所述发泡陶瓷。
其中，球磨和过筛时，按混合料：水：球＝(1-1.5)：(0.6-0.8)：(2-3)的质量比加入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；所述步骤S3中所得的喷雾粉料的水分控制在4.5-6wt％；
所述发泡陶瓷的烧成制度为：室温至400℃采用7-10℃/min的升温速率；400至1000℃采用5-8℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃至最高烧成温度采用3-5℃/min的升温速率，保温30-90min；
所述发泡陶瓷的最高烧成温度为1150℃-1250℃。
一种低热膨胀的发泡陶瓷，其主要原料为本发明所述的发泡陶瓷。
本发明所述的低热膨胀的发泡陶瓷在建筑、装修领域中的应用。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用，所述发泡陶瓷主要由粉煤灰、绿泥石、粘土、长石、堇青石、黑碳化硅和发泡剂制得，其中，堇青石的添加，在合成发泡陶瓷的过程中起到高温晶核的作用，引发新晶体的发育，促使高温下堇青石的合成与发育，在一定程度上缓解堇青石合成困难的问题；绿泥石等中还含有一定量的SiO2及MgO，有利于高温下液相的形成，使得发泡陶瓷的发泡效果更佳。本发明以固废粉煤灰为基料，以黑碳化硅、直接引入的堇青石和合成堇青石为骨架，并通过绿泥石合成堇青石，制得的发泡陶瓷具有低的热膨胀系数，从而具有更好的耐热冲击性能；可用于制备发泡陶瓷，制得的发泡陶瓷性能稳定，避免了发泡陶瓷在受到瞬间高温直接冲击时，出现层层剥离甚至直接爆裂现象的发生。能满足市场需求，可用于建筑和装修等领域，应用前景好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只适用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明所作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时，下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或提取方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或提取方法。
实施例1
一种低热膨胀的发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰30份，绿泥石15份，粘土10份，长石27份，堇青石3份，黑碳化硅15份，绿碳化硅0.5份1500目碳化硅，稳定剂1份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1200℃，烧成过程为：
室温-400℃采用10℃/min的升温速率；400-1000℃采用6℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用5℃/min的升温速率，保温90min。
实施例2
一种低热膨胀的发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰35份，绿泥石10份，粘土15份，长石25份，堇青石3份，黑碳化硅12份，绿碳化硅0.5份1500目碳化硅，稳定剂2份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1200℃，烧成过程为：
室温-400℃采用8℃/min的升温速率；400-1000℃采用6℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用4℃/min的升温速率，保温60min。
实施例3
一种低热膨胀的发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰25份，绿泥石15份，粘土15份，长石30份，堇青石5份，黑碳化硅10份，绿碳化硅0.25份1500目碳化硅，稳定剂3份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1250℃，烧成过程为：
室温-400℃采用7℃/min的升温速率；400-1000℃采用5℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用3℃/min的升温速率，保温40min。
实施例4
一种低热膨胀的发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰30份，绿泥石15份，粘土15份，长石25份，堇青石3份，黑碳化硅12，绿碳化硅1份1500目碳化硅，稳定剂2份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1200℃，烧成过程为：
室温-400℃采用8℃/min的升温速率；400-1000℃采用6℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用4℃/min的升温速率，保温60min。
实施例5
一种低热膨胀的发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰30份，绿泥石15份，粘土15份，长石20份，堇青石5份，黑碳化硅15份，绿碳化硅0.5份2000目碳化硅，稳定剂2份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1150℃，烧成过程为：
室温-400℃采用7℃/min的升温速率；400-1000℃采用5℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用3℃/min的升温速率，保温60min。
实施例6
一种低热膨胀的发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰30份，绿泥石15份，粘土15份，长石20份，堇青石5份，黑碳化硅15份，绿碳化硅0.5份1000目碳化硅，稳定剂1份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1250℃，烧成过程为：
室温-400℃采用7℃/min的升温速率；400-1000℃采用5℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用3℃/min的升温速率，保温60min。
对比例1(不添加黑碳化硅)
一种发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰40份，绿泥石15份，粘土15份，长石25份，堇青石5份，绿碳化硅0.5份2000目碳化硅，稳定剂2份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1200℃，烧成过程为：
室温-400℃采用7℃/min的升温速率；400-1000℃采用5℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用3℃/min的升温速率，保温60min。
对比例2(未添加黑碳化硅、堇青石及绿泥石)
一种低热膨胀的发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰40份，粘土15份，长石35份，滑石10份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1200℃，烧成过程为：
室温-400℃采用7℃/min的升温速率；400-1000℃采用5℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用3℃/min的升温速率，保温60min。
对比例3(引入滑石和氧化铝，用于合成堇青石)
一种发泡陶瓷，按重量份数计包括：粉煤灰40份，粘土15份，长石25份，滑石15份，氧化铝粉10份，绿碳化硅0.5份2000目碳化硅，稳定剂2份。
制备方法：
S1.配料：将发泡陶瓷各配方料称取好，加入到球磨罐中；
S2.球磨：按原料：水：球＝1：0.6：2比例入球磨罐进行球磨，并过200目筛网；
S3.喷雾造粒：将球磨好的原料进行喷雾造粒，喷雾造粒水分控制在4.5-6％之间，粒径控制在20-80目≥85％；
S4.布料、烧成：通过粉料堆积法将喷雾粉料布施入装有耐火棉的耐火模具中刮平，放入窑炉进行烧成，最高烧成温度为1250℃，烧成过程为：
室温-400℃采用7℃/min的升温速率；400-1000℃采用5℃/min的升温速率，在1000℃保温60min；1000℃-最高烧成温度采用3℃/min的升温速率，保温60min。
向配方中引入滑石和氧化铝，用于合成堇青石，在1250℃下烧成得到发泡陶瓷，发现所得发泡陶瓷的气孔孔径较大，但是孔隙率较低，其体积密度也比较大，达到695Kg/m3。
产品性能测试
取实施例1-6成品和对比例1-5分别所得的发泡陶瓷分别进行相关性能测试，测试结果如下表1所示。
表1性能测试结果
Figure BDA0002750146570000081
从表1中可以看到，影响发泡陶瓷的体积密度主要有孔隙率、孔径结构大小，而孔隙率、孔径大小主要由烧成温度、保温时间及发泡剂用量，若烧成温度高、保温时间长，则发泡陶瓷的体积密度相对较大，发泡剂用量大，其体积密度相对小。在孔隙率低、孔径结构小其强度较大时，引入的黑碳化硅可以改善发泡陶瓷的强度。
表1中，实施例4发泡剂用量高，制备的发泡陶瓷孔隙率大，孔径结构较大，因此其体积密度比较低；实施例6烧成温度高，制备出的发泡陶瓷孔径大，体积密度低，强度也就相对较低；实施例3虽然烧成温度比较高，但是其添加的发泡剂用量少，所以其烧制的发泡陶瓷孔隙率、孔径大小相对并不大，因此其体积密度较大且强度较高。
同时，发泡陶瓷的热膨胀系数主要取决于其所含的碳化硅和堇青石的量，堇青石含量主要取决于直接引入的堇青石、绿泥石的含量以及烧成温度，直接引入的堇青石含量高热膨胀系数低，绿泥石含量高、烧成温度高，则合成更加充分，合成堇青石越多，其热膨胀系数越低，所以实施例1、3、5、6热膨胀系数低，实施例2和4热膨胀系数偏高一点。对比例1未添加碳化硅，因此其强度偏低、热膨胀系数偏高。对比例2未引入堇青石和碳化硅，其热膨胀系数高。对比例3利用滑石合成堇青石，只能合成非常少量的堇青石，因此其热膨胀系数降低得并不明显，因而证明了较滑石而言，绿泥石在合成堇青石时具有非常大的优势。
对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种低热膨胀的发泡陶瓷，其特征在于，主要由粉煤灰、绿泥石、粘土、长石、堇青石、黑碳化硅和发泡剂制得。
2.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，按重量百分比计主要由以下原料制得：粉煤灰20-40份、绿泥石10-20份、粘土10-20份、长石20-35份、堇青石1-5份、黑碳化硅10-20份和发泡剂0.25-1份。
3.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，按重量百分比计，所述粘土的主要化学成分为：SiO2 47-49％、Al2O3 35-38％、Fe2O3 1-3％、TiO2 0-1％、CaO 0-1％、MgO 0-1％、K2O 2-4％、Na2O 0-1％和LOI 8-10％。
4.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，按重量百分比计，所述绿泥石的主要化学成分为：SiO2 35-37％、Al2O3 18-20％、Fe2O3 4.5-6％、TiO2 2-3％、CaO 0-1％、MgO27-29％、K2O 1-2％、Na2O 0-1％和LOI 8-10％。
5.根据权利要求1或2所述的发泡陶瓷，其特征在于，所述发泡陶瓷还包括稳定剂，其按重量份计为1-3份；优选地，所述稳定剂选自硼酸和/或硼砂。
6.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，30-800℃下，所述发泡陶瓷的热膨胀系数为(3-4.5)K-1*10-6；优选地，30-100℃下，所述发泡陶瓷的热膨胀系数为(2-3.5)K-1*10-6。
7.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，所述发泡剂包括绿碳化硅；优选地，所述发泡剂的粒径为1000-2000目。
8.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，所述黑碳化硅粒径为200-400目。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的低热膨胀的发泡陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.配料：按所述的发泡陶瓷的配方称取原料，经混合，得到混合料，备用；
S2.球磨：加水球磨，过筛；
S3.喷雾造粒：喷雾造粒，得到喷雾粉料；
S4.布料、烧成：将喷雾粉料布施入耐火模具中刮平，再经烧成，得所述发泡陶瓷。
10.权利要求1-8任一项所述的发泡陶瓷在建筑、装修领域中的应用。
CN202011180928.4A 2020-10-29 2020-10-29 一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用 Pending CN112341240A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011180928.4A CN112341240A (zh) 2020-10-29 2020-10-29 一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011180928.4A CN112341240A (zh) 2020-10-29 2020-10-29 一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112341240A true CN112341240A (zh) 2021-02-09

Family

ID=74356575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011180928.4A Pending CN112341240A (zh) 2020-10-29 2020-10-29 一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112341240A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1800097A (zh) * 2006-01-18 2006-07-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种碳化硅─堇青石复合多孔陶瓷及其制备方法
CN106396654A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 揭阳市揭东恒成陶瓷实业有限公司 一种堇青石蜂窝陶瓷及其制备方法
CN109133862A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 聂菲菲 利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料及其制备方法
CN109553404A (zh) * 2018-12-19 2019-04-02 江西璞晶新材料股份有限公司 一种超厚发泡陶瓷板及生产工艺
CN110981532A (zh) * 2019-12-17 2020-04-10 佛山欧神诺陶瓷有限公司 发泡剂、发泡料、复合发泡陶瓷及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1800097A (zh) * 2006-01-18 2006-07-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种碳化硅─堇青石复合多孔陶瓷及其制备方法
CN106396654A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 揭阳市揭东恒成陶瓷实业有限公司 一种堇青石蜂窝陶瓷及其制备方法
CN109133862A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 聂菲菲 利用铁尾矿制备的多孔保温装饰材料及其制备方法
CN109553404A (zh) * 2018-12-19 2019-04-02 江西璞晶新材料股份有限公司 一种超厚发泡陶瓷板及生产工艺
CN110981532A (zh) * 2019-12-17 2020-04-10 佛山欧神诺陶瓷有限公司 发泡剂、发泡料、复合发泡陶瓷及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴小缓 主编: "《工业固废处理与利用技术研究及应用新进展》", 31 July 2017, 中国建材工业出版社 *
姚治才: "用绿泥石和粘土合成堇青石", 《硅酸盐通报》 *
汤金石等 编: "《化工过程及设备》", 30 November 1996, 化学工业出版社 *
郭海珠等 编著: "《实用耐火原料手册》", 30 September 2000, 中国建材工业出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5827457A (en) Method for manufacturing a lightweight ceramic foamed substance
CA1268785A (en) Glass ceramic precursor compositions containing titanium diboride
US4356271A (en) Noncollapsible ceramic foam
CN112592156B (zh) 发泡陶瓷及其制备方法和应用
US20230242455A1 (en) Process for producing composite particles and insulation material for the production of insulating products for the building materials industry, and corresponding uses
WO2006016730A1 (en) Porous ceramic heating element and method of manufacturing thereof
CN103693975B (zh) 超高强抗热震刚玉/莫来石制品及其制作方法
KR20030025361A (ko) 표면개질 팽창펄라이트 및 그 용도
CN112479679A (zh) 一种低热膨胀的釉面复合发泡陶瓷板及其制备方法和应用
CN109437923B (zh) 一种发泡陶瓷及其制备方法
JPH11502807A (ja) 軽量で噴霧可能なタンデッシュライニング用組成物
CA1098292A (en) Method of making an insulating refractory
CN112341240A (zh) 一种低热膨胀的发泡陶瓷及其制备方法和应用
CN112759363A (zh) 一种发泡陶瓷复合添加剂、发泡陶瓷及其制备方法
CA1077181A (en) Composition of matter comprising cellular aggregate distributed in a binder
JP3464043B2 (ja) 多孔質焼結体の製造方法
CN115893984A (zh) 一种陶瓷蛭石隔热板及其制备工艺
CN112047744B (zh) 一种隔热材料及其制备方法和用途
CN112142485B (zh) 陶瓷纤维材料及其制备方法
JP2001329629A (ja) 断熱性被覆粒体
CN104177117A (zh) 熔渣制备泡沫陶瓷的方法
CA1165532A (en) Potassium-aluminum-phosphate compositions
CN113816753A (zh) 一种原位反应生成莫来石晶须包裹碳化硅耐火材料的制备方法
KR930012259B1 (ko) 주물사(鑄物砂)의 제조방법
EP0414965A1 (en) Method for forming a formed ceramic construction material, and said construction material

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210209

RJ01 Rejection of invention patent application after publication