CN113526977A - 发泡陶瓷的制备方法及其干法制粉方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发泡陶瓷的制备方法及其干法制粉方法。发泡陶瓷的干法制粉方法包括以下步骤：称取1‑5份重量份的矿化剂、10‑20份重量份的成孔材料和1‑5份重量份的改性剂，并将矿化剂、成孔材料和改性剂在温度200‑250℃和转速800‑3000转/分钟下混合3‑10分钟，得到初步预混料；称取1‑5份重量份的粘合剂，与上述初步预混料混合，得到中间预混料；称取15‑25份重量份的助熔剂、70‑80份重量份的矿物粉，与上述中间预混料混合，得到陶瓷粉料。通过上述干法制粉方法制得的陶瓷粉料的均匀度较好，且整个混料时间较少，节约了时间，提高了混料效率，提高企业经济效益。

Description

发泡陶瓷的制备方法及其干法制粉方法
技术领域
本发明涉及陶瓷生产技术领域，特别涉及一种发泡陶瓷的制备方法及其干法制粉方法。
背景技术
发泡陶瓷是一种内部具有闭口气孔结构的陶瓷材料，其具有轻质高强、防火阻燃、保温隔热、防水防潮、隔音降噪等优良性能，兼具施工快速整洁、降低建筑负荷、可循环利用的特点，是建筑领域的一种新型绿色环保材料。
发泡陶瓷的生产方法中，包括湿法制粉技术和干法制粉技术。其中，湿法制粉技术带来的高能耗、高污染、高投入、低产值的“三高一低”现象与国家倡导的节能降耗相背离，而干法制粉技术具有典型的低能耗、低污染、低投入、高产值的优点，是未来原料制备技术主要发展方向之一。但是，干法制粉技术所制备的陶瓷粉料的颗粒均匀度相对较小，从而影响胚体煅烧过程中的烧结反应，致使产品质量不佳。因此，如何改善干法制粉技术中均匀度较小的问题，对干法制粉技术进一步得以推广具有重要的理论指导意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发泡陶瓷的制备方法及其干法制粉方法，以解决现有技术中干法制粉所制备的陶瓷粉料的颗粒均匀度较小而导致发泡陶瓷质量不佳的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种发泡陶瓷的干法制粉方法，包括以下步骤：
称取1-5份重量份的矿化剂、10-20份重量份的成孔材料和1-5份重量份的改性剂，并将所述矿化剂、所述成孔材料和所述改性剂在温度200-250℃和转速800-3000转/分钟下混合3-10分钟，得到初步预混料；
称取1-5份重量份的粘合剂，与上述初步预混料混合，得到中间预混料；
称取15-25份重量份的助熔剂、70-80份重量份的矿物粉，与上述中间预混料混合，得到陶瓷粉料。
在其中一实施方式中，所述矿物粉为玄武岩粉、花岗岩石粉、陶瓷尾矿粉和黄金尾矿粉中的至少一种。
在其中一实施方式中，所述助熔剂为霞石、钾钠长石、锂辉石粉、碳酸钡、硼砂和无碱玻璃粉中的至少两种。
在其中一实施方式中，所述成孔材料为碳粉、碳酸盐和磷酸盐中的至少一种。
在其中一实施方式中，所述矿化剂为莫来石或白云石。
在其中一实施方式中，所述改性剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、脂肪酸盐类和不饱和有机酸类中的至少一种。
在其中一实施方式中，所述粘合剂为黏土、凹凸棒土、铝矾土和蒙脱石中的至少两种。
在其中一实施方式中，所述初步预混料与所述粘合剂的混合条件为采用双运动混合机或双螺杆锥形混合机，在转速8-10转/分钟下混合20-40分钟。
在其中一实施方式中，所述中间预混料与所述助熔剂和所述矿物粉的混合条件为采用卧式犁刀混合机或桨叶混合机混合30-45分钟。
本发明还提供一种发泡陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
将上述干法制粉制备方法所得到的陶瓷粉料通过干法造粒和流化干燥后制得直径为1mm-1.5mm的颗粒材料，所述颗粒材料的含水量不大于3％；
将所述颗粒材料放入预设模具中；
将装有所述颗粒材料的所述模具于1000-1200℃中加热50-70分钟，加热完成后取出，自然冷却10-12小时后，于所述模具中所取出的成型物即发泡陶瓷。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：
本发明的发泡陶瓷的干法制粉方法先将矿化剂、成孔材料与改性剂混合得到初步预混料，以改性剂将矿化剂和成孔材料进行表面改性，提高矿化剂和成孔材料的表面活化能，降低矿化剂和成孔材料的休止角，提升矿化剂和成孔材料的扩散性能；再将初步预混料与粘合剂混合，借助粘合剂的形貌，以粘合剂作为分散介质与初步预混料进行混合，进一步提升各物料的扩散效率；最后再将助熔剂和主料即矿物粉与中间预混料混合，借助接近球形的矿物粉颗粒作为分散介质进行混合，进一步提升陶瓷粉料的均匀度。上述分步混合的方法使得最终制得的陶瓷粉料的均匀度较好，且整个混料时间较少，节约了时间，提高了混料效率，提高企业经济效益。
采用该陶瓷粉料制备发泡陶瓷，提高了发泡陶瓷的产品质量，有利于生产企业质量控制，提高产品合格率。
附图说明
图1为本发明发泡陶瓷的干法制粉方法的流程图；
图2为本发明发泡陶瓷的制备方法的流程图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明提供一种发泡陶瓷的制备方法及其干法制粉方法，因采用该干法制粉方法所得的陶瓷粉料的均匀度较好，进而改善了采用该陶瓷粉料所制备的发泡陶瓷的质量。
以下具体详细说明该干法制粉方法能够得到均匀度较好的陶瓷粉料的原理。
干法制粉方法的具体步骤如下：
S11、称取1-5份重量份的矿化剂、10-20份重量份的成孔材料和1-5份重量份的改性剂，并将矿化剂、成孔材料和改性剂在温度200-250℃和转速800-3000转/分钟下混合3-10分钟，得到初步预混料。
其中，矿化剂为莫来石或白云石。上述矿化剂的颗粒形貌均为针片状，自身的扩散性能较差。
成孔材料为碳粉、碳酸盐和磷酸盐中的至少一种。上述成孔材料的颗粒形貌均为针片状，自身的扩散性能也较差。
改性剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、脂肪酸盐类和不饱和有机酸中的至少一种。
因此，在该步骤中，以改性剂将矿化剂和成孔材料进行表面改性，提高矿化剂和成孔材料的表面活化能，降低矿化剂和成孔材料的休止角，提升矿化剂和成孔材料的扩散性能。
S12、称取1-5份重量份的粘合剂，与上述初步预混料混合，得到中间预混料。
其中，初步预混料与粘合剂的混合条件为采用双运动混合机或双螺杆锥形混合机，在转速8-10转/分钟下混合20-40分钟。
粘合剂为黏土、凹凸棒土、铝矾土和蒙脱石中的至少两种。上述粘合剂的颗粒形貌均接近球形，分散性能较强。
因此，在此步骤中，借助粘合剂的颗粒形貌，以粘合剂作为分散介质进行第二步的混合，进一步提升各物料的扩散效率。
S13、称取15-25份重量份的助熔剂、70-80份重量份的矿物粉，与上述中间预混料混合，得到陶瓷粉料。其中，中间预混料与助熔剂和矿物粉的混合条件为采用卧式犁刀混合机或桨叶混合机混合30-45分钟。
助熔剂为霞石、钾钠长石、锂辉石粉、碳酸钡、硼砂和无碱玻璃粉中的至少两种。
矿物粉为玄武岩粉、花岗岩石粉、陶瓷尾矿粉和黄金尾矿粉中的至少一种。上述矿物粉的形貌接近球形，分散性较强。
借助接近球形的矿物粉颗粒作为分散介质进行第三步的混合，进一步提升陶瓷粉料的均匀度。
本申请还提供一种发泡陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
S21、将采用本发明的干法制粉方法所制得的陶瓷粉料通过干法造粒和流化干燥后制得直径为1mm-1.5mm的颗粒材料，且颗粒材料的含水量不大于3％。
S22、将颗粒材料放入预设模具中。
S23、将装有颗粒材料的模具于1000-1200℃中加热50-70分钟，加热完成后取出，自然冷却10-12小时后，于模具中所取出的成型物即发泡陶瓷。
因陶瓷粉料的均匀度较好，因此在煅烧时，大大提高了发泡陶瓷内部的孔径的均一性，保证了发泡陶瓷内部的均一性，避免了由于大孔的存在而产生应力集中的现象，从而提高了产品强度。
本申请的发明人通过严格设计该干法制粉方法中各步骤的工艺条件而制得均匀度较好的陶瓷粉料，进而制得质量较好的发泡陶瓷，以下通过各实施例介绍该干法制粉方法。
实施例1
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取1份莫来石、20份碳酸钙和1份钛酸酯偶联剂例如钛酸四丁酯，并将莫来石、碳酸钙和钛酸酯偶联剂在高速混合机中进行混合，其中，混合温度200℃，混合转速800转/分钟，混合时间10分钟，得到初步预混料。
称取0.5份黏土和0.5份凹凸棒土，与上述初步预混料采用双运动混合机在转速8转/分钟下混合40分钟，得到中间预混料。
称取10份霞石、5份钠钾长石、70份的玄武岩粉，与上述中间预混料采用卧式犁刀混合机中混合30分钟，得到陶瓷粉料。
实施例2
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取5份白云石、5份碳酸钙、5份磷酸钙和5份硅烷偶联剂例如γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，并将白云石、碳酸钙、磷酸钙和硅烷偶联剂在高速混合机中进行混合，其中，混合温度250℃，混合转速3000转/分钟，混合时间3分钟，得到初步预混料。
称取2份凹凸棒土和3份铝矾土，与上述初步预混料在双螺杆锥形混合机中在转速10转/分钟下混合20分钟，得到中间预混料。
称取10份钾钠长石、15份锂辉石粉和80份的玄武岩粉，与上述中间预混料采用桨叶混合机混合45分钟，得到陶瓷粉料。
实施例3
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取2份白云石、15份碳粉和2份硅烷偶联剂例如3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，并将白云石、碳粉和硅烷偶联剂在高速混合机中进行混合，其中，混合温度230℃，混合转速2000转/分钟，混合时间5分钟，得到初步预混料。
称取1份铝矾土和1份蒙脱石，与上述初步预混料在双螺杆锥形混合机中在转速9转/分钟下混合30分钟，得到中间预混料。
称取10份锂辉石粉、10份碳酸钡和75份的玄武岩粉，与上述中间预混料采用桨叶混合机混合40分钟，得到陶瓷粉料。
实施例4
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取3份白云石、18份磷酸钙和3份硅烷偶联剂，并将白云石、磷酸钙和硅烷偶联剂在高度混合机中进行混合，其中，混合温度220℃，混合转速2500转/分钟，混合时间4分钟，得到初步预混料。
称取1份黏土和2份铝矾土，与上述初步预混料采用双运动混合机在转速8转/分钟下混合35分钟，得到中间预混料。
称取10份碳酸钡、8份硼砂和72份的玄武岩粉，与上述中间预混料采用桨叶混合机混合35分钟，得到陶瓷粉料。
实施例5
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取4份莫来石、16份碳酸镁和4份脂肪酸盐例如硬脂酸钙或硬脂酸锌，并将莫来石、碳酸镁和脂肪盐在高度混合机中进行混合，其中，混合温度240℃，混合转速1500转/分钟，混合时间7分钟，得到初步预混料。
称取2份黏土和2份蒙脱石，与上述初步预混料采用双运动混合机在转速9转/分钟下混合35分钟，得到中间预混料。
称取10份硼砂、12份无碱玻璃粉和76份的玄武岩粉，与上述中间预混料采用卧式犁刀混合机中混合40分钟，得到陶瓷粉料。
实施例6
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取4份莫来石、16份磷酸钙和4份不饱和有机酸例如丙烯酸或甲基丙烯酸，并将莫来石、磷酸钙和脂肪酸脂在高速混合机中进行混合，其中，混合温度210℃，混合转速1200转/分钟，混合时间8分钟，得到初步预混料。
称取3份凹凸棒土和2份蒙脱石，与上述初步预混料在双螺杆锥形混合机中在转速9转/分钟下混合30分钟，得到中间预混料。
称取8份霞石、8份锂辉石粉和78份的玄武岩粉，与上述中间预混料采卧式犁刀混合机中混合40分钟，得到陶瓷粉料。
实施例7
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取4份莫来石、10份碳酸钙、6份碳酸镁和4份硅烷偶联剂，并将莫来石、碳酸钙、碳酸镁和硅烷偶联剂在高度混合机中进行混合，其中，混合温度240℃，混合转速1500转/分钟，混合时间7分钟，得到初步预混料。
称取2份黏土和2份蒙脱石，与上述初步预混料采用双运动混合机在转速9转/分钟下混合35分钟，得到中间预混料。
称取10份霞石、12份碳酸钡和76份的花岗岩石粉，与上述中间预混料采用桨叶混合机混合35分钟，得到陶瓷粉料。
实施例8
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取4份莫来石、16份碳酸钙和4份硅烷偶联剂，并将莫来石、碳酸钙和硅烷偶联剂在高速混合机中进行混合，其中，混合温度240℃，混合转速1500转/分钟，混合时间7分钟，得到初步预混料。
称取2份黏土和2份蒙脱石，与上述初步预混料在双螺杆锥形混合机中在转速9转/分钟下混合30分钟，得到中间预混料。
称取10份霞石、12份无碱玻璃粉和76份的陶瓷尾矿粉，与上述中间预混料采卧式犁刀混合机中混合36分钟，得到陶瓷粉料。
实施例9
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取4份莫来石、16份碳酸钙和4份硅烷偶联剂，并将莫来石、碳酸钙和硅烷偶联剂在高度混合机中进行混合，其中，混合温度240℃，混合转速1500转/分钟，混合时间7分钟，得到初步预混料。
称取2份黏土和2份蒙脱石，与上述初步预混料在双螺杆锥形混合机中在转速9转/分钟下混合32分钟，得到中间预混料。
称取9份锂辉石粉、9份无碱玻璃粉和75份的黄金尾矿粉，与上述中间预混料采用卧式犁刀混合机中混合42分钟，得到陶瓷粉料。
对比例1
各原料以重量份计。干法制粉方法的具体步骤如下：
称取4份莫来石、16份碳酸钙，7份凹凸棒土、2份蒙脱石和78份的玄武岩粉直接混合，得到陶瓷粉料。
对比例2
各原料以重量份计。称取2份蒙脱石、16份碳酸钙进行预混，获得预混料，取预混料与7份凹凸棒土、4份莫来石、78份的玄武岩粉，以双动混合机进行混合得到陶瓷粉料。
对实施例1的陶瓷粉料在不同混料时间下的烧成状态进行对比，如表1所示：
表1实施例1在不同混料时间下的烧成状态对比
混料时间/min 布料重量/kg 流平效果 原料混合状态
15 2 好 多处不均匀
30 2 好 局部不均匀
40 2 好 均匀
50 2 好 均匀
对对比例1的陶瓷粉料在不同混料时间下的烧成状态进行对比，如表2所示：
表2对比例1在不同混料时间下的烧成状态对比
混料时间/min 布料重量/kg 流平效果 原料混合状态
50 2 较差 不均匀
60 2 较差 局部不均匀
70 2 较差 均匀
80 2 较差 均匀
由表1可得，实施例1制得的原料，经40min混合后，流平效果和混合状态均达到最佳。由表2可得，对比例1制得的原料，需经70min混合才能达到均匀状态。
采用与实施例1相同的烧成状态对比方法得到，实施例2-9中各制粉时间分别为40分钟、40分钟、40分钟、45分钟、45分钟、45分钟、45分钟和40分钟，而对比文件1所需时间约70分钟，对比文件2所需时间约60分钟，由此可知，达到相同的粉粒均匀度，实施例1-9所需的时间小于对比例1和对比例2所需的时间。
利用实施例1-9及对比例1-2的陶瓷粉料制备发泡陶瓷，包括以下步骤：
陶瓷粉料通过干法造粒和流化干燥后制得直径为1mm的颗粒材料，且颗粒材料的含水量为98％。
将颗粒材料放入预设模具中。
将装有颗粒材料的模具于1100℃中加热60分钟，加热完成后取出，自然冷却11小时后，于模具中所取出的成型物即发泡陶瓷。
对实施例1-9及对比例1-2的陶瓷粉料所制备的发泡陶瓷进行测试，如表3所示：
表3发泡陶瓷的性能测试数据
Figure BDA0002453855400000091
有上表可知，采用实施例1-9的陶瓷粉料所制得的发泡陶瓷的性能与采用对比例1、2物理性能基本相同，即采用本申请中的陶瓷粉料所制得的发泡陶瓷能到达到相关技术中的发泡陶瓷的性能，且本申请中的陶瓷粉料的混料时间较短，节约时间，提高了混料效率，进而提高企业经济效益。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：
本发明的发泡陶瓷的干法制粉方法先将矿化剂、成孔材料与改性剂混合得到初步预混料，以改性剂将矿化剂和成孔材料进行表面改性，提高矿化剂和成孔材料的表面活化能，降低矿化剂和成孔材料的休止角，提升矿化剂和成孔材料的扩散性能；再将初步预混料与粘合剂混合，借助粘合剂的形貌，以粘合剂作为分散介质与初步预混料进行混合，进一步提升各物料的扩散效率；最后再将助熔剂和主料即矿物粉与中间预混料混合，借助接近球形的矿物粉颗粒作为分散介质进行混合，进一步提升陶瓷粉料的均匀度。上述分步混合的方法使得最终制得的陶瓷粉料的均匀度较好，且整个混料时间较少，节约了时间，提高了混料效率，提高企业经济效益。
采用该陶瓷粉料制备发泡陶瓷，提高了发泡陶瓷的产品质量，有利于生产企业质量控制，提高产品合格率。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，包括以下步骤：
称取1-5份重量份的矿化剂、10-20份重量份的成孔材料和1-5份重量份的改性剂，并将所述矿化剂、所述成孔材料和所述改性剂在温度200-250℃和转速800-3000转/分钟下混合3-10分钟，得到初步预混料；
称取1-5份重量份的粘合剂，与上述初步预混料混合，得到中间预混料；
称取15-25份重量份的助熔剂、70-80份重量份的矿物粉，与上述中间预混料混合，得到陶瓷粉料。
2.根据权利要求1所述的发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，所述矿物粉为玄武岩粉、花岗岩石粉、陶瓷尾矿粉和黄金尾矿粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，所述助熔剂为霞石、钾钠长石、锂辉石粉、碳酸钡、硼砂和无碱玻璃粉中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，所述成孔材料为碳粉、碳酸盐和磷酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，所述矿化剂为莫来石或白云石。
6.根据权利要求1所述的发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，所述改性剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、脂肪酸盐类和不饱和有机酸类中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，所述粘合剂为黏土、凹凸棒土、铝矾土和蒙脱石中的至少两种。
8.根据权利要求1所述的发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，所述初步预混料与所述粘合剂的混合条件为采用双运动混合机或双螺杆锥形混合机，在转速8-10转/分钟下混合20-40分钟。
9.根据权利要求1所述的发泡陶瓷的干法制粉方法，其特征在于，所述中间预混料与所述助熔剂和所述矿物粉的混合条件为采用卧式犁刀混合机或桨叶混合机混合30-45分钟。
10.一种发泡陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1-9任意一项所述干法制粉制备方法所得到的陶瓷粉料通过干法造粒和流化干燥后制得直径为1mm-1.5mm的颗粒材料，所述颗粒材料的含水量不大于3％；
将所述颗粒材料放入预设模具中；
将装有所述颗粒材料的所述模具于1000-1200℃中加热50-70分钟，加热完成后取出，自然冷却10-12小时后，于所述模具中所取出的成型物即发泡陶瓷。
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