CN113831109A - 一种发泡陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发泡陶瓷及其制备方法，属于陶瓷技术领域。按重量份数计，其原料包括40‑90份陶瓷废渣、6‑10份建筑泥、1‑3份膨润土、0‑45份砂石料及0‑0.5份的发泡剂；陶瓷废渣包括抛光渣、压榨泥及发泡陶瓷废弃粉；发泡陶瓷的原料为粒径为20‑100目的粉料。通过对原料粒径进行控制，使原料始熔点一致，有助于发泡陶瓷发泡排气过程，不但降低了对原料性能的要求，减低了成本，另一方面还有利于提高产量和优品率，相应的产品具有较高的密度和均匀的外观孔径。此外，该发泡陶瓷可在使用大比例塑性差的原材料的条件下使产品具有符合要求的抗压强度，提高了经济效益。其制备方法包括：将上述原料进行布料烧结即可。

Description

一种发泡陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，具体而言，涉及一种发泡陶瓷及其制备方法。
背景技术
发泡陶瓷保温板具有轻质、隔热、吸音等优点，是极具发展前景的新型建筑材料。
现有技术中，发泡陶瓷若需获得符合产品要求的抗压强度，对配方中使用的高粘性高强度泥类(塑性料)要求非常严格，难以使用大比例塑性差原料，大大提高了生产成本，降低了经济效益。并且，现有的发泡陶瓷无法在大比例塑性差原料的条件下获得较高的密度和均匀的外观孔径。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种发泡陶瓷，其可在使用大比例塑性差的原材料的条件下使产品不但具有符合要求的抗压强度，同时还具有较高的密度和均匀的外观孔径，降低了对原材料性能的要求，大大降低了生产成本，提高了经济效益。
本发明的目的之二在于提供一种上述发泡陶瓷的制备方法，该方法能够有效提高产品质量，获得较高的产品优等率，所得产品具有较高的密度和均匀的外观孔径。
本申请可这样实现：
第一方面，本申请提供一种发泡陶瓷，按重量份数计，发泡陶瓷的原料包括40-90份陶瓷废渣、6-10份建筑泥、1-3份膨润土、0-45份砂石料以及0-0.5份的发泡剂；
陶瓷废渣包括抛光渣、压榨泥及发泡陶瓷废弃粉；
发泡陶瓷的原料为粒径为20-100目的粉料。
在优秀的实施方式中，粉料的粒径为60-100目。
在可选的实施方式中，陶瓷废渣中，抛光渣、压榨泥及发泡陶瓷废弃粉的质量比为20-25:18-22:6-8，优选为22.5:20:7。
在可选的实施方式中，抛光渣包括第一抛光渣、第二抛光渣及第三抛光渣中的至少一种；
其中，第一抛光渣的化学成分包括67.05-75.2wt％的SiO2、16.5-20wt％的Al2O3、0.5-1.2wt％的Fe2O3、0.2-0.25wt％的TiO2、0.4-1.8wt％的CaO、1.3-1.5wt％的MgO、1.5-3.5wt％的K2O以及2-3.5wt％的Na2O，烧失量为1.5-3.2wt％；
第二抛光渣的化学成分包括67.5-68wt％的SiO2、19.5-20wt％的Al2O3、0.9-1wt％的Fe2O3、0.2-0.25wt％的TiO2、1.2-2wt％的CaO、1-1.5wt％的MgO、2.5-3wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为2.4-2.6wt％；
第三抛光渣的化学成分包括58-62wt％的SiO2、23-24.5wt％的Al2O3、1-1.8wt％的Fe2O3、0.15-0.22wt％的TiO2、1-1.3wt％的CaO、0.6-1wt％的MgO、2-2.5wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为5-8.5wt％。
在优选的实施方式中，抛光渣同时包括质量比为11-13：6-7：3-5的第一抛光渣、第二抛光渣以及第三抛光渣。
在更优的实施方式中，抛光渣同时包括质量比为12:6.5:4的第一抛光渣、第二抛光渣以及第三抛光渣。
在可选的实施方式中，压榨泥包括第一压榨泥和第二压榨泥中的至少一种；
其中，第一压榨泥的化学成分包括65-66wt％的SiO2、20-22wt％的Al2O3、1.2-1.6wt％的Fe2O3、0.2-0.3wt％的TiO2、1.5-2wt％的CaO、0.8-1.2wt％的MgO、2.4-2.8wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为4-5wt％；
第二压榨泥的化学成分包括52-63wt％的SiO2、22-30wt％的Al2O3、1.0-2.2wt％的Fe2O3、0.2-0.45wt％的TiO2、1-2wt％的CaO、0.8-1.2wt％的MgO、2-3wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为5.5-8.5wt％。
在优选的实施方式中，压榨泥同时包括质量比为9-11:9-11的第一压榨泥和第二压榨泥。
进一步更优地，压榨泥同时包括质量比为10:10的第一压榨泥和第二压榨泥。
在可选的实施方式中，砂石料包括质量比为13-15:14-16:9-11:1-2的中温砂、长石尾料、花岗岩及滑石。
在优选的实施方式中，砂石料包括质量比为14:15:10:1.5的中温砂、长石尾料、花岗岩及滑石。
在可选的实施方式中，中温砂的化学成分包括67-68wt％的SiO2、18-18.5wt％的Al2O3、2-3wt％的Fe2O3、0.3-0.4wt％的TiO2、0.1-0.15wt％的CaO、0.6-0.7wt％的MgO、4-5wt％的K2O以及0.3-0.35wt％的Na2O，烧失量为5-5.5wt％；
或，长石尾料的化学成分包括72-75wt％的SiO2、14-15wt％的Al2O3、1-2wt％的Fe2O3、0.15-0.25wt％的TiO2、0.45-0.5wt％的CaO、0.4-0.5wt％的MgO、4-5wt％的K2O以及3-4wt％的Na2O，烧失量为1-1.5wt％；
或，花岗岩的化学成分包括66-67wt％的SiO2、14.5-15.5wt％的Al2O3、3.5-4wt％的Fe2O3、0.35-0.45wt％的TiO2、4-4.5wt％的CaO、1-2wt％的MgO、4-4.5wt％的K2O以及3-3.5wt％的Na2O，烧失量为1.5-1.8wt％；
或，滑石的化学成分包括63.5-64.5wt％的SiO2、4.5-5.5wt％的Al2O3、0.5-1.5wt％的Fe2O3、0.1-0.2wt％的TiO2、0.5-1.5wt％的CaO、22-23wt％的MgO、0.5-0.6wt％的K2O以及0.4-0.5wt％的Na2O，烧失量为5.2-5.8wt％。
在可选的实施方式中，发泡剂包括质量比为0.2-0.25:0.1-0.2的SiC和氧化锰。
在优选的实施方式中，发泡剂包括质量比为0.23:0.15的SiC和氧化锰。
在可选的实施方式中，SiC为平均粒径为5-7.5μm的SiC微粉；更优地，SiC的D50为6.5-7μm，D97为15-15.5μm。
在可选的实施方式中，SiC的成分中含有≥95wt％的SiC、0.4-0.5wt％的Fe2O3、1.4-1.8wt％的SiO2以及0.04-0.06wt％的Al2O3，烧失量为0.25-0.35wt％。
在可选的实施方式中，氧化锰的成分中含有41-43wt％的MnO、16-17.5wt％的Fe2O3、18.5-19.5wt％的SiO2以及6-6.5wt％的Al2O3，烧失量为12.2-12.8wt％。
第二方面，本申请提供如前述实施方式任一项的发泡陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将上述原料进行布料烧结。
在可选的实施方式中，原料经以下方式获得：将原料中各成分的提供物按预设配比混合后依次进行球磨、泥浆均化、喷雾干燥、粉料陈腐及筛分；筛分所筛选出的粉料的粒径为20-100目，优选60-100目。
在可选的实施方式中，球磨过程中，球磨时间为6.5-8h。
在可选的实施方式中，球磨所得的泥浆的水分含量≤36wt％。
在可选的实施方式中，球磨后的出球流速≤90s，出球比重为1.58-1.72g/mL。
在可选的实施方式中，球磨后得到的泥浆细度为：250目筛余≤0.8％。
在可选的实施方式中，布料烧结过程中，窑炉烧成温度面温为1185-1200℃，底温为1175-1185℃，烧成周期为12-16h。
在可选的实施方式中，还包括在布料烧结后进行切割抛磨。
本申请的有益效果包括：
本申请通过以粒径为20-100目的粉料作为发泡陶瓷的原料，也即通过对原料粒径进行控制，使原料始熔点一致，有助于发泡陶瓷发泡排气过程，不但降低了对原料性能的要求，减低了成本，另一方面还有利于提高产品产量和优品率，相应的产品具有较高的密度和均匀的外观孔径。此外，该发泡陶瓷可在使用大比例塑性差的原材料的条件下使产品具有符合要求的抗压强度，提高了经济效益。其相应的制备方法操作简单，能够有效提高产品质量，获得较高的产品优等率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1提供的发泡陶瓷产品图；
图2为本申请实施例2提供的发泡陶瓷产品图；
图3为本申请实施例3提供的发泡陶瓷产品图；
图4为本申请对比例2提供的发泡陶瓷产品图；
图5为本申请对比例4提供的发泡陶瓷产品图。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的发泡陶瓷及其制备方法进行具体说明。
本申请提供的发泡陶瓷，按重量份数计，发泡陶瓷的原料包括40-90份陶瓷废渣、6-10份建筑泥、1-3份膨润土、0-45份砂石料以及0-0.5份的发泡剂。
其中，发泡陶瓷和砂石料共属瘠性原料。
可参考地，陶瓷废渣的用量示例性地可以为40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份或90份等，也可以为40-90范围内的其它任意值。
建筑泥的用量示例性地可以为6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等，也可以为6-10范围内的其它任意值。
膨润土的用量示例性地可以为1份、1.5份、2份、2.5份或3份等，也可以为1-3范围内的其它任意值。
砂石料的用量示例性地可以为0份、5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份或45份等，也可以为0-45范围内的其它任意值。
发泡剂的用量示例性地可以为0份、0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份或0.5份等，也可以为0-0.5范围内的其它任意值。
在一些优选地实施方式中，陶瓷废渣、建筑泥、膨润土、砂石料的用量总和为100份。更优地，发泡陶瓷与砂石料共计在发泡陶瓷原料中的占比不低于70％。该比例下，发泡陶瓷原料中的具有高占比的塑性差的原材料，且该占比下不但能够使产品具有符合要求的抗压强度，而且还能结合本申请以下技术方案使相应的产品具有较高的密度和均匀的外观孔径。
其中，陶瓷废渣包括抛光渣、压榨泥及发泡陶瓷废弃粉。
在可选的实施方式中，陶瓷废渣中，抛光渣、压榨泥及发泡陶瓷废弃粉的质量比可以为20-25:18-22:6-8。
以相同的质量基准计，抛光渣的用量可以为20、21、22、23、24或25等，也可以为20-25范围内的任意含量；压榨泥的用量可以为18、19、20、21或22等，也可以为18-22范围内的任意含量；发泡陶瓷废弃粉的用量可以为6、6.5、7、7.5或8等，也可以为6-8范围内的任意含量。在具体的复配过程中，抛光渣、压榨泥、建筑泥及发泡陶瓷废弃粉的质量比可在上述范围自由组合。
在一些优选的实施方式中，抛光渣、压榨泥及发泡陶瓷废弃粉的质量比为22.5:20:7。
较佳地，本申请提供的抛光渣包括第一抛光渣、第二抛光渣及第三抛光渣中的至少一种，优选同时包括质量比为11-13(如11、11.5、12、12.5或13等)：6-7(如6、6.5或7等)：3-5(如3、3.5、4、4.5或5等)的第一抛光渣、第二抛光渣以及第三抛光渣，更优选为同时包括质量比为12:6.5:4的第一抛光渣、第二抛光渣以及第三抛光渣。
其中，第一抛光渣的化学成分包括67.05-75.2wt％的SiO2、16.5-20wt％的Al2O3、0.5-1.2wt％的Fe2O3、0.2-0.25wt％的TiO2、0.4-1.8wt％的CaO、1.3-1.5wt％的MgO、1.5-3.5wt％的K2O以及2-3.5wt％的Na2O，烧失量为1.5-3.2wt％。
第二抛光渣的化学成分包括67.5-68wt％的SiO2、19.5-20wt％的Al2O3、0.9-1wt％的Fe2O3、0.2-0.25wt％的TiO2、1.2-2wt％的CaO、1-1.5wt％的MgO、2.5-3wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为2.4-2.6wt％。
第三抛光渣的化学成分包括58-62wt％的SiO2、23-24.5wt％的Al2O3、1-1.8wt％的Fe2O3、0.15-0.22wt％的TiO2、1-1.3wt％的CaO、0.6-1wt％的MgO、2-2.5wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为5-8.5wt％。
在一些具体的实施方式中，第一抛光渣的化学成分包括67.2wt％的SiO2、19.85wt％的Al2O3、1.09wt％的Fe2O3、0.22wt％的TiO2、1.77wt％的CaO、1.31wt％的MgO、3.12wt％的K2O以及2.42wt％的Na2O，烧失量为3.05wt％。例如，可以采用新华陶抛光渣。
第二抛光渣的化学成分包括67.82wt％的SiO2、19.81wt％的Al2O3、0.96wt％的Fe2O3、0.24wt％的TiO2、1.55wt％的CaO、1.2wt％的MgO、2.7wt％的K2O以及2.32wt％的Na2O，烧失量为2.54wt％。例如，可以采用金牌抛光渣。
第三抛光渣的化学成分包括61.47wt％的SiO2、23.99wt％的Al2O3、1.31wt％的Fe2O3、0.19wt％的TiO2、1.23wt％的CaO、0.89wt％的MgO、2.34wt％的K2O以及2.28wt％的Na2O，烧失量为5.3wt％。例如，可以采用家明抛光渣。
较佳地，本申请提供的压榨泥包括第一压榨泥和第二压榨泥中的至少一种，优选同时包括质量比为9-11:9-11(如9:10、9:10.5、9:11、10:9、10:9.5、10:10、10:10.5、10:11、11:9、11:9.5、11:10、11:10.5等)的第一压榨泥和第二压榨泥，更优选为同时包括质量比为10:10的第一压榨泥和第二压榨泥。
其中，第一压榨泥的化学成分包括65-66wt％的SiO2、20-22wt％的Al2O3、1.2-1.6wt％的Fe2O3、0.2-0.3wt％的TiO2、1.5-2wt％的CaO、0.8-1.2wt％的MgO、2.4-2.8wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为4-5wt％。
第二压榨泥的化学成分包括52-63wt％的SiO2、22-30wt％的Al2O3、1.0-2.2wt％的Fe2O3、0.2-0.45wt％的TiO2、1-2wt％的CaO、0.8-1.2wt％的MgO、2-3wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为5.5-8.5wt％。
在一些具体的实施方式中，第一压榨泥的化学成分包括65.73wt％的SiO2、20.08wt％的Al2O3、1.49wt％的Fe2O3、0.25wt％的TiO2、1.8wt％的CaO、0.96wt％的MgO、2.69wt％的K2O以及2.1wt％的Na2O，烧失量为4.53wt％。例如，可以采用紫月压榨泥。
第二压榨泥的化学成分包括62.11wt％的SiO2、22.35wt％的Al2O3、2.05wt％的Fe2O3、0.38wt％的TiO2、1.07wt％的CaO、0.97wt％的MgO、2.57wt％的K2O以及2.18wt％的Na2O，烧失量为5.98wt％。例如，可以采用泰行压榨泥。
此外，第二压榨泥的化学成分也可以包括56.98wt％的SiO2、25.64wt％的Al2O3、1.23wt％的Fe2O3、0.26wt％的TiO2、1.77wt％的CaO、0.94wt％的MgO、2.51wt％的K2O以及2.21wt％的Na2O，烧失量为8.32wt％。
本申请中，建筑泥的化学成分包括79-80wt％的SiO2、10.5-11wt％的Al2O3、2-3wt％的Fe2O3、0.3-0.35wt％的TiO2、0.1-0.2wt％的CaO、0.2-0.3wt％的MgO、0.5-0.55wt％的K2O以及0.05-0.1wt％的Na2O，烧失量为4.2-4.8wt％。
在一些具体的实施方式中，建筑泥的化学成分包括79.88wt％的SiO2、10.76wt％的Al2O3、2.46wt％的Fe2O3、0.33wt％的TiO2、0.17wt％的CaO、0.25wt％的MgO、0.54wt％的K2O以及0.08wt％的Na2O，烧失量为4.54wt％。
发泡陶瓷废弃粉为现有发泡陶瓷制备过程中的废弃细粉，其平均粒径约为85-86μm(如85.535μm)，D50为76-77μm(如76.686μm)，D97为205-206μm(如205.900μm)，从而可起到废物利用的作用。
发泡陶瓷废弃粉的化学成分包括70-70.5wt％的SiO2、18-19wt％的Al2O3、1.6-1.7wt％的Fe2O3、0.25-0.3wt％的TiO2、2-2.5wt％的CaO、1-1.5wt％的MgO、2.9-3wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为0.18-0.2wt％。
在一些具体的实施方式中，发泡陶瓷废弃粉的化学成分包括70.17wt％的SiO2、18.45wt％的Al2O3、1.66wt％的Fe2O3、0.28wt％的TiO2、2.29wt％的CaO、1.32wt％的MgO、2.96wt％的K2O以及2.38wt％的Na2O，烧失量为0.19wt％。
本申请中，砂石料可包括中温砂、长石尾料、花岗岩及滑石。
在可选的实施方式中，砂石料包括质量比为13-15:14-16:9-11:1-2的中温砂、长石尾料、花岗岩及滑石。
以相同的质量基准计，中温砂的用量可以为13、13.5、14、14.5或15等，也可以为13-15范围内的任意含量；长石尾料的用量可以为14、14.5、15、15.5或16等，也可以为14-16范围内的任意含量；花岗岩的用量可以为9、9.5、10、10.5或11等，也可以为9-11范围内的任意含量；滑石的用量可以为1、1.5或2等，也可以为1-2范围内的任意含量。在具体的复配过程中，中温砂、长石尾料、花岗岩及滑石的质量比可在上述范围自由组合。
在一些优选的实施方式中，中温砂、长石尾料、花岗岩及滑石的质量比为14:15:10:1.5。
较佳地，本申请提供的中温砂的化学成分包括67-68wt％的SiO2、18-18.5wt％的Al2O3、2-3wt％的Fe2O3、0.3-0.4wt％的TiO2、0.1-0.15wt％的CaO、0.6-0.7wt％的MgO、4-5wt％的K2O以及0.3-0.35wt％的Na2O，烧失量为5-5.5wt％。
长石尾料的化学成分包括72-75wt％的SiO2、14-15wt％的Al2O3、1-2wt％的Fe2O3、0.15-0.25wt％的TiO2、0.45-0.5wt％的CaO、0.4-0.5wt％的MgO、4-5wt％的K2O以及3-4wt％的Na2O，烧失量为1-1.5wt％。
花岗岩的化学成分包括66-67wt％的SiO2、14.5-15.5wt％的Al2O3、3.5-4wt％的Fe2O3、0.35-0.45wt％的TiO2、4-4.5wt％的CaO、1-2wt％的MgO、4-4.5wt％的K2O以及3-3.5wt％的Na2O，烧失量为1.5-1.8wt％。
滑石的化学成分包括63.5-64.5wt％的SiO2、4.5-5.5wt％的Al2O3、0.5-1.5wt％的Fe2O3、0.1-0.2wt％的TiO2、0.5-1.5wt％的CaO、22-23wt％的MgO、0.5-0.6wt％的K2O以及0.4-0.5wt％的Na2O，烧失量为5.4-5.6wt％。
在一些具体的实施方式中，中温砂的化学成分包括67.62wt％的SiO2、18.32wt％的Al2O3、2.6wt％的Fe2O3、0.36wt％的TiO2、0.12wt％的CaO、0.64wt％的MgO、4.4wt％的K2O以及0.32wt％的Na2O，烧失量为5.33wt％。例如，可以采用远山中温砂。
长石尾料的化学成分包括72.32wt％的SiO2、14.66wt％的Al2O3、1.58wt％的Fe2O3、0.21wt％的TiO2、0.48wt％的CaO、0.44wt％的MgO、4.6wt％的K2O以及3.37wt％的Na2O，烧失量为1.26wt％。例如，可以采用中达长石尾料。
花岗岩的化学成分包括66.47wt％的SiO2、14.93wt％的Al2O3、3.81wt％的Fe2O3、0.37wt％的TiO2、4.28wt％的CaO、1.44wt％的MgO、4.02wt％的K2O以及3.33wt％的Na2O，烧失量为1.64wt％。具体其形式可以为花岗岩石粉。
滑石的化学成分包括63.98wt％的SiO2、5.07wt％的Al2O3、0.97wt％的Fe2O3、0.15wt％的TiO2、1.03wt％的CaO、22.53wt％的MgO、0.58wt％的K2O以及0.47wt％的Na2O，烧失量为5.45wt％。例如，可以采用肇庆滑石(HS)。
本申请中，膨润土的化学成分包括73-73.5wt％的SiO2、16-16.5wt％的Al2O3、0.8-1.2wt％的Fe2O3、0.08-0.15wt％的TiO2、0.25-0.35wt％的CaO、0.2-0.3wt％的MgO、1.5-2wt％的K2O以及0.4-0.5wt％的Na2O，余量为烧失量。
在一些具体的实施方式中，膨润土的化学成分包括73.23wt％的SiO2、16.21wt％的Al2O3、1.01wt％的Fe2O3、0.11wt％的TiO2、0.3wt％的CaO、0.26wt％的MgO、1.87wt％的K2O以及0.45wt％的Na2O，余量为烧失量。例如，可以采用膨润土(PRT)。
本申请中，发泡剂包括SiC和氧化锰。
在可选的实施方式中，发泡剂包括质量比为0.2-0.25:0.1-0.2(如0.2:0.1、0.2:0.15、0.2:0.2、0.23:0.1、0.23:0.15、0.23:0.2、0.25:0.1、0.25:0.15或0.25:0.2等)的SiC和氧化锰。在优选的实施方式中，发泡剂包括质量比为0.23:0.15的SiC和氧化锰。
可参考地，上述SiC为平均粒径为5-7.5μm的SiC微粉；更优地，SiC的D50为6.5-7μm(如6.762μm)，D97为15-15.5μm(如15.045μm)。
在可选的实施方式中，SiC的成分中含有≥95wt％的SiC、0.4-0.5wt％的Fe2O3、1.4-1.8wt％的SiO2以及0.04-0.06wt％的Al2O3，烧失量为0.25-0.35wt％。
在一些具体的实施方式中，SiC的成分中含有97.21wt％的SiC、0.44wt％的Fe2O3、1.55wt％的SiO2以及0.05wt％的Al2O3，烧失量为0.3wt％。
在可选的实施方式中，氧化锰的成分中含有41-43wt％的MnO、16-17.5wt％的Fe2O3、18.5-19.5wt％的SiO2以及6-6.5wt％的Al2O3，烧失量为12.2-12.8wt％。
在一些具体的实施方式中，氧化锰的成分中含有42.09wt％的MnO、16.8wt％的Fe2O3、19.03wt％的SiO2以及6.11wt％的Al2O3，烧失量为12.5wt％。
上述原料中，陶瓷废渣属于已经经过窑炉烧制后的原料，其烧失灼减量较小，成分中有用于发泡陶瓷生产的主要组分，经过烧制后的抛光渣含有部分低温共融物，可以确保发泡陶瓷粉料在较低温度下有液相存在，提高发泡剂的利用率；建筑泥主要成分为二氧化硅，可以有效补充粉料配方中氧化硅含量的不足，确保硅铝比例协调，粉料高温粘度稳定；膨润土主要提供浆料的悬浮性，确保SiC和氧化锰粉体在浆料中的均匀性，使得浆料不出现偏析现象，砂石料中的中温砂、长石尾料和花岗岩主要是补充配方中碱金属的量，如K和Na等，滑石主要用于提供碱土金属MgO，降低粉料的高温粘度，降低窑炉烧成温度，发泡剂主要用于促使原料粉体在高温状态下发泡。本申请提供的原料配方中对坯体生坯强度要求低，具体为坯体生坯强度为0.8-1.2Mpa。通过高占比使用陶瓷废渣，大大降低了对原料的性能要求，有效控制了生产成本。
需要强调的是，本申请中发泡剂优选同时含有SiC和氧化锰，SiC在碱金属和碱土金属的作用下，其分解生成CO2和CO的温度在950℃以上，此时与粉料产生液相的温度相匹配，可以将产生的气体包裹在液相中从而发泡，而氧化锰在配方中可以有效给SiC提供O，确保SiC的发泡稳定，并能够使最终的发泡陶瓷产品的泡孔更加均匀，尺寸更加合理，从而使发泡陶瓷具有较高的抗压强度。
作为参考地，在一些具体的实施方式中，由陶瓷废渣、建筑泥、膨润土、砂石料以及发泡剂得到的原料粉体的化学成分主要可以如下表所示(具体的，下表示例性但非限制性地示出了12种原料粉体的化学成分)：
编号 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> CaO MgO K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O 烧失
1 67.81 17.25 1.77 0.30 1.55 1.32 3.15 2.17 3.50
2 70.40 16.14 1.30 0.31 1.16 1.68 3.89 2.55 2.12
3 65.18 18.28 2.61 0.42 1.97 1.00 3.80 2.63 3.48
4 68.36 16.83 1.69 0.26 1.12 1.40 3.51 2.25 4.39
5 65.29 19.53 2.56 0.32 0.83 1.32 3.52 2.02 4.18
6 61.34 22.26 1.38 0.61 1.12 1.96 2.20 4.27 4.90
7 66.57 18.37 1.21 0.23 1.17 1.56 3.12 2.26 4.13
8 64.85 18.52 2.48 0.33 1.58 1.25 3.49 2.58 4.38
9 67.40 17.67 2.06 0.31 1.15 1.28 3.21 2.34 4.16
10 67.43 17.46 2.07 0.34 1.13 1.28 3.03 2.26 3.74
11 61.34 22.26 1.38 0.61 1.12 1.96 2.20 4.27 4.90
12 66.57 18.37 1.21 0.23 1.17 1.56 3.12 2.26 4.13
相应地，本申请还提供了一种上述发泡陶瓷的制备方法。
需要强调的是，现有的发泡陶瓷生产工艺一般为原料配料、球磨制浆，喷雾干燥制粉粉料、陈腐、布料烧结、抛磨切割及制成成品，但该方式对应得到的制品抗压强度偏低。
经发明人长期致力于发泡陶瓷生产研究，创造性地得出：现有技术中粉料喷雾干燥陈腐完成后通过输送线运送至布料设备进行布料，而喷雾干燥过程中很难将20目以上和100目以下粉料完全消除，粉体使用输送过程中必定有颗粒破损产生碎屑粉末，在此过程中粉料颗粒之间摩擦、碰撞也会产生大量的100以下粉末，粉料中100目以下的粉末增加，进而随机出现团，而粉料的粒径过大或过小都不利于生产。粉料粒径大小影响烧成的始熔温度，粉料粒径过小的粉料始熔点低，易熔成液相，流动性差，布料厚度不一导致氧化排气不畅，出现排气泡；粒径过大的粉料则因为颗粒的拱桥效应产生的气孔，而非高温发泡产生的气孔，从而影响制品的抗压强度偏低，明显影响产品的产量以及优等率。
鉴于此，本申请提出的制备方法包括以下步骤：将上述原料进行布料烧结。
其中，原料可经以下方式获得：将原料中各成分的提供物按预设配比混合后依次进行球磨、泥浆均化、喷雾干燥、粉料陈腐及筛分；筛分所筛选出的粉料的粒径为20-100目，优选60-100目。
通过在布料前对于坯体粉料进行筛分，使其在烧成过程中粉料的始熔点相对一致，有利于发泡陶瓷发泡气孔孔径均匀，减少不合格产品产生，从而提高产能以及合格率，进一步地对于布料前粉料的粒径筛选后可降低对于生坯坯体强度的要求，可实现大占比使用塑性差的原材料，降低对原材料性能要求，降低生产成本。
上述过程在，球磨的作用是获得浆料(也称“泥浆”)。
在可选的实施方式中，球磨时间可以为6.5-8h，如6.5h、7h、7.5h或8h等，也可以为6.5-8h范围内的其它任意值。优选地，球磨所得的泥浆的水分含量控制在≤36wt％，球磨后的出球流速控制在≤90s，出球比重控制为1.58-1.72g/mL。球磨后得到的泥浆细度为：250目筛余≤0.8％。其中，流速是指一个流速杯装满泥浆后开始计时流完的时间。
喷涂干燥所采用的喷雾制粉设备可以为国产4000型喷雾干燥塔。
在可选的实施方式中，经喷雾干燥处理后的粉料的含水量≤6.5％，例如可以为5.5-6.5％。喷雾干燥处理得到的粉料的粒径在第一范围(20目以上)内的物料比例为≤0.2％，在第二范围(20-100目)内的物料比例为80-95％，在第三范围(100目以下)内的物料比例为≤2％。
进一步的，经喷雾干燥后的粉料进行陈腐，随后振动筛分。具体的，采用振动筛分对粉料进行机械筛选，分出细粉(粒径为100目以下)、适合的粉料(20-100目)和大颗粒粉料(20目以上)，将适合的粒径粉料输送至布料工序；细粉和大颗粒粉料集中收集回收，重新加工成粉料使用处理(如可作为下批次生产原料中的发泡陶瓷废弃粉)。上述筛分过程可采用三禾机械集团生产的型号为DH-D1-2S振动筛进行。20目以上和100以下粉料在布料工段前段且靠近布料设备附近即被筛除。
也即，本申请中筛分所筛选出的粉料的粒径为20-100目，优选60-100目。上述粒径的粉料不仅可以确保在布料过程中堆积密度均匀，防止大颗粒剧烈发泡和细粉末团聚发泡导致的局部大气泡，导致裂板或者出现孔径不均匀情况，而且还消除了粗细粉料对烧成的影响，改善了粉料烧成环境，为窑炉提供更好的条件进行烧成，利于窑炉烧成温度和烧成曲线的稳定。
布料是将制得的粉料均匀布撒在窑具内，然后送入辊道窑中烧成。
在可选的实施方式中，布料烧结过程中，窑炉烧成温度面温为1185-1200℃(如1185℃、1190℃、1195℃或1200℃等)，底温为1175-1185℃(如1175℃、1180℃或1185℃等)，烧成周期为12-16h(如12h、13h、14h、15h或16h等)，之后自然冷却至室温。
布料厚度根据实际生产的产品厚度来确定，本申请不对其做具体限定。
作为可参考地，当生产密度为380-420kg/m3的产品时，70mm产品布料厚度可以为45-48mm，80mm产品布料厚度可以为52-55mm，100mm产品布料厚度可以为54-58mm，120mm产品布料厚度可以为60-65mm。
窑具出窑后，待其冷却，将其内的发泡陶瓷取出，经切割抛磨后获得所需的发泡陶瓷产品。
通过对比，本申请提供的发泡陶瓷较现有技术中的发泡陶瓷成本可以降低10-15元/吨，产能提升20m3/天，优等率保持在92-95％之间，产品生产综合成本降低30-50元/m3。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种发泡陶瓷，按重量份数计，其原料组成如表1所示，各原料的化学成分含量如表2和表3所示。
表1原料组成
新华陶抛光渣 12.00份
金牌抛光渣 6.50份
紫月压榨泥 10.00份
泰行压榨泥 10.00份
中达长石尾料 15.00份
花岗岩石粉 10.00份
建筑泥 8.00份
家明抛光渣 4.00份
远山中温砂 14.00份
发泡陶瓷废弃粉 7.00份
肇庆滑石粒 1.50份
兴源膨润土 2.00份
SiC微粉 0.23份
氧化锰 0.15份
表2主要化学成分含量(％)
原料 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> CaO MgO K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O 烧失
中达长石尾料 72.32 14.66 1.58 0.21 0.48 0.44 4.60 3.37 1.26
新华陶抛光渣 67.20 19.85 1.09 0.22 1.77 1.31 3.12 2.42 3.05
泰行压榨泥 62.11 22.35 2.05 0.38 1.07 0.97 2.57 2.18 5.98
远山中温砂 67.62 18.32 2.60 0.36 0.12 0.64 4.40 0.32 5.33
发泡陶瓷细粉 70.17 18.45 1.66 0.28 2.29 1.32 2.96 2.38 0.19
家明抛光渣 61.47 23.99 1.31 0.19 1.23 0.89 2.34 2.28 5.30
建筑泥 79.88 10.76 2.46 0.33 0.17 0.25 0.54 0.08 4.54
花岗岩石粉 66.47 14.93 3.81 0.37 4.28 1.44 4.02 3.33 1.64
金牌抛光渣 67.82 19.81 0.96 0.24 1.55 1.20 2.70 2.32 2.54
紫月压榨泥 65.73 20.08 1.49 0.25 1.80 0.96 2.69 2.10 4.53
肇庆滑石(HS) 63.98 5.07 0.97 0.15 1.03 22.53 0.58 0.47 5.45
膨润土(PRT) 73.23 16.21 1.01 0.11 0.30 0.26 1.87 0.45 6.82
表3主要化学成分含量(％)及尺寸(μm)
平均粒径 D<sub>50</sub> D<sub>97</sub> SiC MnO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 烧失 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
氧化锰 - - - - 42.09 16.8 12.5 19.03 6.11
SiC 7.256 6.762 15.045 97.21 - 0.44 0.3 1.55 0.05
其中，发泡陶瓷废弃粉的平均粒径约为85.535μm，D50为76.686μm，D97为205.900μm。
其相应的制备方法如下：
将原料中各成分的提供物按预设配比混合后依次进行球磨、泥浆均化、喷雾干燥、粉料陈腐、筛分、布料烧结及切割抛磨。
其中，球磨时间为7h，球磨所得的泥浆的水分含量控制在≤36wt％，球磨后的出球流速控制在≤90s，出球比重控制为1.58g/mL。球磨后得到的泥浆细度为：250目筛余≤0.8％。
喷涂干燥采用国产4000型喷雾干燥塔，经喷雾干燥处理后的粉料的含水量≤6.5％。喷雾干燥处理得到的粉料的粒径在第一范围(20目以上)内的物料比例为≤0.2％，在第二范围(20-100目)内的物料比例为80-95％，在第三范围(100目以下)内的物料比例为≤2％。
喷雾干燥后，对粉料进行陈腐，随后采用DH-D1-2S振动筛进行机械筛选，分出细粉(粒径为100目以下)、适合的粉料(20-100目)和大颗粒粉料(20目以上)，将适合的粒径粉料输送至布料工序；细粉和大颗粒粉料集中收集回收，重新加工成粉料使用处理。
将制得的粉料(20-100目的含量不低于95％)均匀布撒在窑具内，布料厚度为55mm，然后送入辊道窑中烧成。布料烧结过程中，窑炉烧成温度面温为1200℃，底温为1180℃，烧成周期为14h，之后自然冷却至室温。
窑具出窑后，待其冷却，将其内的发泡陶瓷取出，经切割抛磨后获得所需的80mm厚的发泡陶瓷产品(如图1所示)。
实施例2
本实施例1发泡陶瓷与实施例1唯一区别在于：布料厚度为65mm，产品厚度为120mm(如图2所示)。
实施例3
本实施例与实施例1的区别主要在于：粉料中粒径为60-100目的占比为10-15％，烧成周期为12.5h(对应的产品图如图3所示)。
试验例
以实施例1和实施例2制备得到的发泡陶瓷产品进行性能检测，其结果分别如表4和表5所示。
表4性能检测结果
Figure BDA0003317314300000181
表5性能检测结果
Figure BDA0003317314300000182
由表4和表5可以看出，本申请提供的发泡陶瓷具有良好的性能，符合相关标准要求。
对比例
以实施例1和实施例3为例，设置对比例1-4，其与实施例1的区别主要在于：振动筛分步骤中筛分粉料的目数不同以及是否存在震动筛分步骤。
其区别和对应的结果如表6所示。
表6对比结果
Figure BDA0003317314300000191
由表6可以看出：
实施例1：烧成周期合理，产量达标，185m3，优等率92-95％。
实施例3：烧成周期合理，产量达标，但筛分过后可用的粉料占比较少，大量粉料需要回球再次制备成粉料使用，185m3，优等率92-95％，粉料损耗5％。
对比例1：部分较大气孔是因为颗粒的拱桥效应产生的气孔，而非高温发泡产生的气孔，从而影响制品的抗压强度偏低，优等率75％，产量135m3。
对比例2：细度过细流动性差，布料厚度不一导致氧化排气不畅，出现排气泡(如图4所示)，优等率65％，产量130-135m3。
对比例3：给细分料提供了足够的排气时间，粉料发泡均匀，但产量降低，优等率92-95％，产量145m3。
对比例4：烧成周期下，产量达标但不稳定，随机产生大熔洞泡，出现烂板，产品优等率和产量无法稳定，导致制品的抗压强度和外观质量均受到影响(如图5所示)，165m3，优等率87-90％。
综上所述，现有技术中使用优质膨润土或黏土会造成矿产资源的浪费，或者使用坯体增强剂会增加粉料化工辅料的成本，造成粉料配方成本增加。本申请对粉料颗粒强度要求略微降低，可以在配方中使用更多的塑性差原料，粉料的生坯强度只要达到0.8-1.2Mpa即可，且再喷雾干燥制粉过程中控制好20目以上和100以下的粉料比例即可，对喷雾干燥工段要求相对松一些，再者喷雾干燥工艺很难将20目以上和100以下粉料完全消除，粉体使用输送过程中必定有颗粒破损产生碎屑粉末，因此该方案人为将20目以上和100以下粉料在布料工段前段且靠近布料设备附近筛除粗细粉末，让粉料通过机械方式达到最佳目标粒径，消除粗细粉料对烧成的影响，从而改善粉料烧成环境，为窑炉提供更好的条件进行烧成。合理的粉料级配，可以确保粉料再布料过程中粉料的堆积密度均匀，防止大颗粒剧烈发泡和细粉末团聚发泡导致的局部大气泡，导致裂板或者出现孔径不均匀情况，还利于窑炉烧成温度和烧成曲线的稳定。本申请粉料配方成本可以降低10-15元/吨，产能提升20m3/天，优等率保持在92-95％之间，产品生产综合成本降低30-50元/m3。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发泡陶瓷，其特征在于，按重量份数计，所述发泡陶瓷的原料包括40-90份陶瓷废渣、6-10份建筑泥、1-3份膨润土、0-45份砂石料以及0-0.5份的发泡剂；
所述陶瓷废渣包括抛光渣、压榨泥及发泡陶瓷废弃粉；
所述发泡陶瓷的原料为粒径为20-100目的粉料；
优选地，所述粉料的粒径为60-100目。
2.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，所述陶瓷废渣中，所述抛光渣、所述压榨泥及所述发泡陶瓷废弃粉的质量比为20-25:18-22:6-8，优选为22.5:20:7。
3.根据权利要求2所述的发泡陶瓷，其特征在于，所述抛光渣包括第一抛光渣、第二抛光渣及第三抛光渣中的至少一种；
其中，所述第一抛光渣的化学成分包括67.05-75.2wt％的SiO2、16.5-20wt％的Al2O3、0.5-1.2wt％的Fe2O3、0.2-0.25wt％的TiO2、0.4-1.8wt％的CaO、1.3-1.5wt％的MgO、1.5-3.5wt％的K2O以及2-3.5wt％的Na2O，烧失量为1.5-3.2wt％；
所述第二抛光渣的化学成分包括67.5-68wt％的SiO2、19.5-20wt％的Al2O3、0.9-1wt％的Fe2O3、0.2-0.25wt％的TiO2、1.2-2wt％的CaO、1-1.5wt％的MgO、2.5-3wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为2.4-2.6wt％；
所述第三抛光渣的化学成分包括58-62wt％的SiO2、23-24.5wt％的Al2O3、1-1.8wt％的Fe2O3、0.15-0.22wt％的TiO2、1-1.3wt％的CaO、0.6-1wt％的MgO、2-2.5wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为5-8.5wt％；
优选地，所述抛光渣同时包括质量比为11-13：6-7：3-5的所述第一抛光渣、所述第二抛光渣以及所述第三抛光渣；
更优地，所述抛光渣同时包括质量比为12:6.5:4的所述第一抛光渣、所述第二抛光渣以及所述第三抛光渣。
4.根据权利要求2所述的发泡陶瓷，其特征在于，所述压榨泥包括第一压榨泥和第二压榨泥中的至少一种；
其中，所述第一压榨泥的化学成分包括65-66wt％的SiO2、20-22wt％的Al2O3、1.2-1.6wt％的Fe2O3、0.2-0.3wt％的TiO2、1.5-2wt％的CaO、0.8-1.2wt％的MgO、2.4-2.8wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为4-5wt％；
所述第二压榨泥的化学成分包括52-63wt％的SiO2、22-30wt％的Al2O3、1.0-2.2wt％的Fe2O3、0.2-0.45wt％的TiO2、1-2wt％的CaO、0.8-1.2wt％的MgO、2-3wt％的K2O以及2-2.5wt％的Na2O，烧失量为5.5-8.5wt％；
优选地，所述压榨泥同时包括质量比为9-11:9-11的所述第一压榨泥和所述第二压榨泥；
更优地，所述压榨泥同时包括质量比为10:10的所述第一压榨泥和所述第二压榨泥。
5.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，所述砂石料包括质量比为13-15:14-16:9-11:1-2的中温砂、长石尾料、花岗岩及滑石；
优选地，所述砂石料包括质量比为14:15:10:1.5的所述中温砂、所述长石尾料、所述花岗岩及所述滑石；
优选地，所述中温砂的化学成分包括67-68wt％的SiO2、18-18.5wt％的Al2O3、2-3wt％的Fe2O3、0.3-0.4wt％的TiO2、0.1-0.15wt％的CaO、0.6-0.7wt％的MgO、4-5wt％的K2O以及0.3-0.35wt％的Na2O，烧失量为5-5.5wt％；
或，所述长石尾料的化学成分包括72-75wt％的SiO2、14-15wt％的Al2O3、1-2wt％的Fe2O3、0.15-0.25wt％的TiO2、0.45-0.5wt％的CaO、0.4-0.5wt％的MgO、4-5wt％的K2O以及3-4wt％的Na2O，烧失量为1-1.5wt％；
或，所述花岗岩的化学成分包括66-67wt％的SiO2、14.5-15.5wt％的Al2O3、3.5-4wt％的Fe2O3、0.35-0.45wt％的TiO2、4-4.5wt％的CaO、1-2wt％的MgO、4-4.5wt％的K2O以及3-3.5wt％的Na2O，烧失量为1.5-1.8wt％；
或，所述滑石的化学成分包括63.5-64.5wt％的SiO2、4.5-5.5wt％的Al2O3、0.5-1.5wt％的Fe2O3、0.1-0.2wt％的TiO2、0.5-1.5wt％的CaO、22-23wt％的MgO、0.5-0.6wt％的K2O以及0.4-0.5wt％的Na2O，烧失量为5.2-5.8wt％。
6.根据权利要求1所述的发泡陶瓷，其特征在于，当所述原料含有发泡剂时，所述发泡剂包括质量比为0.2-0.25:0.1-0.2的SiC和氧化锰；
优选地，所述发泡剂包括质量比为0.23:0.15的所述SiC和所述氧化锰；
优选地，所述SiC为平均粒径为5-7.5μm的SiC微粉；更优地，所述SiC的D50为6.5-7μm，D97为15-15.5μm；
优选地，所述SiC的成分中含有≥95wt％的SiC、0.4-0.5wt％的Fe2O3、1.4-1.8wt％的SiO2以及0.04-0.06wt％的Al2O3，烧失量为0.25-0.35wt％；
优选地，所述氧化锰的成分中含有41-43wt％的MnO、16-17.5wt％的Fe2O3、18.5-19.5wt％的SiO2以及6-6.5wt％的Al2O3，烧失量为12.2-12.8wt％。
7.如权利要求1-6任一项所述的发泡陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述原料进行布料烧结。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述原料经以下方式获得：将原料中各成分的提供物按预设配比混合后依次进行球磨、泥浆均化、喷雾干燥、粉料陈腐及筛分；
筛分所筛选出的粉料的粒径为20-100目，优选60-100目。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，球磨过程中，球磨时间为6.5-8h；
优选地，球磨所得的泥浆的水分含量≤36wt％；
优选地，球磨后的出球流速≤90s，出球比重为1.58-1.72g/mL；
优选地，球磨后得到的泥浆细度为：250目筛余≤0.8％。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，布料烧结过程中，窑炉烧成温度面温为1185-1200℃，底温为1175-1185℃，烧成周期为12-16h；
优选地，还包括在布料烧结后进行切割抛磨。
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