CN114057509A - 一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷及其制备方法，包括如下质量百分数的各原料：抛光砖泥45％‑60％；高炉矿渣6.5‑12％；空心微珠10％‑20％；钠长石5％‑10％；碳化硅0.2％‑0.5％；煅烧高岭土5％‑10％；滑石4.8％‑7％和氟硅酸钠1‑3％。本发明以抛光砖泥等废弃物为主要原料制备出性能优良的泡沫陶瓷，废弃物添加量占75％左右，保证了废弃物的大量使用，实现了废弃物大宗化、高值化的利用，本发明采用发泡剂与粉煤灰空心微珠联合发泡，发泡剂SiC与硅酸盐液相发生化学反应，释放CO、CO2气体，并且空心微珠内部具有独立的气腔，使气孔结构更加均匀，三者共同构成了气体的来源。

Description

一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料制造及应用技术领域，尤其涉及一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷及其制备方法。
背景技术
抛光砖泥主要是指抛光砖经研磨抛光工序后，经过沉淀所形成的泥料。其主要成分除了抛光砖废屑，还包括抛光磨头的废屑。据统计，每生产一平方米抛光砖产生泥渣量约达1.95kg，会带来一定的后期处理和环境污染问题。目前，产生的泥料大都采用地下埋放的方法处理，该做法既占用土地，又对环境造成污染。
粉煤灰空心微珠是煤粉与空气的混合物进入炉膛内剧烈燃烧后，煤粉颗粒出现液相硅酸盐熔滴，同时煤粉中有机质燃烧和无机质分解会释放出CO2和N2等气体，在炉内强烈的湍流作用下，部分气体进入硅酸盐熔滴内，随着温度的降低，硅酸盐熔滴粘度增大，气体被封闭到熔滴内，形成空心结构。因此粉煤灰空心微珠来源广泛，不必额外制备；另一方面是从电厂中提取的粉煤灰空心微珠价格低廉、消除污染，符合绿色建材的理念。
高炉矿渣的主要成分为SiO2、CaO、MgO、Al2O3等，是在冶炼生铁的过程中从高炉中排出的一种的废渣。目前我国每生产1吨生铁的同时大约会有300kg高炉矿渣排出，据统计，高炉矿渣排放量约占工业生产中所有废渣排量的三分之一。由于SiO2、CaO、MgO、Al2O3是形成玻璃的重要组成物质，因此高炉矿渣可作为生产泡沫陶瓷一种优良的生产原料。
进入21世纪以来，对建筑节能的要求更高，研究表明，使用具有良好保温绝热性能的建筑材料，建筑物的能耗可降低25-51％。因此新型建筑节能保温材料得到了大量应用。泡沫陶瓷产品具有无辐射、无毒无害、安全更环保、防水防潮防霉、保温隔热、与建筑物同寿命、轻质高强、具备A1级防火等功能，因此发泡陶瓷具有广阔的应用前景，可广泛应用于建筑、电力、环保等领域。
发明内容
本发明的目的是针对目前发泡陶瓷烧结温度高，气孔分布不均匀的现状，提供了一种利用抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷及其制备方法，通过该方法可实现低温烧结，降低生产成本的目的，制备的产品气孔更加均匀。
本发明所采取的技术方案：
一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷，包括如下质量百分数的各原料：抛光砖泥45％-60％；高炉矿渣6.5-12％；空心微珠10％-20％；钠长石5％-10％；碳化硅0.2％-0.5％；煅烧高岭土5％-10％；滑石4.8％-7％和氟硅酸钠1-3％。
一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷制备方法，其步骤为：
S1：按上述质量百分比称取抛光砖泥、高炉矿渣、钠长石、碳化硅、煅烧高岭土、滑石、氟硅酸钠和空心微珠；
S2：放入球磨机内采用湿磨方式进行球磨、混料；
S3：将球磨后的粉料烘干后再次干磨，过筛，放入模具中铺平压实得到生料；
S4：将生料送入高温炉内按特定温度曲线烧制；
所述的步骤S2中，将步骤S1称取的混合料放入行星球磨机中，其中氧化锆研磨球、物料和水的比例为4:2:1，研磨时间为60-90min。
所述的步骤S3中，将湿磨后的粉料，放入烘干机内，自室温升温至100-150℃，保温6-8小时，将烘干物料再次放入球磨机内，球磨20-30min，过200目筛，将物料放入模具内铺平压实得到生料。
所述的步骤S4中，将制得的生料置入高温炉内，自室温以10-15℃/min升温速率升温至500-650℃，保温30-60min，再以2-4℃/min升温速率升温至980-1050℃，保温30min-90min，烧成结束后对其退火，之后随炉冷却至室温。
本发明的有益效果：本发明以抛光砖泥等废弃物为主要原料制备出性能优良的泡沫陶瓷，废弃物添加量占75％左右，保证了废弃物的大量使用，实现了废弃物大宗化、高值化的利用，本发明采用发泡剂与粉煤灰空心微珠联合发泡，发泡剂SiC与硅酸盐液相发生化学反应，释放CO、CO2气体，并且空心微珠内部具有独立的气腔，同时在空心微珠堆积时，微珠与微珠之间也会产生独立的气腔，使气孔结构更加均匀，三者共同构成了气体的来源，通过粉煤灰空心微珠协同发泡，缓解了化学发泡法中因混料均匀性的问题和发泡剂粒度均匀性的问题导致的发泡陶瓷气孔大小不均匀的问题。本发明采用抛光砖泥等“熟料”废弃物，原料来源广泛，烧成周期短，烧成温度低，能耗小，具有显著的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的发泡陶瓷的表观结构图。
图2为本发明实施例2所制备的发泡陶瓷的表观结构图。
图3为本发明实施例3所制备的发泡陶瓷的表观结构图。
图4为本发明实施例4所制备的发泡陶瓷的表观结构图。
具体实施方式
实施例1
一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷，包括如下质量百分数的各原料：抛光砖泥45％；高炉矿渣12％；空心微珠20％；钠长石5％；碳化硅0.2％；煅烧高岭土10％；滑石4.8％和氟硅酸钠3％。
本实施例的抛光砖泥制备泡沫陶瓷的制备方法，其步骤如下：
S1.按质量百分比称取抛光砖泥、高炉矿渣、空心微珠、钠长石、碳化硅、煅烧高岭土、滑石和氟硅酸钠；
S2.将混合料放入行星球磨机中，其中氧化锆研磨球、物料和水的比例为4:2:1，研磨时间60min；
S3.将湿磨后的粉料，放入烘干机内，自室温升温至100℃，保温8小时，将烘干物料再次放入球磨机内，球磨20min，过200目筛，将物料放入模具内铺平压实得到生料；
S4.将制得的生料置入高温炉内，自室温以10℃/min升温速率升温至500℃，保温60min，再以2℃/min升温速率升温至980℃，保温90min，烧成结束后对其退火，之后随炉冷却至室温。
实施例2
一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷，包括如下质量百分数的各原料：抛光砖泥50％，高炉矿渣11％，空心微珠16％，钠长石7％、碳化硅0.3％、煅烧高岭土8％，滑石5.2％，氟硅酸钠2.5％。
本实施例的抛光砖泥制备泡沫陶瓷的制备方法，其步骤如下：
S1.按质量百分比称取抛光砖泥、高炉矿渣、空心微珠、钠长石、碳化硅、煅烧高岭土、滑石和氟硅酸钠；
S2.将混合料放入行星球磨机中，其中氧化锆研磨球、物料和水的比例为4:2:1，研磨时间70min；
S3.将湿磨后的粉料，放入烘干机内，自室温升温至115℃，保温7.5小时，将烘干物料再次放入球磨机内，球磨23min，过200目筛，将物料放入模具内铺平压实得到生料；
S4.将制得的生料置入高温炉内，自室温以12℃/min升温速率升温至550℃，保温50.00min，再以2.5℃/min升温速率升温至1000℃，保温70min，烧成结束后对其退火，之后随炉冷却至室温。
实施例3
一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷，包括如下质量百分数的各原料：抛光砖泥55％，高炉矿渣8.5％，空心微珠13％，钠长石8％、碳化硅0.4％、煅烧高岭土7％，滑石6.1％，氟硅酸钠2％。
本实施例的抛光砖泥制备泡沫陶瓷的制备方法，其步骤如下：
S1.按质量百分比称取抛光砖泥、高炉矿渣、空心微珠、钠长石、碳化硅、煅烧高岭土、滑石和氟硅酸钠；
S2.将混合料放入行星球磨机中，其中氧化锆研磨球、物料和水的比例为4:2:1，研磨时间80min；
S3.将湿磨后的粉料，放入烘干机内，自室温升温至135℃，保温7小时，将烘干物料再次放入球磨机内，球磨26min，过200目筛，将物料放入模具内铺平压实得到生料；
S4.将制得的生料置入高温炉内，自室温以14℃/min升温速率升温至600℃，保温40min，再以3℃/min升温速率升温至1030℃，保温50min，烧成结束后对其退火，之后随炉冷却至室温。
实施例4
一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷，包括如下质量百分数的各原料：抛光砖泥50％，高炉矿渣11％，空心微珠16％，钠长石7％、碳化硅0.3％、煅烧高岭土8％，滑石5.2％，氟硅酸钠2.5％。
本实施例的抛光砖泥制备泡沫陶瓷的制备方法，其步骤如下：
S1.按质量百分比称取抛光砖泥、高炉矿渣、空心微珠、钠长石、碳化硅、煅烧高岭土、滑石和氟硅酸钠；
S2.将混合料放入行星球磨机中，其中氧化锆研磨球、物料和水的比例为4:2:1，研磨时间90min；
S3.将湿磨后的粉料，放入烘干机内，自室温升温至115℃，保温7.5小时，将烘干物料再次放入球磨机内，球磨30min，过200目筛，将物料放入模具内铺平压实得到生料；
S4.将制得的生料置入高温炉内，自室温以15℃/min升温速率升温至650℃，保温30min，再以4℃/min升温速率升温至1050℃，保温30min，烧成结束后对其退火，之后随炉冷却至室温。
对上述实施例中制备的泡沫陶瓷进行性能测试，结果参见表1：
表1.泡沫陶瓷性能测试
Figure BDA0003316493320000051
经表1和附图中产品的气孔结构图可以看出实施例1-4中制备的多孔建材体积密度在400-634kg/m3，抗压强度2.1-6.1MPa，产品力学性能指标优异，气泡分布均匀，可以应用于墙体保温材料。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷，其特征在于，包括如下质量百分数的各原料：抛光砖泥45％-60％；高炉矿渣6.5-12％；空心微珠10％-20％；钠长石5％-10％；碳化硅0.2％-0.5％；煅烧高岭土5％-10％；滑石4.8％-7％和氟硅酸钠1-3％。
2.根据权利要求1所述的以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，其步骤为：
S1：按上述质量百分比称取抛光砖泥、高炉矿渣、钠长石、碳化硅、煅烧高岭土、滑石、氟硅酸钠和空心微珠；
S2：放入球磨机内采用湿磨方式进行球磨、混料；
S3：将球磨后的粉料烘干后再次干磨，过筛，放入模具中铺平压实得到生料；
S4：将生料送入高温炉内按特定温度曲线烧制。
3.根据权利要求2所述的以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤S2中，将步骤S1称取的混合料放入行星球磨机中，其中氧化锆研磨球、物料和水的比例为4:2:1，研磨时间为60-90min。
4.根据权利要求3所述的以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3中，将湿磨后的粉料，放入烘干机内，自室温升温至100-150℃，保温6-8小时，将烘干物料再次放入球磨机内，球磨20-30min，过200目筛，将物料放入模具内铺平压实得到生料。
5.根据权利要求4所述的以抛光砖泥为主要原料的泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤S4中，将制得的生料置入高温炉内，自室温以10-15℃/min升温速率升温至500-650℃，保温30-60min，再以2-4℃/min升温速率升温至980-1050℃，保温30min-90min，烧成结束后对其退火，之后随炉冷却至室温。
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