CN116178045A - 一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺。所述铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，包括如下步骤：将改性陶瓷抛光渣与甘油混合搅拌，再加入铝灰和甲基纤维素混合均匀，再进行球磨并加入水进行造粒，再加入发泡剂进行机械搅拌35‑55min，再浇注至模具中在15‑20MPa的压力下成型，风干48‑72h后脱模，再置于干燥箱中在100℃干燥48‑60h，再转至900‑1050℃保温烘干4‑5h，得到发泡陶瓷。充分利用铝灰、陶瓷抛光渣，实现铝灰、陶瓷抛光渣的无害化和资源化利用节约了自然资源、降低了生产成本，同时所得的发泡陶瓷坯体具有较好的力学强度，抗摔不易破。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺。
背景技术
陶瓷抛光废渣是在陶瓷地板砖制备工序中的抛光工序中研磨出来的废弃物，这种陶瓷抛光渣经过高温烧结，在自然环境中无法自行降解。同时由于地板砖产量大，故其排放量大。抛光渣粉末颗粒极微细，堆积密度小，极易在空气中大面积飘散，对大气造成严重污染，影响区域内的PM10和PM2.5指标。同时，人体吸入这种陶瓷抛光废渣，则容易引起尘肺病，吸附在植物叶表，则堵塞气孔，严重影响植物生长。同时随着时间推移，该废弃物可以缓慢地渗入地下，对区域内的地下水系统环境也造成了严重危害，故必须对其进行无害化处理。
同时铝灰是铝工业生产过程中产生的废弃物，其无害化和资源化是铝工业生产中迫切需要解决的问题。
而且现有的发泡陶瓷的机械强度较低，通常为了增加其机械强度，需要以牺牲孔隙率为代价，这将直接造成性能的衰减。
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，以解决现有技术中的陶瓷抛光废渣、铝灰无害化、资源化利用及发泡陶瓷性能下降的问题。
发明内容
本发明其中一个实施例提供了一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺。所述铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，包括如下步骤：
将改性陶瓷抛光渣与甘油混合搅拌，再加入铝灰和甲基纤维素混合均匀，再进行球磨并加入水进行造粒，再加入发泡剂进行机械搅拌35-55min，再浇注至模具中在15-20MPa的压力下成型，风干48-72h后脱模，再置于干燥箱中在100℃干燥48-60h，再转至900-1050℃保温烘干4-5h，得到发泡陶瓷。
在其中一个实施例中，所述改性陶瓷抛光渣和甘油、铝灰和甲基纤维素的质量比为3:4-9:3：2。
在其中一个实施例中，所述烘干的条件为在100℃干燥48-60h，再转至900-1050℃保温烘干4-5h。
在其中一个实施例中，所述改性陶瓷抛光渣的制备方法包括如下步骤：
将预处理后的陶瓷抛光渣加入造孔剂和羧甲基纤维素钠的水溶液中，搅拌均匀后再加入玻璃粉，混合均匀，得到改性陶瓷抛光渣。
在其中一个实施例中，所述造孔剂的制备方法包括如下步骤：将明胶加入去离子水中，搅拌50-60min，加热至60-65℃后加入液体石蜡中，搅拌15-20min，在转至冰浴加入戊二醛，搅拌反应1-2h，使用无水乙醇洗涤2-3次，再使用氨基乙酸溶液洗涤1-3次，再冷冻干燥3-5h后得到造孔剂。
在其中一个实施例中，所述玻璃粉的制备方法包括如下步骤：
将纳米氮化铝加入到研磨后的玻璃料粒内，混合均匀后，在氩气的保护下在600-850℃的条件下烧结5-8h，得到玻璃粉。
在其中一个实施例中，所述陶瓷抛光渣预处理的步骤如下：将陶瓷抛光渣放入氧化铝球磨罐中，置于行星式球磨机中进行湿磨，将得到的粉料过40目筛，然后装袋备用。
所述浆料与发泡剂的质量比为10-20：3-8。
所述陶瓷抛光渣、造孔剂、羧甲基纤维素钠的水溶液中、玻璃粉的质量比为5-15：2-3：2：4。
所述明胶、液体石蜡、戊二醛的质量比为：1.6-2.4：2-7：4-5。
所述纳米氮化铝与玻璃料粒的质量比为：3-6：5。
在其中一个实施例中，所述陶瓷抛光渣的固体含量为30-45％。
在其中一个实施例中，所述湿磨的转速为450-600r/min，时间为135-140min。
在其中一个实施例中，所述发泡剂为十二烷基硫酸三乙醇胺、N,N’一二亚硝基五次甲基四胺、碳化硅中的一种或多种。
以上实施例所提供的灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺具有以下有益效果：
1、通过加入玻璃粉至陶瓷抛光渣中可以在制备发泡陶瓷时内将生成类似玻璃纤维的晶链，使发泡陶瓷烧制的时候升温和冷却过程中产生的温差小，内部的热应力小，从而使得成品不易产生微裂纹，进而提高了发泡陶瓷的强度。
2、通过加入造孔剂使得发泡陶瓷内部留下的球形孔使相邻直通孔相互连接，形成三维连通孔，同时造孔剂使得发泡陶瓷内部晶粒直件的连接更紧密也可以使得陶瓷晶粒间的连接更为紧密，进而提高了发泡陶瓷的力学强度。
3、充分利用铝灰、陶瓷抛光渣，实现铝灰、陶瓷抛光渣的无害化和资源化利用节约了自然资源、降低了生产成本，同时所得的发泡陶瓷坯体具有较好的力学强度，抗摔不易破。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例和对比例。实施例和对比例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
除非另外指明，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分、术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺可包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组成、步骤或限制项组成。
实施例1
一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，包括如下步骤：
将改性陶瓷抛光渣与甘油混合搅拌，再加入铝灰和甲基纤维素混合均匀，再进行球磨并加入水进行造粒，再加入碳化硅进行机械搅拌35-55min，再浇注至模具中在15MPa的压力下成型，风干48h后脱模，再置于干燥箱中在100℃干燥48h，再转至900℃保温烘干4h，得到发泡陶瓷。
进一步地，所述改性陶瓷抛光渣和甘油、铝灰和甲基纤维素的质量比为3:4:3：2。
进一步地，所述改性陶瓷抛光渣的制备方法包括如下步骤：
将预处理后的陶瓷抛光渣加入造孔剂和羧甲基纤维素钠的水溶液中，搅拌均匀后再加入玻璃粉，混合均匀，得到改性陶瓷抛光渣。
在其中一个实施例中，所述造孔剂的制备方法包括如下步骤：将明胶加入去离子水中，搅拌50min，加热至60℃后加入液体石蜡中，搅拌15min，再转至冰浴加入戊二醛，搅拌反应1h，使用无水乙醇洗涤2次，再使用氨基乙酸溶液洗涤1次，再冷冻干燥3h后得到造孔剂。
进一步地，所述玻璃粉的制备方法包括如下步骤：
将纳米氮化铝加入到研磨后的玻璃料粒内，混合均匀后，在氩气的保护下在60℃的条件下烧结5h，得到玻璃粉。
进一步地，所述陶瓷抛光渣预处理的步骤如下：将陶瓷抛光渣放入氧化铝球磨罐中，置于行星式球磨机中进行湿磨，将得到的粉料过40目筛，然后装袋备用。
所述浆料与发泡剂的质量比为10：3。
所述陶瓷抛光渣、造孔剂、羧甲基纤维素钠的水溶液中、玻璃粉的质量比为5：2：2：4。
所述明胶、液体石蜡、戊二醛的质量比为：1.6：2：4。
所述纳米氮化铝与玻璃料粒的质量比为：3：5。
进一步地，所述陶瓷抛光渣的固体含量为30％。
进一步地，所述湿磨的转速为450r/min，时间为135min。
实施例2
一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，包括如下步骤：
将改性陶瓷抛光渣与甘油混合搅拌，再加入铝灰和甲基纤维素混合均匀，再进行球磨并加入水进行造粒，再加入碳化硅进行机械搅拌45min，再浇注至模具中在17MPa的压力下成型，风干54h后脱模，再置于干燥箱中在100℃干燥55h，再转至900-1050℃保温烘干4.5h，得到发泡陶瓷。
进一步地，所述改性陶瓷抛光渣和甘油、铝灰和甲基纤维素的质量比为3:7:3：2。
进一步地，所述改性陶瓷抛光渣的制备方法包括如下步骤：
将预处理后的陶瓷抛光渣加入造孔剂和羧甲基纤维素钠的水溶液中，搅拌均匀后再加入玻璃粉，混合均匀，得到改性陶瓷抛光渣。
在其中一个实施例中，所述造孔剂的制备方法包括如下步骤：将明胶加入去离子水中，搅拌55min，加热至63℃后加入液体石蜡中，搅拌17min，再转至冰浴加入戊二醛，搅拌反应1.5h，使用无水乙醇洗涤2次，再使用氨基乙酸溶液洗涤2次，再冷冻干燥4h后得到造孔剂。
进一步地，所述玻璃粉的制备方法包括如下步骤：
将纳米氮化铝加入到研磨后的玻璃料粒内，混合均匀后，在氩气的保护下在600-850℃的条件下烧结5-8h，得到玻璃粉。
进一步地，所述陶瓷抛光渣预处理的步骤如下：将陶瓷抛光渣放入氧化铝球磨罐中，置于行星式球磨机中进行湿磨，将得到的粉料过40目筛，然后装袋备用。
所述浆料与发泡剂的质量比为15：5。
所述陶瓷抛光渣、造孔剂、羧甲基纤维素钠的水溶液中、玻璃粉的质量比为10：2.5：2：4。
所述明胶、液体石蜡、戊二醛的质量比为：2.0：5：4.5。
所述纳米氮化铝与玻璃料粒的质量比为：4：5。
进一步地，所述陶瓷抛光渣的固体含量为37％。
进一步地，所述湿磨的转速为550r/min，时间为137min。
实施例3
一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，包括如下步骤：
将改性陶瓷抛光渣与甘油混合搅拌，再加入铝灰和甲基纤维素混合均匀，再进行球磨并加入水进行造粒，再加入碳化硅进行机械搅拌55min，再浇注至模具中在20MPa的压力下成型，风干72h后脱模，再置于干燥箱中在100℃干燥60h，再转至1050℃保温烘干5h，得到发泡陶瓷。
进一步地，所述改性陶瓷抛光渣和甘油、铝灰和甲基纤维素的质量比为3:9:3：2。
进一步地，所述烘干的条件为在100℃干燥60h，再转至1050℃保温烘干5h。
进一步地，所述改性陶瓷抛光渣的制备方法包括如下步骤：
将预处理后的陶瓷抛光渣加入造孔剂和羧甲基纤维素钠的水溶液中，搅拌均匀后再加入玻璃粉，混合均匀，得到改性陶瓷抛光渣。
在其中一个实施例中，所述造孔剂的制备方法包括如下步骤：将明胶加入去离子水中，搅拌60min，加热至65℃后加入液体石蜡中，搅拌20min，再转至冰浴加入戊二醛，搅拌反应2h，使用无水乙醇洗涤3次，再使用氨基乙酸溶液洗涤3次，再冷冻干燥5h后得到造孔剂。
进一步地，所述玻璃粉的制备方法包括如下步骤：
将纳米氮化铝加入到研磨后的玻璃料粒内，混合均匀后，在氩气的保护下在850℃的条件下烧结8h，得到玻璃粉。
进一步地，所述陶瓷抛光渣预处理的步骤如下：将陶瓷抛光渣放入氧化铝球磨罐中，置于行星式球磨机中进行湿磨，将得到的粉料过40目筛，然后装袋备用。
所述浆料与发泡剂的质量比为20：8。
所述陶瓷抛光渣、造孔剂、羧甲基纤维素钠的水溶液中、玻璃粉的质量比为15：3：2：4。
所述明胶、液体石蜡、戊二醛的质量比为：2.4：7：5。
所述纳米氮化铝与玻璃料粒的质量比为：6：5。
进一步地，所述陶瓷抛光渣的固体含量为45％。
进一步地，所述湿磨的转速为600r/min，时间为140min。
对比例1
对比例1的制备方法与实施例2相同，区别仅在于对比例1中的使用常规的陶瓷抛光渣。
测试例
本申请人对以上实施例1-3、对比例1参照建筑行业对其应用建材的性能标准进行了相关测试，测试结果如下表1：
由表1可知，与对比例1的发泡陶瓷相比，实施例1-3中的发泡陶瓷具有的力学强度较高，同时具有较高的气孔率而且气孔的孔径大小较为均匀。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
将改性陶瓷抛光渣与甘油混合搅拌，再加入铝灰和甲基纤维素混合均匀，再进行球磨，再往球磨完的料浆加入发泡剂，搅拌后浇注至模具中成型，脱模、烘干得到发泡陶瓷。
2.如权利要求1所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述改性陶瓷抛光渣和甘油、铝灰和甲基纤维素的质量比为3:4-9:3：2。
3.如权利要求1所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述烘干的条件为在100℃干燥48-60h，再转至900-1050℃保温烘干4-5h。
4.如权利要求1所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述改性陶瓷抛光渣的制备方法包括如下步骤：
将预处理后的陶瓷抛光渣加入造孔剂和羧甲基纤维素钠的水溶液中，搅拌均匀后再加入玻璃粉，混合均匀，得到改性陶瓷抛光渣。
5.如权利要求4所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述造孔剂的制备方法包括如下步骤：将明胶加入去离子水中，搅拌50-60min，加热至60-65℃后加入液体石蜡中，搅拌15-20min，在转至冰浴加入戊二醛，搅拌反应1-2h，洗涤2-3次，冷冻干燥后得到造孔剂。
6.如权利要求4所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述玻璃粉的制备方法包括如下步骤：
将纳米氮化铝加入到研磨后的玻璃料粒内，混合均匀后，在氩气的保护下在600-850℃的条件下烧结5-8h，得到玻璃粉。
7.如权利要求4所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述陶瓷抛光渣预处理的步骤如下：
将陶瓷抛光渣放入氧化铝球磨罐中，置于行星式球磨机中进行湿磨，将得到的粉料过40目筛，然后装袋备用。
8.如权利要求7所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述陶瓷抛光渣的固体含量为30-45％。
9.如权利要求1所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述湿磨的转速为450-600r/min，时间为135-140min。
10.如权利要求1所述的铝灰及陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷的工艺，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基硫酸三乙醇胺、N,N’一二亚硝基五次甲基四胺、碳化硅中的一种或多种。
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