一种利用镍渣和生物质粉制备轻质发泡陶瓷的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用镍渣和生物质粉制备轻质发泡陶瓷的方法，包括以下步骤：将镍渣、硅铝废渣、生物质粉和发泡剂混合，按质量份数计，配比为镍渣27～72份、硅铝废渣28～73份，外加生物质粉15～30份和发泡剂1～6份，混合均匀，成型，得到坯体；将坯体在高温炉内进行烧结，冷却至室温，得到轻质发泡陶瓷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机材料制备
，也属于固体废弃物利用
涉及一种轻质发泡陶瓷的制备方法，尤其涉及一种利用镍渣和生物质粉制备轻质发泡陶瓷的方法。
技术介绍
镍渣是指在镍金属冶炼过程中排放的一种工业废渣，即在冶炼镍过程中所形成的熔融物经水淬后形成的粒化炉渣。据统计，我国镍渣累计堆积量已超过1000万吨。这些渣中除了含有SiO2、Fe2O3和MgO外，还含有铬、铅、铜和锌等多种重金属元素。在堆积、填埋处置过程中，铬、铅、铜和锌等元素在雨水、地表水和渗滤液等的淋溶、浸泡、冲刷作用下，进入土壤、地表水及地下水，然后迁移进入食物链，造成环境污染，危害人类健康。针对利用镍渣制备高附加值产品的研究，回收利用其中主要成分SiO2、MgO等，来制备高温发泡陶瓷。高温发泡陶瓷材料具有密度轻、导热系数低、强度高、不燃烧和抗腐蚀的特性。随着生活水平的提高和能源危机的日益突出，现代社会对高温发泡陶瓷材料提出了越来越高的要求，不但有良好的隔热保温，而且还要有耐火、隔声及装饰效果等功能。但是一般高温发泡陶瓷材料价格昂贵，应用范围较窄，所以选择一种存量较大、成分稳定的原料并制备强度较高的高温发泡陶瓷材料，具有重要的经济和技术价值。公开了专利(CN 104326762 A)公开了一种高纯石英发泡陶瓷的制备方法，将SiO2与SiC微粉均匀混合，在真空或氩气气氛中、1700～1750℃下保温20～60分钟制成石英发泡玻璃，然后，再将石英发泡玻璃热处理产生晶化制成高纯石英发泡陶瓷。专利(CN 104310974 A)一种高纯氧化铝发泡陶瓷的制备方法，将Al2O3与Al4C3微粉均匀混合，在真空氩气气氛中、2100～2250℃下保温20～60分钟制成高纯氧化铝发泡陶瓷。这两种发泡陶瓷强度虽高，但是原料价格昂贵，生产条件受限，导致成本过高，不利于规模化生产。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中的不足之处，本专利技术以镍渣为主要原料，添加生物质粉为造孔剂和发泡剂制备发泡陶瓷。本专利技术不仅可以获得性能较高的发泡陶瓷，而且还解决了现有技术中镍渣的循环利用难的问题，解决了发泡陶瓷成本高的问题。技术方案：本专利技术提供了一种利用镍渣和生物质粉制成的轻质发泡陶瓷及其制备方法，包括以下步骤：1)将镍渣、硅铝废渣、生物质粉和发泡剂混合，按质量份数计，配比为镍渣27～72份、硅铝废渣28～73份，外加生物质粉15～30份和发泡剂1～6份；2)将上述称取好的的原料混合均匀，成型，得到坯体；3)将坯体在高温炉内进行烧结，冷却至室温，得到轻质发泡陶瓷。具体的，本专利技术所采用的的镍渣化学成分质量组成为：SiO2为40.38～55.99％、MgO为17.19～28.31％、Fe2O3为4.89～10％、Al2O3为4.86～7.29％、CaO为0.92～4.02％和K、Na小于3％。所述的镍渣先用颚式破碎机进行粗破碎，再用行星球磨机磨细，过120目筛，得到粉料。所述的硅铝废渣为粉煤灰、锂渣、硅锰渣或硫酸铝渣的中一种或两种以上。其中，锂渣中含：SiO2为55.6～58.54％、Al2O3为4.86～7.29％；硅锰渣中含：SiO2为38.10～40.80％、Al2O3为18.03～19.10％；硫酸铝渣中含：SiO2为71.56～74.40％、Al2O3为8.30～12.64％。作为优选，镍渣、锂渣、粉煤灰的最佳配比为：镍渣45份，锂渣12份，粉煤灰43份，外加25份稻壳粉、4份硬石膏。所述的生物质粉是稻壳、稻秆、玉米秆、麦秆或棉秆，经清洗、烘干、粉磨后得到。作为优选，稻壳为25份。所述的高温发泡剂是硬石膏、硫酸钠、二氧化锰或碳化硅的中一种或两种以上混合。所述的成型为，模压成型、注浆或注模成型。其中，模压成型时，在混合好的坯料中加入占坯料总量5～15％的聚乙烯醇(5wt％)溶液，研磨造粒，过120目筛，最后在4～10MPa下成型。注浆或注模成型时，称取好的的原料加30～35％的水(或其他溶剂)研磨形成浆料；再注入石膏模型，脱水成型，再将坯体于150℃以下干燥。经研究发现采用模压成型的方式有原料的损失小、产品尺寸精度高，重复性好的特点，与另外两种成型方式相比，制的干坯强度高，制品的收缩率小，机械性能较稳定。因此，优选模压成型，跟进一步的，模压成型时，优选加入10％的聚乙烯醇(5wt％)溶液，施加压力为7MPa；注浆或注模成型时，加32％的水研磨形成浆料。所述的烧结，是于1300～1600℃保温60～120min。采用本专利技术所述方法所制得的轻质发泡陶瓷材料体积密度为0.21～0.45g/cm3，抗压强度1.98～5.87MPa，导热系数为0.295～0.628W/(m·℃)。本专利技术的一个最佳方案是：将镍渣、锂渣、粉煤灰按质量比45:12:43称量，与25份稻壳粉、4份硬石膏混合均匀，加入10％的聚乙烯醇(5wt％)溶液，研磨造粒，过120目筛，得到坯料；将坯料在7MPa下模压成型，得到坯体；将坯体烘干后放入装有氧化铝粉的匣钵内，并将匣钵置于高温炉中，升温至1450℃保温90min，得到轻质发泡陶瓷。其中，氧化铝粉可重复使用。有益效果：(1)利用镍渣中在一定温度下主要分解物生成SiO2和MgO，再添加不同的生物质粉为造孔剂和不同的发泡剂；其中，镍渣中的其他杂质矿物成分在烧结过程中可以起到助熔作用。(2)采用镍渣和其他工业废渣为原料，是固体废弃物的有效利用，是变废为宝；既解决大量工业废渣堆积产生的环境问题，又产生一定的经济效益，改变目前企业解决环保问题需要大量资金投入的困境；充分利用镍渣中的有价组分，解决现有资源回收利用低效粗放的弊端，既降低生产成本又保护了环境。(3)采用本专利技术所提供的方法制成的发泡陶瓷材料轻质且强度较高，且保温隔热性能优异。具体实施方式：以下参照具体的实施例来说明本专利技术。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，其不以任何方式限制本专利技术的范围。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。实施例1原料制备：将稻壳清洗，烘干，粉磨，制备成稻壳粉；镍渣用颚式破碎机和行星球磨机磨细，过120目筛，得到粉料；混料：将镍渣、锂渣、粉煤灰按质量比45:12:43称量，与25份稻壳粉、4份硬石膏混合均匀，加入10％聚乙烯醇(5wt％)，研磨造粒，过120目筛，得到坯料；成型：将坯料在7MPa下模压成型，得到坯体；烧成：将坯体烘干后放入装有氧化铝粉的匣钵内，并将匣钵置于高温炉中，升温至1450℃保温90min，得到轻质发泡陶瓷。性能测试：测得发泡陶瓷材料的体积密度为0.21g/cm3，其抗压强度为5.43MPa，导热系数为0.295W/(m·℃)。实施例2原料制备：将玉米秆清洗，烘干，粉磨，制备成玉米秆粉；镍渣用颚式破碎机和行星球磨机磨细，过120目筛，得到粉料；混料：将镍渣、锂渣、硅锰渣按质量比72:21:7称量，与30份玉米粉、3份碳化硅和3份硫酸钠混合均匀，加入15％聚乙烯醇(5wt％)溶液，研磨造粒，过120目筛，得到坯料；成型：将坯料在10MPa下模压成型，得到坯体；烧成：将坯体烘干后放入装有氧化铝粉的匣钵内，并将匣钵置于高温炉中，升温至1600℃保温120min，得到轻质发泡陶瓷。性能测试：测得发泡陶瓷材料的体积密度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用镍渣和生物质粉制备轻质发泡陶瓷的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将镍渣、硅铝废渣、生物质粉和发泡剂混合，按质量份数计，配比为镍渣27～72份、硅铝废渣28～73份，外加生物质粉15～30份和发泡剂1～6份；(2)将上述称取好的的原料混合均匀，成型，得到坯体；(3)将坯体在高温炉内进行烧结，冷却至室温，得到轻质发泡陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种利用镍渣和生物质粉制备轻质发泡陶瓷的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将镍渣、硅铝废渣、生物质粉和发泡剂混合，按质量份数计，配比为镍渣27～72份、硅铝废渣28～73份，外加生物质粉15～30份和发泡剂1～6份；(2)将上述称取好的的原料混合均匀，成型，得到坯体；(3)将坯体在高温炉内进行烧结，冷却至室温，得到轻质发泡陶瓷。2.如权利要求1所述的轻质发泡陶瓷的制备方法，其特征在于所述的镍渣化学成分质量组成为：SiO2为40.38～55.99％、MgO为17.19～28.31％、Fe2O3为4.89～10％、Al2O3为4.86～7.29％、CaO为0.92～4.02％和K、Na小于3％。3.如权利要求1所述的轻质发泡陶瓷的制备方法，其特征在于所述的镍渣先用颚式破碎机进行粗破碎，再用行星球磨机磨细，过120目筛，得到镍渣粉体。4.如权利要求1所述的轻质发泡陶瓷的制备方法，其特征在于所述的硅铝废渣为粉煤灰、锂渣、硅锰渣或硫酸铝渣中的一种或两种以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，刘甜甜，蒋金海，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32