一种利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法技术

本发明专利技术提供一种利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法，属于固体废弃物综合利用技术领域。该方法利用陶瓷废渣自有的化学组成的特点，将杂质造成的不能直接循环利用的缺点转换为制备的必要有力条件，以陶瓷废渣为主要原料，通过添加不同的添加剂和粘结剂，混合后构成基本原料，并结合发泡剂的作用，采用高温化学发泡的方法得到一种高性能的多孔材料。本发明专利技术工艺流程短，设备简单，可充分利用陶瓷废渣的自身化学组成和不能直接循环利用缺点，得到的产品性能好，无环境污染。

Method for preparing porous material from ceramic waste residue

The invention provides a method for preparing porous materials by using ceramic waste residue, which belongs to the technical field of solid waste comprehensive utilization. The method of using chemical composition of ceramic waste own, will be caused by impurities cannot be directly recycled into the preparation of the necessary shortcomings of the powerful condition, using ceramic waste as the main raw materials, by adding different additives and binder, mixing basic raw materials, combined with the function of foaming agent, high temperature chemical foaming method to get a high performance porous material. The invention has the advantages of short technological process and simple equipment, and can make full use of the chemical composition of the ceramic waste residue and the defect of direct recycling, and the products obtained are good in performance without environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法
本专利技术涉及固体废弃物综合利用
，特别是指一种利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法。
技术介绍
我国固体废弃物的排放及危害，随着能耗不断增加而逐年增大。如何变废为宝，是我们面临的重大挑战。陶瓷砖在我国建筑陶瓷行业是一种具有相对优势的产品，我国陶瓷砖的产量占世界总产量的80％以上。大量的陶瓷砖产量不光意味着需要消费大量的原材料，还意味着会产生大量的废弃物。目前，我国陶瓷砖的主要产地为广东、江西和山东等，其中以广东为代表。据统计，仅广东地区一年的陶瓷抛光废渣的排放已超过1000万吨，估计全国年排放量将有可能超过1400万吨。目前，每年竣工的房屋建筑面积为20亿m2，而预计到2020年，我国的建筑面积将新增加250～300亿m2。随着建筑面积的增加，陶瓷砖的需求将大幅度增加，因此陶瓷废渣废料将会成为急要解决的重大问题。陶瓷废渣是陶瓷企业在陶瓷砖的生产制作过程中，由于制品磨边和打磨等加工工序，产生的一种大量陶瓷工业固体废弃渣。据统计，生产1m2的陶瓷砖，经过磨边和打磨处理后，会产生1.5kg的废料，并损失0.6kg的磨头原料，因此共产生2.1kg左右的陶瓷废渣。陶瓷废渣的组成和其形成过程有很大的关系，所以陶瓷废渣是由陶瓷产品被磨削下的废料和磨头上的杂质。陶瓷废渣中所含的主要化学成分为二氧化硅SiO2和氧化铝Al2O3。据有关文献可知，陶瓷废渣也含有大量的碱金属和碱土金属氧化物，另外磨头损失也会带入碳化硅磨料和氯氧镁水泥粘结剂。由于陶瓷废渣含有不同的杂质，在直接作为原料循环再利用过程中会造成产品的发泡膨胀现象，从而使得陶瓷砖的砖体造成严重变形破坏，甚至造成窑炉的毁坏，因此陶瓷废渣还无法在制陶过程中重新利用。目前，对陶瓷废渣的研究停留在表面，还不够深入。在我国，90％以上的陶瓷废渣还不能得到很好的资源化循环再利用，其主要还是采用填埋的方法处理。陶瓷废渣堆放不仅耗费了大量的人力、物力和财力，而且会占用大量宝贵的土地资源。另外，陶瓷废渣的粒度很小，颗粒细小，粒径一般可以维持在100μm以下，因此很容易形成扬尘现象，造成粉尘污染，对人体健康产生危害。此外，陶瓷废渣经雨水淋滤后，还会与水混合流入附近的土地、河流等，改变土壤结构，妨碍植物生长，甚至破坏生态环境，造成严重的环境污染。如何减少陶瓷废渣的污染，将其变废为宝，促进陶瓷废渣的高效循环利用，是一个值得关注的问题。多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料。由于其独有的结构特点使其具有低密度、低导热和高比表面积的特点，所以多孔材料具有广泛的应用范围。早在多年前的古埃及金字塔中就已经使用了木制建材，在罗马时代软木就被用作酒瓶的瓶塞。而到了近代，人们便开始尝试自己制造多孔材料，其中最简单的是由大量相似的棱形孔洞组成的蜂窝状材料，可用作轻质构件。更常见的是高分子泡沫材料，其用途广泛，可用于小到随处可见的咖啡杯，大到飞机坐舱的减震垫。现代技术的发展使得金属、陶瓷、玻璃等材料也能像聚合物那样发泡。这些新型泡沫材料正逐渐地被用作绝缘、缓冲、吸收冲击能量的材料，从而发挥了其由多孔结构决定的独特的综合性能。由于陶瓷多孔材料具有硬度大、耐热、抗腐蚀性、质量轻等特点,在宇航、化工、民用等多个领域应用广泛,开发利用陶瓷渣制备多孔材料具有较好的应用前景,这不仅有效利用陶瓷渣废渣,避免了资源浪费,同时解决了由于陶瓷废渣大量堆放造成的环境污染问题；此外，制备的多孔材料还具有很高的附加价值。因此，采用陶瓷废渣直接制备高性能高附加价值的多孔材料变得至关重要。
技术实现思路
本专利技术针对目前陶瓷废渣由于杂质的存在，无法循环再利用，且大量堆放造成环境污染等缺点，提供一种利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法。该方法充分利用陶瓷废渣本身的化学组成的特点，(主要组成以SiO2和Al2O3为主，并含有大量的碱金属和碱土金属氧化物)，充分利用陶瓷废渣中杂质造成的发泡缺点，转变为制备多孔材料的优点，结合添加剂的调节作用，采在碳化硅为化学发泡剂，利用高温发泡的方法制备得到一种高性能的多孔材料，其具有很广的应用范围。该方法首先将陶瓷渣与添加剂、发泡剂通过球磨混合均匀，加入粘结剂后，搅拌混匀，然后将所得物料干燥造粒后预压成型，采用高温化学发泡，最后经干燥后烧制，得到多孔材料。其中，陶瓷渣主要成分为SiO2：50～70wt％，Al2O3：15～30wt％，MgO：1～5wt％，CaO：1～4wt％，K2O：1～5％，Na2O：2～8％。添加剂为磷酸钠和氧化镁，其中，磷酸钠占陶瓷渣质量的0.5％～5％，氧化镁占陶瓷渣质量的1％～7％。粘结剂为水玻璃，粘结剂占陶瓷渣质量的5％～15％。发泡剂为碳化硅，发泡剂用量为陶瓷渣的0.5％～7％。该方法所制得的多孔材料表观密度为400～1800kg/m3，导热系数为0.105～0.334w/(m·K)。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术综合考虑了陶瓷废渣本身的化学组成的特点，将杂质造成的发泡缺点转变为制备多孔材料的优点，通过加入添加剂对主要原料进行调试，调节原料、添加剂和发泡剂的配比含量，严格控制制备过程的每个环节，使得发泡速度与基体软化的温度与时间相匹配，从而制备出孔径小于1mm，气泡分布均匀的低密度高强度的多孔材料。本专利技术工艺流程短，设备简单，易操作，可充分利用工业固废陶瓷废渣，且得到的产品应用范围广，附加值高，且对环境有保护作用。附图说明图1为本专利技术的利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法工艺流程图；图2为本专利技术实施例制得多孔材料样品的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例制得多孔材料样品的外观形貌图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对目前陶瓷废渣由于杂质的存在，无法循环再利用，且大量堆放造成环境污染等问题，提供一种利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法。如图1所示，该方法首先将陶瓷渣与添加剂、发泡剂通过球磨混合均匀，加入粘结剂后，搅拌混匀，然后将所得物料干燥造粒后预压成型，采用高温化学发泡，最后经干燥后烧制，得到多孔材料。在具体实施过程中，以陶瓷废渣(主要成分为：SiO2：50～70wt％，Al2O3：15～30wt％，MgO：1～5wt％，CaO：1～4wt％，K2O：1～5％，Na2O：2～8％)为主要原料，分别添加主要原料质量的3％，4％和3％的磷酸钠，氧化镁和发泡剂碳化硅，充分混合后再加入质量为主要原料质量的5％的粘结剂水玻璃。将混合好的原料进行搅拌均匀，干燥造粒，并在模具中预压成型。将胚体在马弗炉中按照事先制定好的烧结制度进行烧结，保温20min后自然冷却到室温，得到最终所要的样品。如图2和图3所示，分别为所得样品的扫描电镜和外观形貌图。以上所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法，其特征在于：首先，将陶瓷渣与添加剂、发泡剂通过球磨混合均匀，加入粘结剂后，搅拌混匀，然后将所得物料干燥造粒后预压成型，采用高温化学发泡，最后经干燥后烧制，得到多孔材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法，其特征在于：首先，将陶瓷渣与添加剂、发泡剂通过球磨混合均匀，加入粘结剂后，搅拌混匀，然后将所得物料干燥造粒后预压成型，采用高温化学发泡，最后经干燥后烧制，得到多孔材料。2.根据权利要求1所述的利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法，其特征在于：所述陶瓷渣主要成分为SiO2：50～70wt％，Al2O3：15～30wt％，MgO：1～5wt％，CaO：1～4wt％，K2O：1～5％，Na2O：2～8％。3.根据权利要求1所述的利用陶瓷废渣制备多孔材料的方法，其特征在于：所述添...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀如，曲世琳，王昊，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11