铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于吸声材料技术领域，公开了一种铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料及其制备方法，铁尾矿砂用水冲洗去除灰土，晾干后进行筛分；配制筛分所得尾矿砂微粒的水溶液，并加入聚乙二醇试剂，再混匀搅拌10分钟，制得碾磨原料；导入纳米砂磨机中碾磨，得到纳米级尾矿粉浆料；用离心机分离掉其中的90％的水分，得纳米尾矿砂湿粉；将纳米尾矿砂湿粉放入压片模具盒中，利用热压成型得尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料。本发明专利技术的铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料各方面综合性能优良；由于孔径纳米级只需薄层即可高吸声，铺设占用空间小且承重减少，制备工艺简单且孔为连通的，无二次污染，且耐火和阻燃，同时获得了大体量废弃的铁尾矿砂再资源化的新途径。

Nanoscale thin layer sound absorption materials and preparation methods of iron tailings

The invention belongs to the technical field of sound-absorbing material, discloses a thin iron tailings nanometer porous sound-absorbing material and preparation method thereof, iron tailings rinse with water to remove dust, dry sieving; water solution preparation and screening income tailings particles, and polyethylene glycol reagent, then mixing and stirring for 10 minutes, prepare grinding raw material; grinding nanometer sand mill, nano tailings powder slurry; separating out the 90% water by centrifuge, nano tailings wet powder; nano tailings wet powder into a die box, to the tailings of nano microporous thin sound-absorbing material by hot pressing. The iron ore tailings of nano microporous sound-absorbing material of the invention thin layer with excellent comprehensive properties; nanometer thin layer due to the aperture only to high sound absorption, small occupied space and reduce the laying bearing, the preparation process is simple and the hole is connected, no two pollution, and fire resistance and flame retardant, get a new way of large iron ore tailings the volume of waste recycling at the same time.

【技术实现步骤摘要】
铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料及其制备方法
本专利技术属于吸声材料
，尤其涉及一种铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料及其制备方法。
技术介绍
迅猛发展的高层建筑对隔墙的轻质高强度和减少容积率占用提出了更高的要求，因此，薄而轻质的建筑用吸隔声材料的研发已经成为环境噪声控制领域的前沿研究热点。许多狭小空间和舱室内的吸声设计需求也对吸声材料轻薄高效提出了更高的要求。研制新型多孔吸声材料已经成为了吸声降噪环境功能材料发展的一个趋势，对提高高层建筑住房的容积率和减少承重有重大意义。然而，传统的吸声材料如超细玻璃纤维棉和聚氨酯泡沫材料等均要求较厚铺设(100mm以上)才能达到预期的吸声效果，故需占用一定空间。多孔材料的研究涉及多个行业与学科，例如机械、材料、声学等学科，其应用覆盖了机械、航天、航空、环境、建筑、能源等领域，近年来多孔材料引起了国内外学者的广泛探讨和研究；传统的多孔吸声材料对应吸声系数高时的孔径在0.8mm左右，这是由于以往的多孔材料制备技术孔径最小停留在毫米级。综上所述，现有技术存在的问题是：1.现有多孔吸声材料的孔径为毫米级，导致均要求较厚铺设(100mm以上)才能达到预期的吸声效果，故需占用一定空间，目前国内外尚无纳米级多孔吸声材料及其制备技术；2.为保证形成吸声所需的纳米级颗粒孔隙且孔隙全连通，相关制备技术尚未见报道，而铁尾矿砂纳米化颗粒的坚硬恰好能满足其要求；3.大体量废弃的铁尾矿砂迫切需要更多新的再资源化利用途径，尤其是赋予新的材料功能和提升技术含量的技术，尚未见与本专利技术的将铁尾矿砂颗粒纳米化并制备成噪声污染控制用纳米微孔吸声材料相同的报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料及其制备方法。本专利技术是这样实现的，一种铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法，所述铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法包括：步骤一，将铁尾矿砂用水冲洗去除灰土，晾干后进行筛分得粒径小于89μm的尾矿砂微粒；步骤二，按固含量10％～30％的比例配制筛分所得尾矿砂微粒的水溶液，并在溶液中加入2％～3％的聚乙二醇试剂，再混匀搅拌10分钟，制得碾磨原料；步骤三，将制得的碾磨原料导入纳米砂磨机中，借助锆珠和氧化锆陶瓷碾磨转子产生的高速碰撞、摩擦和剪切作用，碾磨120分钟，得到纳米级尾矿粉浆料；步骤四，用离心机分离掉其中的90％的水分，得纳米尾矿砂湿粉；步骤五，将纳米尾矿砂湿粉放入压片模具盒中，利用热压成型得尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料，热压压力0.2～1MPa，热压温度20～60℃，热压时间20～30分钟。进一步，所述步骤一中晾干后用170目的筛子进行筛分得粒径小于89μm的尾矿砂微粒；被筛掉的大颗粒可借助球磨机再研磨后筛分。进一步，所述步骤三中纳米级为粒径小于900nm的尾矿粉浆料；本专利技术的另一目的在于提供一种由所述铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法制备的铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料制备的吸声结构。本专利技术的优点及积极效果为：把多孔吸声材料的孔隙大小从传统的毫米级突破扩展到纳米级，粒径和孔径均小于900nm，薄层即可高吸声，10mm厚度的铁尾矿砂纳米微孔薄层就可达到传统多孔材料需100mm厚度的吸声效果(平均吸声系数0.4以上)，占用空间为传统多孔材料的1/10甚至更少。由于尾矿砂已是经球磨机碾磨过，制备纳米微粒总耗能可减少一半。由于是物理作用制备纳米微粒，故制备工艺简单且无二次污染。本专利技术的铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料各方面综合性能优良；由于孔径纳米级只需薄层(10mm)即可高吸声(平均吸声系数0.4以上)，铺设占用空间小(为传统多孔材料的1/10)且承重减少，制备工艺简单且孔为连通的，无二次污染，且耐火和阻燃，同时获得了大体量废弃的铁尾矿砂再资源化的新途径。本专利技术发现具有互连通的球形孔的多孔材料其孔径越小，单位厚度所含孔的数量也越多，吸声系数越高，故本专利技术的纳米级多孔材料只需薄层即可高吸声，把多孔吸声材料的孔隙大小从传统的毫米级突破扩展到纳米级，从而获得薄层高吸声新材料并同时使铁尾矿砂再资源化。本专利技术选用矿山废弃的铁尾矿砂作为制备纳米微粒的原材料的设计思路依据为：1.铁尾矿砂中以SiO2为主要成分(质量百分比约占67％)且二氧化硅纳米颗粒较坚硬，有利于保证颗粒间的纳米微孔全连通且均匀；2.铁尾矿砂在前期选矿工艺中是已经经历过球磨机粉碎的，粒度主要为0.05mm～0.25mm，呈细粒粉砂状，可节省后续加工能源消耗，有利于进一步碾磨制备纳米级粉浆；3.铁尾矿砂作为原材料来源丰富廉价且其再利用具有巨大社会效益和环境效益，矿产资源开发利用过程中产生的尾矿砂、煤矸石、粉煤灰和冶炼渣己成为我国排放量最大的工业固体废弃物，已达80多亿吨，约占总量的80％，每年排出的尾矿砂量以高达5亿吨以上的速度增长；4.不会造成二次污染且具有阻燃性。本专利技术将铁尾矿砂颗粒纳米化并制备成纳米微孔吸声材料是铁尾矿砂再资源化的全新途径，且成为噪声污染控制的新材料，国内外尚未见报道。完全不同于现有的铁尾矿砂处理方式(如尾矿砂回填、尾矿砂制砖和尾矿砂制微晶玻璃等)。同时纳米微孔吸声技术与材料也未见报道。附图说明图1是本专利技术实施例提供的铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的吸声频率特性示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法包括以下步骤：S101：将铁尾矿砂用水冲洗去除灰土，晾干后用170目的筛子进行筛分得粒径小于89μm的尾矿砂微粒；被筛掉的大颗粒可借助球磨机再研磨后筛分；S102：按固含量10％～30％的比例配制筛分所得尾矿砂微粒的水溶液，并在溶液中加入2％～3％的聚乙二醇试剂(LR级别)，再混匀搅拌10分钟，制得碾磨原料；S103：将制得的碾磨原料导入纳米砂磨机中，借助锆珠和氧化锆陶瓷碾磨转子产生的高速碰撞、摩擦和剪切作用，碾磨120分钟，得到纳米级(粒径小于900nm)尾矿粉浆料；S104：用离心机分离掉其中的90％的水分，得纳米尾矿砂湿粉；S105：将纳米尾矿砂湿粉放入压片模具盒中，利用热压成型得尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料，热压压力0.2～1MPa，热压温度20～60℃，热压时间20～30分钟。下面结合实施例对本专利技术的应用原理作进一步的描述。实施例1：步骤一：将铁尾矿砂用水冲洗去除灰土，晾干后用170目的筛子进行筛分得粒径小于89μm的尾矿砂微粒；被筛掉的大颗粒可借助球磨机再研磨后筛分；步骤二：按固含量10％的比例配制筛分所得尾矿砂微粒的水溶液，并在溶液中加入2％的聚乙二醇试剂(LR级别)，再混匀搅拌10分钟，制得碾磨原料；步骤三：将制得的碾磨原料导入纳米砂磨机中，借助锆珠和氧化锆陶瓷碾磨转子产生的高速碰撞、摩擦和剪切作用，碾磨120分钟，得到纳米级(粒径小于900nm)尾矿粉浆料；步骤四：用离心机分离掉其中的90％的水分，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法，其特征在于，所述铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法包括：步骤一，将铁尾矿砂用水冲洗去除灰土，晾干后进行筛分得粒径小于89μm的尾矿砂微粒；步骤二，按固含量10％～30％的比例配制筛分所得尾矿砂微粒的水溶液，并在溶液中加入2％～3％的聚乙二醇试剂，再混匀搅拌10分钟，制得碾磨原料；步骤三，将制得的碾磨原料导入纳米砂磨机中，借助锆珠和氧化锆陶瓷碾磨转子产生的高速碰撞、摩擦和剪切作用，碾磨120分钟，得到纳米级尾矿粉浆料；步骤四，用离心机分离掉其中的90％的水分，得纳米尾矿砂湿粉；步骤五，将纳米尾矿砂湿粉放入压片模具盒中，利用热压成型得尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料，热压压力0.2～1MPa，热压温度20～60℃，热压时间20～30分钟。

【技术特征摘要】
1.一种铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法，其特征在于，所述铁尾矿砂纳米微孔薄层吸声材料的制备方法包括：步骤一，将铁尾矿砂用水冲洗去除灰土，晾干后进行筛分得粒径小于89μm的尾矿砂微粒；步骤二，按固含量10％～30％的比例配制筛分所得尾矿砂微粒的水溶液，并在溶液中加入2％～3％的聚乙二醇试剂，再混匀搅拌10分钟，制得碾磨原料；步骤三，将制得的碾磨原料导入纳米砂磨机中，借助锆珠和氧化锆陶瓷碾磨转子产生的高速碰撞、摩擦和剪切作用，碾磨120分钟，得到纳米级尾矿粉浆料；步骤四，用离心机分离掉其中的90％的水分，得纳米尾矿砂湿粉；步骤五，将纳米尾矿砂湿粉放入压片模具盒中，利用热压成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明俊，苗明东，徐泳文，石春华，肖涛，张安桂，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西,36