一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的方法技术

本发明专利技术提供一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的制备方法，该方法将主料、辅料、助熔剂、成孔剂和着色剂配料后，经高温一次烧制而成，其中，锂尾矿为主料、碎玻璃为辅料；助熔剂包括氟化钠、碳酸钾、硅酸钠、芒硝、硼砂；成孔剂包括碳酸钙和碳化硅；着色剂包括氧化铜、氧化铁、氧化钴、氧化铬、氧化锰和氧化锌。本发明专利技术能有效解决工业矿渣堆积和二次污染问题，同时实现资源回收再利用；制备工艺简易，成本低廉，所制泡沫玻璃陶瓷体积密度小且孔分布均匀，色泽可调、抗压强度高，附加价值高，有良好的产业化前景。

Method for preparing color foam glass ceramic material by using lithium tailings

The invention provides a preparation method for preparing color foam glass ceramic material by using lithium tailings. The method is made of main material, auxiliary material, fluxing agent, pore forming agent and colorant, and is made by high temperature once, in which the lithium tailings are the main material and the broken glass is the auxiliary material; the flux includes sodium fluoride, potassium carbonate, sodium silicate, and sodium silicate. Mirabilite and borax; pore forming agents include calcium carbonate and silicon carbide; colorants include cupric oxide, iron oxide, cobalt oxide, chromium oxide, manganese oxide and Zinc Oxide. The invention can effectively solve the problem of industrial slag accumulation and two pollution, and realize recycling and reuse of resources; the preparation process is simple, the cost is low, the volume density of the foam glass ceramics is small and the pore distribution is uniform, the color and lustre can be adjusted, the compressive strength is high, the additional value is high, and has good industrialization prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的方法
本专利技术属于陶瓷材料制备
，具体涉及一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的方法。
技术介绍
我国锂资源丰富，已探明锂资源储量居世界前列。但每年锂辉石精矿精选和锂盐生产所产出的锂尾渣数量巨大，仅锂盐生产产生的锂尾矿达数百万吨。锂盐生产在促进我国锂工业发展的同时，相对落后的开采技术和粗放的开采模式不仅造成了资源的极大浪费，还带来了巨量的工业废渣，对环境造成了很大的污染，对社会经济的发展带来不良影响。因此，探索工业尾矿的资源化利用途径和再利用技术，对促进我国国民经济的发展和改善国民环境具有很重要的现实意义。锂尾渣中含有大量可用成分，其化学成份与粘土质相似，主要含SiO2、Al2O3、Na2O和K2O等，且SiO2和Al2O3绝大多数是以无定形形式存在，可作为制备玻璃陶瓷的粘土质替代材料。锂尾渣在建筑材料行业的资源化利用将是消纳工业废弃物、变废为宝、保护人居环境、减轻生态污染的有效措施，也是实现经济、社会、资源和环境协调发展一条重要途径。泡沫玻璃陶瓷是一种整体充满微孔的玻璃陶瓷材料，具有优良的隔热、保温、隔音性能，而且强度高、膨胀系数较低、尺寸稳定性好，与混凝土、砂浆相容性好，耐候性强，而且不燃，可用于防火要求较高的施工部位。在众多隔热保温材料中，普通泡沫玻璃陶瓷的颜色单一，缺乏装饰效果，其使用范围受到一定的限制。本专利技术拟设计一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的方法，该方法能充分利用锂尾渣，变废为宝，制备出的彩色泡沫玻璃陶瓷材料能够用作建筑隔热保温材料、内外饰材料，具有防火、隔热、吸声特性，而且附有装饰艺术效果。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、按配方称取各组分配比的锂矿渣、玻璃粉、助熔剂、成孔剂作为基础物料，着色剂按比例与基础物料混合；步骤2、将充分混合的物料粉末填充入耐火模具，铺平和压实后，放入高温炉内烧成；步骤3、由室温以5-10℃/min的速率快速升温至800℃，保温30min，继续以3-5℃/min的速率缓慢升温至850-1050℃烧成温度，保温15min后，急冷至500-600℃工况下退火30min后再自然冷却，冷却后进行脱模、切割，得到彩色泡沫玻璃陶瓷材料。所述步骤1中各基础物料的质量百分比分别为：锂矿渣60％～70％，废弃玻璃粉10％～20％，助熔剂5％～20％，成孔剂1％～10％，着色剂占基础物料的0％～5％。所述步骤1中锂矿渣为锂辉石精矿选矿和锂盐生产所产生的固体渣，其中SiO2含量大于70％，Al2O3含量大于15％。所述步骤1中废弃玻璃粉为普通无色窗玻璃和玻璃器皿废弃物经破碎、粉磨得到的物料。所述步骤1中助熔剂为碳酸钾、芒硝、硅酸钠和硼砂中的至少一种。所述步骤1中成孔剂为碳酸钙和碳化硅中的至少一种。所述步骤1中着色剂为氧化铜、氧化铁、氧化钴、氧化铬、氧化锰和氧化锌中的至少一种。所述步骤1中锂矿渣、废弃玻璃粉、助熔剂、成孔剂和着色剂的粒度分布在120～200目之间。本专利技术制备得到的彩色泡沫玻璃陶瓷的孔结构由成孔剂的种类、数量和粒度来控制；孔径大小受体系粘度影响，并可以通过调整温度和组成来实现控制。本专利技术中成孔剂分解充分，得到的彩色泡沫玻璃陶瓷材料气孔分布均匀，孔径尺寸合适，体积密度介于0.4～0.9g/cm3，导热系数低于0.28W/(m·K)，抗压强度可达6～10MPa。本专利技术通过金属离子氧化物在泡沫玻璃陶瓷中进行着色，着色原理为离子着色和色素着色。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术将原料粉末堆积烧成，制备工艺简单，高温成孔，烧成范围宽广，易于工业化规模生产；(2)本专利技术将锂尾矿和碎玻璃作为基础原料，实现了废料的有效利用，节约大量陶瓷天然原料，可有效防治锂尾渣对环境的污染，制备的彩色泡沫玻璃陶瓷，强度高，孔隙率大，适用于防火隔热内外墙体材料、内外墙体装饰，可作为吸声材料和过滤材料；(3)本专利技术中材料烧成温度范围在850℃～1050℃可调，比传统陶瓷烧成温度低100℃～300℃，节约大量能耗。(4)本专利技术孔径尺寸和孔隙率可调整，且色彩多样，艺术价值和实用价值高。具体实施方式下面通过实施例，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明：实施例1称取锂尾渣70％，玻璃粉15％，助熔剂5％，成孔剂10％，球磨干混20min，混合均匀后，将配合料铺入碳化硅模具；将其放入高温炉中，控制升温速率为6℃/min，由室温升至800℃、保温30min，然后以5℃/min的升温速率，烧至1050℃保温15min，烧制结束后随炉冷却至600℃退火30min，得到白色泡沫玻璃陶瓷；本实施例中，助熔剂为硼砂，成孔剂为碳酸钙。本实施例得到的白色泡沫玻璃陶瓷材料气孔分布均匀，孔径在500μm～800μm之间，体积密度0.61g/cm3，导热系数0.20W/(m·K)，抗压强度可达5.4MPa。实施例2称取干燥好的锂尾渣70％，玻璃粉20％，助熔剂8％，成孔剂2％，球磨干混20min，混合均匀后，将配合料铺入莫来石模具内；将其放入高温炉中，控制升温速率为6℃/min，由室温升至800℃、保温30min，然后以3℃/min的升温速率，烧至900℃保温15min，烧制结束后随炉冷却至500℃退火30min，得到灰褐色泡沫玻璃陶瓷；本实施例中，助熔剂为碳酸钾和芒硝(质量比1：1)，黑色碳化硅为成孔剂。本实施例得到的灰褐色泡沫玻璃陶瓷材料气孔分布均匀，孔径在500μm～800μm之间，体积密度0.7g/cm3，导热系数0.22W/(m·K)，抗压强度可达8MPa。实施例3称取干燥好的锂尾渣70％，玻璃粉13％，助熔剂7％，成孔剂10％，外加着色剂3％，球磨干混20min，混合均匀后，将配合料铺入莫来石模具；将其放入高温炉中，控制升温速率为6℃/min，由室温升至800℃、保温30min，然后以3℃/min的升温速率，烧至950℃保温15min，烧制结束后随炉冷却至600℃退火30min，得到绿色泡沫玻璃陶瓷；本实施例中，助熔剂为碳酸钾、芒硝和硼砂(质量比1：2：3)，浅绿色碳化硅和碳酸钙(质量比1:1)为成孔剂，氧化铬为着色原料；本实施例得到的泡沫玻璃陶瓷材料气孔分布均匀，孔径在500μm～800μm之间，体积密度介于0.65g/cm3，导热系数0.20W/(m·K)，抗压强度可达6.7MPa。实施例4称取干燥好的锂尾渣70％，玻璃粉13％，助熔剂7％，成孔剂10％，外加着色剂3％，球磨干混20min，混合均匀后，将配合料铺入莫来石模具；将其放入高温炉中，控制升温速率为6℃/min，由室温升至800℃、保温30min，然后以3℃/min的升温速率，烧至950℃保温15min，烧制结束后随炉冷却至600℃退火30min，得到粉红色泡沫玻璃陶瓷；本实施例中，助熔剂为碳酸钾、芒硝和硼砂(质量比1：2：3)，碳酸钙为成孔剂，氧化锰和氧化铜(质量比1:1)为着色原料。本实施例的得到的泡沫玻璃陶瓷材料气孔分布均匀，孔径在500μm～800μm之间，体积密度0.68g/cm3，导热系数0.26W/(m·K)，抗压强度可达6.5MPa。实施例5称取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、按配方称取各组分配比的锂矿渣、玻璃粉、助熔剂、成孔剂作为基础物料，着色剂按比例与基础物料混合；步骤2、将充分混合的物料粉末填充入耐火模具，铺平和压实后，放入高温炉内烧成；步骤3、由室温以5‑10℃/min的速率快速升温至800℃，保温30min，继续以3‑5℃/min的速率缓慢升温至850‑1050℃烧成温度，保温15min后，急冷至500‑600℃工况下退火30min后再自然冷却，冷却后进行脱模、切割，得到彩色泡沫玻璃陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、按配方称取各组分配比的锂矿渣、玻璃粉、助熔剂、成孔剂作为基础物料，着色剂按比例与基础物料混合；步骤2、将充分混合的物料粉末填充入耐火模具，铺平和压实后，放入高温炉内烧成；步骤3、由室温以5-10℃/min的速率快速升温至800℃，保温30min，继续以3-5℃/min的速率缓慢升温至850-1050℃烧成温度，保温15min后，急冷至500-600℃工况下退火30min后再自然冷却，冷却后进行脱模、切割，得到彩色泡沫玻璃陶瓷材料。2.如权利要求1所述的一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中各基础物料的质量百分比分别为：锂矿渣60％～70％，废弃玻璃粉10％～20％，助熔剂5％～20％，成孔剂1％～10％，着色剂占基础物料的0％～5％。3.如权利要求1所述的一种利用锂尾渣制备彩色泡沫玻璃陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中锂矿渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏泉，文进，王亚名，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42