一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，陶瓷原料主要来源于废旧房建陶瓷、卫具陶瓷和工艺陶瓷等，采用两次造孔技术精确调控孔道生长，先是高温发泡剂对陶瓷材料进行初级造孔，并辅助无机颜料高温原位着色，然后采用苛性碱刻蚀调控陶瓷材料孔道，得到孔隙率范围大(60‑90％)、孔道发达(微纳米孔径70‑90％)的彩色轻质陶瓷微珠。本发明专利技术所得到的多孔彩陶微珠，可用于高档次的反射隔热材料、隔音材料、催化剂和废水处理等领域，具有很好的经济价值和社会效益。

A porous ceramic bead based on ceramic waste and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷资源再生
，尤其涉及一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠及其制备方法。
技术介绍
我国陶瓷产量巨大，其中日用陶瓷的年产量占我国陶瓷总产量的70wt％左右，如某地级市的陶瓷墙地砖产量已达到6.5亿立方米(折重约为2000万顿)，以5wt％的废品率计算，则每年陶瓷墙地砖年生产的废旧陶瓷可达100万吨。如果再考虑其他陶瓷生产中产生的废旧陶瓷，纳米陶瓷垃圾的年排放量可达150万吨。众所周知，废旧陶瓷是不可降解垃圾。目前陶瓷废弃物处理以堆积和填埋为主，造成了土地资源的巨大浪费。同时，陶瓷中含有的重金属渗入土壤中，既污染土壤资源，又严重影响地下水质，产生环境严重污染难题。因此，与其他行业的工业废料再利用一样，积极推进废旧陶瓷的资源化再利用是节省资源、保护环境和实现我国经济可持续发展的重要途径。多孔陶瓷/泡沫陶瓷(李瑜,砖瓦2018,(12):85-86)，具有高比面积、高气孔率、低密度、低热传导系数，对液体和气体介质有选择透过性，并具有能量吸收和阻尼特性等优异性能的新型材料，且孔道呈互相连接的迷宫式三维网状结构的多孔体，在熔融金属、气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物材料、特种墙体材料和传感器材料等方面作用显著，广泛应用于环保、能源、化工、生物等领域。利用陶瓷废弃物制备多孔陶瓷，具有变废为宝、资源再生的战略定位，该领域内目前有一些相关文献报道。张一唯(CN201210462984.6)提出的陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料，减少了陶瓷废弃物的堆存量，防治环境污染，由于采用有机前驱体浸渍高温烧结工艺制备，陶瓷孔道调控较为困难。杨赞中等(材料导报2017,31(20):119-123)提出了多种发泡剂协同作用，拓宽了单一发泡剂的放气温度区间，利于形成均匀封闭的气孔结构，其采用炭黑、碳酸钙等发泡材料仅在高温作用造孔，气孔直径较大，陶瓷孔道调控较为困难。张如才(CN201711061751.4)以废弃陶瓷料和瓷土等为基料制备建筑用陶瓷材料，可替代现有墙体材料和易燃的保温材料。其采用聚乙烯泡沫塑料、丙烯酸酯、农作物秸秆等有机物为发泡剂，容易产生大孔。赵威等(硅酸盐通报2019,38(7):2288-2294)，采用抛光渣、压榨泥、废砖屑三种陶瓷废料为原料，制备了抗压泡沫陶瓷材料，其也是使用高温发泡剂SiC，在1100℃以上发泡，不能精确调控孔道。综合以上文献分析，现有将陶瓷废弃物变废为宝为多孔陶瓷，存在以下问题：1，不能制备不同类型的孔道结构；2，通常在高温煅烧条件下气化造孔，很难精确控制孔道生长；3，陶瓷微球色彩单一。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
尚存在的问题，本专利技术提供了一种基于陶瓷废弃物的多孔陶瓷及其制备方法，体现了以下特点：1，采用不同类型的造孔剂，如高温造孔剂(碳酸钙)，常温造孔剂(石英砂)，得到孔隙率高，孔道类别多样的结构。2，采用两次造孔技术，先是碳酸钙等高温下气体造孔，再在常温下用苛性碱进行刻蚀，二次造孔，可以精确调控孔道生长；3，添加无机颜料，如铁红、钴蓝、酸铋和镨锆黄等，得到丰富色彩的陶瓷材料。本专利技术采取的技术方案是：一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，陶瓷原料主要来源于废旧房建陶瓷、卫具陶瓷和工艺陶瓷等，采用两次造孔技术精确调控孔道生长，得到孔隙率发达、孔道类别不同彩陶微珠，具体操作步骤如下：(1)制备陶瓷微粉：取废弃陶瓷原料，水洗、烘干、破碎，球磨至粒径小于500微米，得陶瓷微粉料；(2)制备混合浆料：取上述陶瓷微粉料，加入水玻璃、高温发泡剂、石英砂、无机颜料、合成树脂乳液，搅拌均匀，得混合浆料；(3)制陶瓷粉坯：将上述一定比例重量百分比的混合浆料，放入模具中，在压力机上施加1-2MPa压力，挤压成型得到坯料；(4)一次造孔：将上述得到的坯料放入高温烧结炉中，烧结的时间为1-3小时，高温发泡剂分解，得到具有初级孔道的陶瓷烧制料；(5)二次造孔：将上述初级孔道的陶瓷烧制料粉碎、球磨和筛分，收集100-1000微米粒径；用苛性碱刻蚀石英砂进行二次造孔，得到孔道发达的彩色轻质陶瓷微珠。上述一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，其中特征描述如下：所述的废弃陶瓷原料包括工业生产陶瓷废料、废旧房建陶瓷、废旧卫具陶瓷和废旧工艺陶瓷等的一种或多种。所述的高温发泡剂包括碳酸钙，碳酸氢钠，煤灰等的一种或多种。所述的无机颜料包括铁红，钴蓝，钒酸铋和镨锆黄等的一种或多种。所述的合成树脂乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液，硅丙乳液，氟碳乳液的一种或多种。所述的一定比例重量百分比的混合浆料，各物质比例为废弃陶瓷原料50-80wt％，水玻璃5-15wt％、高温发泡剂1-6wt％、石英砂0.5-12wt％、无机颜料0.5-10wt％、合成树脂乳液5-20wt％。所述的一次造孔过程中坯料放入高温烧结炉，烧结温度为1100-1650℃。所述的苛性碱刻包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷等的一种或多种。本专利技术还要求保护上述方法制备的多孔彩陶微珠，孔隙率范围为60-90％，孔道发达，微纳米孔径为70-90％。本专利技术的积极效果如下：1.本专利技术以废弃陶瓷为主要原料，可有效处理陶瓷工业的废弃品，实现其资源化利用，减少环境污染，具有很好的社会效益。2.本专利技术创新性地用不同类型的造孔剂，如高温造孔剂(碳酸钙)，常温造孔剂(石英砂/苛性碱)，得到孔隙率高，孔道类别多样的结构；3、采用两次造孔技术，尤其是苛性碱的二次造孔，可以精确调控孔道生长，得到孔隙率发达、孔道类别多样的轻质彩陶微球。两次造孔，一次高温造孔，高温下分解碳酸钙产生气体CO2，产生一些气孔；另一次是常温低温造孔，利用苛性碱刻蚀石英砂，进行二次造孔和调变孔道，从而得到发达孔道的微粒。特色之处是，二次造孔，能源消耗低，而且造孔能力提升数倍。4、本专利技术公开的轻质彩陶微球，可用于高档次的反射隔热材料、隔音材料、催化剂和废水处理等领域，具有很好的经济价值。具体实施方式下面的实施例是对本专利技术的进一步详细描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本
技术实现思路
对本专利技术作出一些非本质的改进和调整。实施例1本专利技术提供了一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，陶瓷原料主要来源于废旧房建陶瓷、卫具陶瓷和工艺陶瓷等，采用两次造孔技术精确调控孔道生长，得到孔隙率发达、孔道类别不同彩陶微珠，具体操作步骤如下：(1)制备陶瓷微粉：取废弃陶瓷原料(60-80wt％)，水洗、烘干、破碎，球磨至粒径小于500微米，得陶瓷微粉料；(2)制备混合浆料：取上述陶瓷微粉料，加入水玻璃10wt％、碳酸钙7wt％、石英砂5wt％、铁红5wt％、苯丙树脂乳液5wt％和水搅拌均匀，得混合浆料；(3)制陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，采用两次造孔技术精确调控孔道生长，得到孔隙率发达、孔道类别多样的轻质彩陶微珠，具体操作步骤如下：/n(1)制备陶瓷微粉：取废弃陶瓷原料，水洗、烘干、破碎，球磨至粒径小于500微米，得陶瓷微粉料；/n(2)制备混合浆料：取上述陶瓷微粉料，加入水玻璃、高温发泡剂、石英砂、无机颜料、合成树脂乳液，搅拌均匀，得混合浆料；/n(3)制陶瓷粉坯：将上述一定比例重量百分比的混合浆料，放入模具中，在压力机上施加1-2MPa压力，挤压成型得到坯料；/n(4)一次造孔：将上述得到的坯料放入高温烧结炉中，烧结的时间为1-3小时，高温发泡剂分解，得到具有初级孔道的陶瓷烧制料；/n(5)二次造孔：将上述初级孔道的陶瓷烧制料粉碎、球磨和筛分，收集100-1000微米粒径；用苛性碱刻蚀石英砂进行二次造孔，得到孔道发达的彩色轻质陶瓷微珠。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，采用两次造孔技术精确调控孔道生长，得到孔隙率发达、孔道类别多样的轻质彩陶微珠，具体操作步骤如下：
(1)制备陶瓷微粉：取废弃陶瓷原料，水洗、烘干、破碎，球磨至粒径小于500微米，得陶瓷微粉料；
(2)制备混合浆料：取上述陶瓷微粉料，加入水玻璃、高温发泡剂、石英砂、无机颜料、合成树脂乳液，搅拌均匀，得混合浆料；
(3)制陶瓷粉坯：将上述一定比例重量百分比的混合浆料，放入模具中，在压力机上施加1-2MPa压力，挤压成型得到坯料；
(4)一次造孔：将上述得到的坯料放入高温烧结炉中，烧结的时间为1-3小时，高温发泡剂分解，得到具有初级孔道的陶瓷烧制料；
(5)二次造孔：将上述初级孔道的陶瓷烧制料粉碎、球磨和筛分，收集100-1000微米粒径；用苛性碱刻蚀石英砂进行二次造孔，得到孔道发达的彩色轻质陶瓷微珠。


2.如权利要求1所述的一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，其特征在于：所述的废弃陶瓷原料包括工业生产陶瓷废料、废旧房建陶瓷、废旧卫具陶瓷和废旧工艺陶瓷中的一种或多种。


3.如权利要求1所述的一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，其特征在于：所述的高温发泡剂包括碳酸钙，碳酸氢钠，煤灰中的一种或多种。

【专利技术属性】
技术研发人员：叶邦君，谢冠群，王小霞，叶定理，
申请(专利权)人：广东施彩新材料科技有限公司，东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44