一种微晶发泡陶瓷及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种微晶发泡陶瓷及其制备方法与应用，其原料包括质量比为30‑100：5‑70的发泡陶瓷料和玻璃料；该发泡陶瓷料包括以下原料：黄金尾矿、膨润土、高岭土、滑石、方解石、发泡剂、减水剂；该玻璃料包括以下原料：黄金尾矿、氧化钙、氧化锌、氧化钡、碳酸钠、硼砂。该微晶发泡陶瓷掺配了大量功能性玻璃料，不仅降低了发泡温度，节约能源成本；还利用了玻璃料中的晶相在烧结过程中析晶，从而提高了强度与功能性；并且在大量利用固废(含量≥70％)，同时还保证微晶发泡陶瓷具有实用价值的抗压强度(≥7.95MPa)和容重(300‑700kg/m

【技术实现步骤摘要】
一种微晶发泡陶瓷及其制备方法与应用
本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及一种微晶发泡陶瓷及其制备方法与应用。
技术介绍
20世纪80年代以来，我国发泡陶瓷保温材料的开发应用经历了两个阶段：第一个阶段是利用特定原料进行小规模生产，其产品应用于特定的耐火隔热、防火防腐等领域；第二个阶段是利用多种矿山尾矿和工业废渣为主要原料大规模生产，其产品在建筑节能领域得到应用。目前，在普通发泡陶瓷材料基础上已研发出了新一代产品微晶发泡陶瓷，其性能较普通发泡陶瓷有了进一步的提高，具体表现为：同等密度的制品其导热系数更低、吸水率更低、强度更高，在建筑节能领域的应用更具有适用性和优越性。微晶发泡陶瓷在近年来作为新型绿色建筑材料受到广泛关注，是目前世界范围内“建筑保温材料告别有机化、实现无机化”的研究重点。尾矿作为大宗固废中数量大，利用率低的二次资源，是亟待解决的资源化利用难题。固废的高附加值利用是长期可持续解决固废利用的途径之一。已经公开了利用尾矿制备发泡陶瓷的相关技术，如何改善其工艺和制备方法，并且利用尾矿进一步制备功能性的微晶发泡陶瓷，以提高其附加值，并且提其高强度和功能性，降低烧结温度，是本领域亟需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微晶发泡陶瓷及其制备方法与应用，该微晶发泡陶瓷包括发泡陶瓷料和玻璃料，通过加入玻璃料，不仅可降低烧结温度和能源成本，而且利用玻璃料的析晶作用可增加微晶发泡陶瓷的强度。本专利技术的微晶发泡陶瓷具有满足工业应用要求的抗压强度和容重。为此，第一方面，本专利技术提供一种微晶发泡陶瓷，其原料包括发泡陶瓷料和玻璃料，所述发泡陶瓷料和玻璃料的质量比为30-100：5-70；所述发泡陶瓷料按重量份数计包括以下原料：黄金尾矿65-85份，膨润土6-12份，高岭土4-10份，滑石4-10份，方解石0-4份，发泡剂0.5-2.0份，减水剂0.3-1.0份；所述玻璃料按重量份数计包括以下原料：黄金尾矿60-80份，氧化钙10-20份，氧化锌2-7份，氧化钡1-5份，碳酸钠1-4份，硼砂0-4份。在优选的实施方式中，所述微晶发泡陶瓷的原料仅由发泡陶瓷料和玻璃料组成；优选地，所述发泡陶瓷料和玻璃料的质量之比为30-90：10-70。在具体的实施方案中，所述发泡陶瓷料按重量份数计包括以下原料：黄金尾矿70-85份，膨润土8-12份，高岭土4-6份，滑石4-6份，发泡剂0.5-1.5份，减水剂0.5-1.0份。在另一具体的实施方案中，所述玻璃料按重量份数计包括以下原料：黄金尾矿70-80份，氧化钙15-20份，氧化锌2-7份，氧化钡1-5份，碳酸钠2-4份，硼砂1-4份。进一步，所述发泡剂选自碳化硅、碳粉、硅酸钠、碳酸钙、二氧化锰和三氧化二铁中的一种或两种以上的组合。进一步，所述黄金尾矿按重量份数计包括以下成分：SiO270-85份，Al2O37-15份，K2O1-6份，MgO0-2份，Na2O0-2份，Fe2O30-4份、CaO0-4份。进一步，所述膨润土按重量份数计包括以下成分：SiO265-75份，Al2O310-20份，K2O0-5份，MgO0-3份，Na2O0-2份，Fe2O30-3份、CaO0-3份。进一步，所述高岭土按重量份数计包括以下成分：SiO265-75份，Al2O312-18份，K2O1-6份，MgO0-2份，Na2O0-2份，Fe2O30-3份、CaO0-2份。进一步，所述滑石按重量份数计包括以下成分：SiO212-20份，MgO33-46份，Al2O30-2份，K2O0-2份，Na2O0-2份，Fe2O30-2份、CaO0-2份。本专利技术所述的尾矿、膨润土、高岭土、滑石等原料的化学组成指将各种金属或矿物元素以氧化物计的含量，并非指其在尾矿、膨润土、高岭土、滑石中以氧化物存在的化合物含量。例如，可以通过本领域的常规检测方法获得以上化学组成结果，例如典型的烧失后或未烧失的荧光检测方法。当以烧失后荧光检测的方法时，通常所用烧失温度在900±5℃左右。本专利技术所用的黄金尾矿、膨润土、高岭土、滑石等原料可以市购，或者自制，只要满足化学组成要求即可。进一步，所述玻璃料的制备方法包括以下步骤：称取所述玻璃料的各原料，将各原料粉磨并混合均匀，然后依次经熔化、保温、水淬后制备得到所述玻璃料。进一步，所述熔化的温度为1400-1550℃。进一步，所述保温的时间为1-3h。本专利技术的第二方面提供所述微晶发泡陶瓷的制备方法，包括：称取所述发泡陶瓷料的各原料和所述玻璃料，经混合均匀后，依次进行烧结、退火，即制备得到所述微晶发泡陶瓷。进一步，所述玻璃料的制备方法包括以下步骤：称取所述玻璃料的各原料，将各原料粉磨并混合均匀，然后依次经熔化、保温、水淬后制备得到所述玻璃料。进一步，所述熔化的温度为1400-1550℃。进一步，所述保温的时间为1-3h。进一步，所述烧结的温度为600-1300℃，所述烧结的时间为：达到烧结温度后保温1-5h。在具体的实施方式中，当所述发泡剂为碳化硅时，所述烧结的温度为600-1300℃；当所述发泡剂为碳粉时，所述烧结的温度为600-900℃；当所述发泡剂为硅酸钠时，所述烧结的温度为800-900℃；当所述发泡剂为碳酸钙时，所述烧结的温度为700-1000℃；当所述发泡剂为二氧化锰时，所述烧结的温度为900-1200℃；当所述发泡剂为三氧化二铁时，所述烧结的温度为600-1200℃。进一步，所述烧结依次包括第一烧结和第二烧结。在优选的实施方式中，当所述发泡剂为碳化硅时，所述烧结的升温速率为5-10℃/min，所述第一烧结的温度为650-850℃，达到所述第一烧结的温度后保温0.5-2h；所述第二烧结的温度为1000-1250℃，达到所述第一烧结的温度后保温1-3h。进一步，所述退火的步骤包括：在15min之内降温至900℃，然后自然冷却至室温。进一步，所述原料的粒径为200目以下；为满足该粒径，可以将所有原料混合均匀后研磨，或者分别研磨后再混合均匀。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术提供的微晶发泡陶瓷的原料中掺入大量固废(含量≥70％)，实现了固体废物回收利用，变废为宝；本专利技术配比的玻璃料是以尾矿为主要原料制备的以β-硅灰石为主晶相的玻璃料，具有析晶能力的玻璃料在发泡烧结过程中同时析晶，可使得微晶发泡陶瓷具有功能性。(2)本专利技术由于掺杂了大量的玻璃料，可以大幅度降低制备微晶发泡陶瓷时的烧结温度，具有节省能耗的优点。(3)本专利技术提供的微晶发泡陶瓷具有较高的抗压强度，利用本专利技术所述的配方制得的微晶发泡陶瓷的抗压强度可达到7.95MPa以上，满足工业应用的需求。(4)本专利技术提供的微晶发泡陶瓷容重合理，利用本专利技术所述的配方制得的微晶发泡陶瓷的容重在300-700kg/m3之间，满足工业应用的需求。(5)本专利技术提供的微晶发泡陶瓷采用了大量尾矿原料，从而有效提高了尾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微晶发泡陶瓷，其特征在于，所述微晶发泡陶瓷的原料包括发泡陶瓷料和玻璃料，所述发泡陶瓷料和玻璃料的质量比为30-100：5-70；/n所述发泡陶瓷料按重量份数计包括以下原料：黄金尾矿65-85份，膨润土6-12份，高岭土4-10份，滑石4-10份，方解石0-4份，发泡剂0.5-2.0份，减水剂0.3-1.0份；/n所述玻璃料按重量份数计包括以下原料：黄金尾矿60-80份，氧化钙10-20份，氧化锌2-7份，氧化钡1-5份，碳酸钠1-4份，硼砂0-4份。/n

【技术特征摘要】
1.一种微晶发泡陶瓷，其特征在于，所述微晶发泡陶瓷的原料包括发泡陶瓷料和玻璃料，所述发泡陶瓷料和玻璃料的质量比为30-100：5-70；
所述发泡陶瓷料按重量份数计包括以下原料：黄金尾矿65-85份，膨润土6-12份，高岭土4-10份，滑石4-10份，方解石0-4份，发泡剂0.5-2.0份，减水剂0.3-1.0份；
所述玻璃料按重量份数计包括以下原料：黄金尾矿60-80份，氧化钙10-20份，氧化锌2-7份，氧化钡1-5份，碳酸钠1-4份，硼砂0-4份。


2.如权利要求1所述的微晶发泡陶瓷，其特征在于，所述发泡剂选自碳化硅、碳粉、硅酸钠、碳酸钙、二氧化锰和三氧化二铁中的一种或两种以上的组合。


3.如权利要求1所述的微晶发泡陶瓷，其特征在于，所述黄金尾矿按重量份数计包括以下成分：SiO270-85份，Al2O37-15份，K2O1-6份，MgO0-2份，Na2O0-2份，Fe2O30-4份、CaO0-4份；
优选地，所述膨润土按重量份数计包括以下成分：SiO265-75份，Al2O310-20份，K2O0-5份，MgO0-3份，Na2O0-2份，Fe2O30-3份、CaO0-3份；
优选地，所述高岭土按重量份数计包括以下成分：SiO265-75份，Al2O312-18份，K2O1-6份，MgO0-2份，Na2O0-2份，Fe2O30-3份、CaO0-2份；
优选地，所述滑石按重量份数计包括以下成分：SiO212-20份，MgO33-46份，Al2O30-2份，K2O0-2份，Na2O0-2份，Fe2O30-2份、CaO0-2份。


4.权利要求1-3任一项所述的微晶发泡陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：称取所述发泡陶瓷料的各原料和所述玻璃料，经混合均匀后，依次进行烧结、退火，即制备得到所述微晶发泡陶瓷。


5.如权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思奇，李克庆，王宏雨，倪文，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11