一种基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷及其制备方法，包括镍渣、SiO2气凝胶、高铝水泥、粘结剂、助熔剂、化学发泡剂及增韧剂；制备时将镍渣破碎球磨过筛后，与高铝水泥、SiO2气凝胶、粘结剂、助熔剂、发泡剂及增韧剂混合球磨制得混合物，将上述混合物造粒、压制成型后脱模，并进行高温煅烧，即可。该发泡陶瓷具有宏孔和介孔的多级孔结构，使得该发泡陶瓷在具有较高孔隙率的同时具有优异的抗压强度，应用于墙体保温建筑材料，不仅力学强度高，且同时具有轻便保温性能。且同时具有轻便保温性能。且同时具有轻便保温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷制备领域，尤其涉及一种基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]镍渣是有色金属镍冶金行业生产过程中产生的废弃物，据报道，每生产1t 镍，将排放6
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16t镍铁渣。目前，处理镍渣的方法主要集中于水泥混凝土和建筑墙体材料中，例如专利CN109608062A公开了一种富硅镁镍渣混凝土增强剂及镍渣增强混凝土材料，专利CN108863255A公开了一种镍渣混凝土，专利CN105130492A公开了一种镍渣加气混凝土及其制备工艺等。这些方法都能够资源化镍渣，不过产品附加值很低且远远不够满足国内镍渣的排放。
[0003]发泡陶瓷是一种含有很多开口或闭口气泡的多孔材料，其开口孔隙率多、使用寿命长、产品再生性能好，具有耐高温和耐高压、抗酸碱腐蚀的优异性能等优点，可以适用于外墙保温、管道隔热、高压气体排气消音、气体吸附及电解滤膜等领域。诸多学者探索利用工业固废为原料制备发泡陶瓷，例如专利 CN113480324A公开了一种粉煤灰和冶金废渣制备的发泡陶瓷及其制备方法，专利CN113387717A公开了一种高铁型全尾矿基发泡陶瓷保温材料及其制备方法，专利CN113061049A公开了一种高强赤泥基发泡陶瓷及其制备方法与应用，但该类发泡工艺单一，制备的产品不具有多级孔特征。
[0004]气凝胶是一种低密度、低导热系数、高比表面积、高孔隙率的介孔材料，其中以SiO2气凝胶使用最为广泛，制备成的气凝胶复合材料具有轻便保温的性能，比如气凝胶毯和气凝胶毛毡。如果将气凝胶优异的轻便保温性能结合到发泡陶瓷上，充分利用生产出复合材料，是材料发展的一个重要方向。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种具有宏孔和介孔，且基于镍渣的多级孔发泡陶瓷材料；
[0006]本专利技术的第二目的是提供上述发泡陶瓷的制备方法。
[0007]技术方案：本专利技术的基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷，按重量份数包括如下原料：镍渣20
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60份、SiO2气凝胶0.1
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1份、高铝水泥30
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70份、粘结剂1
‑
5 份、助熔剂1
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5份及化学发泡剂1
‑
4份；其中，所述化学发泡剂为偶氮二甲酰胺、对甲苯磺酰肼或苯磺酰肼。
[0008]本专利技术将镍渣与高铝水泥相复配制得MgO
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SiO2‑
Al2O3三元结构体系的堇青石
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钙长石复合陶瓷，且基于该结构陶瓷，复配SiO2气凝胶及化学发泡剂，SiO2气凝胶在球磨时能均匀分布于镍渣和高铝水泥颗粒接触的空隙中，在高温下能够起到分散隔离陶瓷内部由于化学发泡产生的联通气体，从而使部分联通气体分离生成一部分介孔，且气孔分散均匀，形成具有宏孔和介孔的多级孔结构，宏孔和介孔的结构使得陶瓷呈现较低的密度的同时，具有优异的抗压强度。此外，结合助熔剂和增韧剂，助熔剂能够与镍渣高铝水泥形成低共熔化
合物，大幅度提高生成堇青石
‑
钙长石复合陶瓷相的烧结温度，于1020℃便可以生成。增韧剂能够增加多级孔材料力学性能，提高该多级孔陶瓷的抗压强度。
[0009]进一步说，该发泡陶瓷还可包括增韧剂0.2
‑
1份。
[0010]进一步说，该发泡陶瓷的粘结剂至少可包括羧甲基纤维素、焦磷酸钠或聚乙烯醇中的一种。
[0011]进一步说，该发泡陶瓷的助熔剂至少可包括氟化镁、氟铝酸钾或四硼酸钠中的一种。
[0012]进一步说，该发泡陶瓷的增韧剂可为氧化锆或莫来石纤维。
[0013]本专利技术制备上述气凝胶镍渣多级孔发泡陶瓷的方法，包括如下步骤：
[0014](1)将镍渣破碎球磨过筛后，与高铝水泥、SiO2气凝胶、粘结剂、助熔剂、发泡剂及增韧剂混合球磨20
‑
50min，制得混合物料；
[0015](2)将上述混合物料造粒、压制成型后脱模，并进行热处理反应，即可。
[0016]进一步说，该制备方法的步骤(2)中，压制成型的压力可为1
‑
5MPa。
[0017]进一步说，该制备方法的步骤(2)中，高温煅烧是先于450
‑
500℃条件下，保温反应20
‑
30min，再于1020
‑
1120℃条件下，保温反应60
‑
120min。
[0018]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该发泡陶瓷具有宏孔和介孔的多级孔结构，使得该发泡陶瓷在具有较高孔隙率的同时具有优异的抗压强度，应用于墙体保温建筑材料，不仅力学强度高，且同时具有轻便保温性能。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例2的发泡陶瓷宏孔结构SEM图；
[0020]图2为本专利技术实施例2的发泡陶瓷介孔结构SEM图；
[0021]图3为本专利技术实施例2的发泡陶瓷X射线衍射图谱；
[0022]图4为本专利技术实施例7的发泡陶瓷SEM图；
[0023]图5为本专利技术实施例7的发泡陶瓷X射线衍射图谱；
[0024]图6为本专利技术对比例1的发泡陶瓷SEM图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例和附图对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。
[0026]本专利技术基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷按重量份数包括如下原料：镍渣 20
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60份、SiO2气凝胶0.1
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1份、高铝水泥30
‑
70份、粘结剂1
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5份、助熔剂1
‑
5 份、化学发泡剂1
‑
4份。进一步说，还可包括增韧剂0.2
‑
1份。
[0027]其中，镍渣的组分含量如下表1所示。
[0028]表1镍渣的组分含量
[0029]组分SiO2MgOAl2O3Fe2O3CaONa2OL.O.I含量％50.9729.975.027.761.363.970.95
[0030]高铝水泥的组分含量如下表2所示。
[0031]表2高铝水泥的组分含量
[0032]组分Al2O3CaOSiO2Fe2O3MgOSO3L.O.I
含量％56.8232.826.381.720.071.620.57
[0033]实施例1
[0034]该实施例的多级孔发泡陶瓷的组分及含量如下表3所示。
[0035]表3多级孔发泡陶瓷的组分含量
[0036]组分镍渣SiO2气凝胶高铝水泥羧甲基纤维素四硼酸钠偶氮二甲酰胺含量/份500.14411.73.2
[0037]该实施例多级孔发泡陶瓷的制备方法包括如下步骤：
[0038](1)将镍渣进行破碎球磨处理并过200目筛，过筛后的镍渣与高铝水泥、 SiO2气凝胶、羧甲基纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷，其特征在于按重量份数包括如下原料：镍渣20
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60份、SiO2气凝胶0.1
‑
1份、高铝水泥30
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70份、粘结剂1
‑
5份、助熔剂1
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5份及化学发泡剂1
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4份；其中，所述化学发泡剂为偶氮二甲酰胺、对甲苯磺酰肼或苯磺酰肼。2.根据权利要求1所述基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷，其特征在于：该发泡陶瓷还包括增韧剂0.2
‑
1份。3.根据权利要求1所述基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷，其特征在于：所述粘结剂至少包括羧甲基纤维素、焦磷酸钠或聚乙烯醇中的一种。4.根据权利要求1所述基于镍渣的气凝胶多级孔发泡陶瓷，其特征在于：所述助熔剂至少包括氟化镁、氟铝酸钾或四硼酸钠中的一种。5.根据权利要求2所述基于镍渣的气凝胶多级孔发泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴其胜，孙辉，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：