一种轻质泡沫陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种轻质泡沫陶瓷及其制备方法，该轻质泡沫陶瓷按一定的比例将生料、固化剂和泡沫机械搅拌成均匀的陶瓷浆料，再将陶瓷浆料浇注成型并置于一定温度下固化干燥，最后将干燥后的坯体烧结得到轻质泡沫陶瓷。本发明专利技术对固体废弃物的高效利用、减少工业固体废弃物对环境的污染、降低生产成本具有重要的意义；同时生产的轻质泡沫陶瓷具有多闭气孔、热导率较低、强度较高、烧结温度较低等优点，适用于轻质装饰材料、建筑保温墙体材料、隔音材料、防火材料、防沉没材料等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废弃物利用
，涉及一种轻质泡沫陶瓷，具体涉及。
技术介绍
我国磷矿资源相当丰富，储量仅次于摩洛哥，居世界第2位，八大磷矿主要分布在湖北、湖南、四川、江苏、贵州、云南等省份，但80%是中低品位磷矿石。磷尾矿是磷矿浮选精矿时排出的未能加以充分利用的固体废料。近年来，随着磷化工业的快速发展，且我国磷矿石原矿的品位不高，造成磷化工业每年产生大量的磷尾矿。磷尾矿一般呈细砂状形态自然 堆积在尾矿库中，不仅耗费资金、占用大量土地，而且还带来许多环境问题和安全问题。目前，磷尾矿的利用率还很低，其综合利用途径主要有新药剂再浮选、重结晶再浮选、制备水泥、制备建筑用砖、制备微晶玻璃、制备磷镁肥等。在公开号CN1837129A专利中，其处理磷尾矿的方法是“在磷尾矿中加入硅石粉、焦碳粉(或煤矸石粉)、高岭土粉按一定比例混匀，加水，陈腐，用真空挤出机或压砖机生产线成型，烘干后浸釉，装窑车入隧道窑。经预热、升温后得到磷蒸气和一氧化碳，再经过水化塔吸收得到浓磷酸，砖块经过换热冷却后作为承重砖产品。”该专利技术中对设备要求高且工序复杂，反应的温度也较高(1280°C 1450°C )。在公开号CN1055724A专利中，其处理磷尾矿的方法是“以磷尾矿渣或近似成分的其他尾矿渣作为主要原料，再辅以海砂、粉煤灰或长石，适量加入微量核化剂，经配料、熔制、成型、退火、核化、晶化和研磨、抛光等工序制得微晶玻璃大理石的方法。”该专利技术中烧结温度高(1300°C 1450°C)，保温时间长(l(Tl6h)，能耗大，且采用易于腐蚀设备的氟化钙作原料，不易于生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，所得泡沫陶瓷的密度低，热导率低，抗压强度高；实现了磷尾矿资源综合利用，变废为宝。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案 本专利技术提供的轻质泡沫陶瓷，按该质量百分比计，该轻质泡沫陶瓷主要由生料77 90%、固化剂O. 5 3%、泡沫9. 5 20%组成，其中 Cl)生料由以下质量百分比的原料组成磷尾矿10 30%，淤泥5 10%，长石10 14%,页岩4 10%，高岭土 3 7%，黄砂5 12%，分散剂O. 2 1%，水余量；其中，分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、腐植酸钠、单宁酸钠、海藻酸钠中的一种或者两种以上； (2)固化剂为淀粉、明胶、阿拉伯树胶、硅溶胶、水玻璃、PVA溶液中的一种或者两种以上; (3)泡沫由质量百分比为表面活性剂2 20%、稳泡剂O.I I. 5%和水余量组成；所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、松香皂、十二烷基苯磺酸钠、吐温中的一种或者两种以上；所述稳泡剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠中的一种或者两种以上。所述生料可以由以下质量百分比的原料组成磷尾矿20%、淤泥8%、长石12%、页岩7%、高岭土 5%、黄砂7%、水40. 4%、分散剂O. 6%。所述泡沫和生料的质量比可以为1:5 10。所述吐温可以为吐温-20，吐温-40，吐温-60，吐温-80。本专利技术提供的轻质泡沫陶瓷的制备方法，其步骤包括· Cl)生料的制备 将磷尾矿、淤泥、长石、页岩、高岭土、黄砂、水和分散剂按比例混合，用轻型球磨机球磨混合12 18h，各组分的质量百分比为磷尾矿10 30%，淤泥5 10%，长石10 14%，页岩4 10%，高岭土 3 7%，黄砂5 12%，分散剂O. 2 1%，水余量； (2)泡沫的制备 按质量百分比计，将表面活性剂2 20%、稳泡剂O. I I. 5%和水余量置于容器中，机械快速搅拌5 20min得到泡沫；所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、松香皂、十二烷基苯磺酸钠、吐温中的一种或者两种以上；所述稳泡剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、十二烷基硫Ife纳中的一种或者两种以上； (3)陶瓷浆料的制备 将步骤(I)所得生料和固化剂、步骤(2)所得泡沫按照质量百分比为生料77 90%、固化剂O. 5 3%、泡沫9. 5 20%计量，先往生料中加入固化剂，机械搅拌10 60min，再加入泡沫，机械搅拌10 30min,得到陶瓷衆料； (4)坯体的成型 将步骤(3)所得陶瓷浆料浇注于模具中，置于60 90°C环境中固化干燥得到坯体； (5)烧结 将步骤(4)所得坯体放入烧结炉中，然后从室温以2 10 V /min升温到10600C 1200°C，烧结O. 5 2h，冷却后得到轻质泡沫陶瓷。上述步骤(3)中，陶瓷浆料浇注于模具中后的固化温度可以为65 85°C。上述步骤(5)中，烧结时的升温速率为4 8°C /min，烧结温度为1100°C 1150°C，烧结时间为O. 5 lh。上述步骤(I)中，所述生料可以由以下质量百分比的原料组成磷尾矿20%、淤泥8%、长石12%、页岩7%、高岭土 5%、黄砂8%、水39. 4%、分散剂O. 6%。上述制备方法中，所述泡沫和生料的质量比可以为1:5 10。上述制备方法中，所述吐温可以为吐温-20，吐温-40，吐温-60。本专利技术的原理利用泡沫，使陶瓷浆料在一定温度时由于固化剂的固化而形成多孔结构。磷尾矿提供必要的组分、增强坯体烧成后的强度，长石提供必要的组分、作为助溶剂来降低坯体的烧结温度，页岩烧结温度低，高岭土提供必要的组分，黄砂提供SiO2增加烧成后坯体的强度，坯体在1050°c 1200°C烧成。本专利技术与现有技术相比具有的优点主要是磷尾矿的利用率高(达50%)，同时利用废弃物淤泥，节约资源，有利于环保；所得产品的可控性能好，能根据不同需求控制产品的孔径大小、密度，易再加工；该材料生产具有烧成温度低，周期短，成本低(原料廉价)，热导率低(< O. 080ff/(m · K))、强度高(可达14. 69MPa)等优点。附图说明图I是加入14%泡沫的样品SEM图。图2是加入20%泡沫的样品SEM图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的说明。实施例I : 取磷尾矿20g、i於泥8g、长石12g、页岩7g、高岭土 5g、黄砂7g、水40. 4g、三聚磷酸钠O. 6g放入轻型球磨机中球磨混合15h，得到混合均匀的生料；取松香皂4g、十二烷基磺酸钠7g、羧甲基纤维素钠O. 8g、水80g，置于容器中机械快速搅拌15min得到泡沫；往生料中加 入25. 9g泡沫，机械搅拌lOmin，再加入3. 9g淀粉，继续搅拌20min，得到陶瓷浆料；将陶瓷浆料浇注成型，置于90°C烘箱中固化干燥得到坯体；将坯体放入烧结炉中，然后从室温以6°C /min升温到1150°C，烧结lh，冷却后得到轻质泡沫陶瓷。经阿基米德排水法测密度、回弹法测试抗压强度、平板法测试热导率方法测试，轻质泡沫陶瓷密度为O. 256g/cm3，抗压强度为11. 98MPa，热导率为O. 069ff/(m · K)。实施例2 取磷尾矿30g、游泥5g、长石llg、页岩4g、高岭土 3g、黄砂6. 4g、水40g、六偏磷酸钠O.6g球磨混合18h,得到混合均勻的生料；取松香阜5g、十二烧基磺酸钠4g、聚丙烯酰胺O.IgdK 86g，置于容器中机械快速搅拌20min得到泡沫；往生料中加入10. 6g泡沫，机械搅拌20min,再加入O. 6g阿拉伯树胶,继续搅拌IOmin,得到陶瓷衆料；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻质泡沫陶瓷，其特征在于按质量百分比计，该轻质泡沫陶瓷主要由生料77～90%、固化剂0.5～3%、泡沫9.5～20%组成，其中：（1）生料由以下质量百分比的原料组成：磷尾矿10～30%，淤泥5～10%，长石10～14%，页岩4~10%，高岭土3~7%，黄砂5～12%，分散剂0.2～1%，水余量；其中，分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、腐植酸钠、单宁酸钠、海藻酸钠中的一种或者两种以上；（2）固化剂为淀粉、明胶、阿拉伯树胶、硅溶胶、水玻璃、PVA溶液中的一种或者两种以上；（3）泡沫由质量百分比为表面活性剂2～20%、稳泡剂0.1～1.5%和水余量组成；所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、松香皂、十二烷基苯磺酸钠、吐温中的一种或者两种以上；所述稳泡剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠中的一种或者两种以上。

【技术特征摘要】
1.一种轻质泡沫陶瓷，其特征在于按质量百分比计，该轻质泡沫陶瓷主要由生料77 90%、固化剂O. 5 3%、泡沫9. 5 20%组成，其中 Cl)生料由以下质量百分比的原料组成磷尾矿10 30%，淤泥5 10%，长石10 14%,页岩4 10%，高岭土 3 7%，黄砂5 12%，分散剂O. 2 1%，水余量；其中，分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、腐植酸钠、单宁酸钠、海藻酸钠中的ー种或者两种以上； (2)固化剂为淀粉、明胶、阿拉伯树胶、硅溶胶、水玻璃、PVA溶液中的一种或者两种以上; (3)泡沫由质量百分比为表面活性剂2 20%、稳泡剂O.I I. 5%和水余量组成；所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、松香皂、十二烷基苯磺酸钠、吐温中的ー种或者两种以上；所述稳泡剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠中的ー种或者两种以上。2.根据权利要求I所述的轻质泡沫陶瓷，其特征在于所述生料由以下质量百分比的原料组成磷尾矿20%、淤泥8%、长石12%、页岩7%、高岭土 5%、黄砂7%、水40. 4%、分散剂O. 6%。3.根据权利要求I所述的轻质泡沫陶瓷，其特征在于所述泡沫和生料的质量比为1:5 10。4.根据权利要求I所述的轻质泡沫陶瓷，其特征在于所述吐温为吐温-20，吐温-40，吐温-60，或吐温-80。5.一种轻质泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤 Cl)生料的制备 将磷尾矿、淤泥、长石、页岩、高岭土、黄砂、水和分散剂按比例混合，用轻型球磨机球磨混合12 18h，各组分的质量百分比为磷尾矿10 30%，淤泥5 10%，长石10 14%，页岩4 10%，高岭土 3 7%，黄砂5 12%，分散剂O. 2 1%，水余量； (2)泡沫的制备 按质量百分比计，将表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉晓莉，陈卓，翟成成，吴事江，王先海，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：