CN110436938A - 发泡陶瓷墙板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发泡陶瓷墙板及其制备方法。所述发泡陶瓷墙板是通过以质量百分含量计的陶瓷磨抛废料50～90％、长石5‑10％、煅烧滑石0‑5％、锰矿尾泥0～30％，锂长石0～2％，红粘土1～10％，碳化硅0.25～1.0％，稳定剂2～5％经均化、球磨、干燥、装窑、烧成以及切割加工步骤制备而成。本发明所述的发泡陶瓷隔墙板具有热传导率低、不燃、无浸透性等特性，是一种理想的建筑隔墙材料，具有保温防火、耐水防潮、隔声轻质、力学性能好、利废节能、施工快速等特点。

Description

发泡陶瓷墙板及其制备方法

技术领域

本发明涉及墙板的技术领域，具体涉及一种发泡陶瓷墙板及其制备方法。

背景技术

随着建筑墙板环保、耐用、隔音、保温节能发展趋势，国内各种墙板新材料的研制应运而生，其中发泡陶瓷墙板是近年来发展的一种新型材料。

CN107188534A公开了一种利用陶瓷渣和单晶硅磨抛废料制备一体墙材的方法，该方法以陶瓷渣制备保温层，以陶瓷渣和单晶硅磨抛废料的混合原料制备基体层，将保温层和基体层采用高温共烧的方法制得一体墙材，其中，保温层通过向陶瓷渣中加入添加剂和发泡剂制成，基体层通过混合陶瓷渣、单晶硅磨抛废料和添加剂烧结制成。

CN107382278A公开了一种发泡陶瓷隔墙板，由包括以下质量百分含量的原料烧结得到：陶瓷磨抛废料70～95％、金属氧化物0.5～5.5％、陶瓷污泥0～25％、碳化硅0.2～0.4％。

CN103992099A公开了一种利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法，在大量引入废矿渣和优化传统工艺流程的基础上，将新的烧结方法和工艺技术应用于传统的陶瓷制品之中，采用干法制备，一次成型，两次激光短时烧成。

CN101560088B公开了一种能以抛光瓷渣为主料的蒸压瓷渣砖，其由包括以下重量百分比含量的原料经配料、混料、加水匀料、陈化、压制成型和蒸压养护后制成，抛光瓷渣30～90％，集料0～60％，激发剂5～30％，掺合料0～20％；其中，所述的抛光瓷渣是瓷质砖或瓷质板的打磨、抛光生产线中的浆状废料经脱水、干燥和粉碎后所得的废渣，抛光瓷渣的粒度为0.15～50μm。

CN105801150B公开了一种锰矿尾矿陶瓷板的制备方法，通过对于锰矿尾矿进行煅烧预处理、石油钻井废液浸渍、再优化制备陶瓷板的原料组成及其含量，调节陶瓷板的物化性能，制备出强度高，轻质的锰矿尾矿陶瓷板。

CN108452939A公开了一种锰矿泥的资源化回收利用设备，其采用全自动的回收利用加工设备，包括泥浆池、螺旋筛分机、锰浆储存槽、能够压碎锰矿泥的锰浆破碎机、能够磁选出细微锰颗粒的电磁选机、浓缩锰矿浆的浓密塔、压滤机和压干机。

CN102181668B公开了一种高砷锰矿尾矿联合提取砷的方法，其利用砷品位重量9～11％的高砷锰矿尾矿为原料，采用酸浸-电解-升华联合工艺，用湿式化学浸出法溶解尾矿中的砷矿物，再对浸出液采用电解法将浸出液中的砷还原为单质砷，然后采用升华法进一步提纯，得到砷产品。

“铁尾矿轻质保温砖的研制”，吴庆文等，陶瓷学报，2019年01期，以铁尾矿和紫木节粘土为主要原料，加入成孔剂，经研磨混合、成型、干燥及烧成，可制备铁尾矿轻质保温砖，实验结果表明：所选的白云石、碳酸钙、碳酸镁及煤粉四种成孔剂，较为合理的成孔剂为白云石。加入量20wt.％、烧成温度1100℃、保温时间20min时，制备的轻质保温砖气孔率达65.7vol.％，抗压强度为7.1MPa，符合MJ5.0标准(强度≥5.0MPa)要求；体积密度为1.10g/cm～3，符合轻质保温砖的密度要求(0.75-1.20g/cm～3)。可作为民用等建筑物保温材料。

建筑陶瓷生产过程中会产生抛光废料、磨边废料(抛光废料和磨边废料统称为磨抛废料)；其他企业提炼矿石产生的锰矿尾泥等多种废料，这些废料自身带有多种杂质，是固废处理的难题。目前行业中会用陶瓷磨抛废料为主添加其它配料生产一种发泡陶瓷保温板，但是保温板产品规格较小，对力学性能要求不高。而用作隔墙板的产品要求规格较大，且要求力学性能好，但是陶瓷产品需要烧结，烧结后还要冷却，在烧结-冷却的过程容易导致产品开裂，不易制备成大规格的墙板产品，且力学性能难以保证。

另外，目前陶瓷工业磨抛废料的利用率都较低；锰矿尾泥更是难以进行利用，无法利用的的废料会直接丢弃处理，通过变废为宝不仅节约了资源，还减少了人类生存环境污染。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种发泡陶瓷墙板，是利用陶瓷磨抛废料与锰矿尾泥为主要原料，在减少环境污染、变废为宝的同时提高其力学、防火、防水防潮、保温隔音等性能，其内部气孔独立，无渗透性，不开裂、轻质，进一步提高材料本身的机械性能。

本发明的另一目的在于提供一种发泡陶瓷墙板的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种发泡陶瓷墙板，所述发泡陶瓷墙板由包括以下质量百分含量的原料制得：陶瓷磨抛废料50～90％、长石5-10％、煅烧滑石0-5％、锰矿尾泥0～30％，锂长石0～2％，红粘土1～10％，碳化硅0.25～1.0％，稳定剂0～5％。

优选地，一种发泡陶瓷墙板，所述发泡陶瓷墙板是通过以下质量百分含量的陶瓷磨抛废料50～90％、长石5-10％、煅烧滑石0-5％、锰矿尾泥0～25％，锂长石0～2％，红粘土1～10％，碳化硅0.25～0.5％，稳定剂2～3.5％的原料制备而成。

优选的，为了达到最佳的烧成效果，并在合适的烧成温度，所述发泡陶瓷墙板是通过以质量百分含量的陶瓷磨抛废料72.3％、长石5.5％、煅烧滑石2.4％、锰矿尾泥10.18％，碳化硅0.32％，红粘土6.1％，稳定剂3.2％原料制备而成。

所述稳定剂为本领域的常规稳定剂，例如用于加气砖制造的稳定剂。

优选的，本发明所述的发泡陶瓷墙板的厚度为8-12cm。通过改变发泡陶瓷墙板的配方，进一步提高发泡陶瓷墙板的力学性能效果，本发明所述的发泡陶瓷墙板密度为400-430Kg/m³，在该密度下，本发明的力学性能效果明显优由于现有技术的力学性能效果。为了更进一步提高发泡陶瓷墙板的力学性能，优选的，本发明所述气孔的直径为0.9-1.2mm。

本发明所采用的陶瓷磨抛废料是指陶瓷砖生产过程中抛光磨削所产生的废料，锰矿尾泥是指矿山工业开采、提炼金属过程完后产生的废料。

优选地，所述锰矿尾泥中砷(As)的含量低于0.1wt.％，更优选低于0.05wt.％；Pb含量低于0.1wt.％，更优选低于0.05wt.％；Cr含量低于0.05wt.％，更优选低于0.02wt.％。

不少锰矿都伴生有高含量的有害金属，特别是砷、铅和/或铬，例如砷锰矿就含有较高含量的砷，而砷对人体有严重危害，如果发泡陶瓷墙板中的砷不经进一步处理，可能在使用中存在浸出或污染的风险，对于某些该要求的应用，会要求发泡陶瓷墙板具有特别低的有害金属含量如砷含量。因此，当锰矿尾泥中还有显著量的优化金属时，优选地，在制备发泡陶瓷墙板时，将所述锰矿尾泥进行脱有害金属处理。基于此，所述锰矿尾泥优选是通过以下方法得到的锰矿尾泥：(1)将锰矿尾泥进行磨碎，优选地，磨碎后的锰矿尾泥直径小于0.20mm，更优选小于0.1mm；(2)向磨碎的锰矿尾泥中加入水，混合均匀形成浆料，将至少一种水溶性二烷基二硫代氨基甲酸盐加入到所述浆料中，混合均匀(混合时间优选为2-8h)，过滤所述浆料，干燥，即得脱有害金属的锰矿尾泥。

优选地，所述二烷基二硫代氨基甲酸盐的用量优选为能够除去锰矿尾泥中50wt.％，优选70wt.％，更优选90wt.％，更优选95wt.％以上的以总量计的砷、铅和/或铬。

在上述方法中，所述水溶性二烷基二硫代氨基甲酸盐与有害金属砷、铅和/或铬具有较强的络合能力，从而形成络合物，该络合通过过滤被滤除。滤出液可以进行所述金属的富集，从而实现砷、铅和/或铬的回收，在去除所述有害金属的同时，实现其回收利用，从而提高该工艺的综合经济价值。对于高砷锰矿而言，所述方法可回收的砷的量非常可观。

就本领域的一般络合剂而言，例如EDTA，在络合砷、铅和/或铬的同时，往往会对锰矿尾泥的颗粒微观结构造成侵蚀伤害，从而在一定程度上导致最终制得的发泡陶瓷墙板强度降低。就回收90％以上砷、铅和/或铬的络合剂用量而言，使用二烷基二硫代氨基甲酸盐时对发泡陶瓷墙板强度的降低幅度仅仅为EDTA的10％-20。

优选地，所述二烷基二硫代氨基甲酸盐优选为钠盐、钾盐和铵盐或其混合物，所述万基优选为甲基、乙基、丙基等直链烷基。例如，所述二烷基二硫代氨基甲酸盐为二乙基二硫代氨基甲酸钠。

优选的方案中，为了避免二次污染，本发明加工的发泡陶瓷墙板在切割时产生的废料也可以作为原料；其中可添加0-20％发泡陶瓷墙板废料。

在本发明的另一方面，提供了一种发泡陶瓷墙板的制备方法，包括以下步骤：

1)原料处理：将陶瓷磨抛废料与锰矿尾泥在原料堆场分别进行均化处理。

2)球磨：将所有原料组分按比例混合，按照混合组份总质量比为1：0.5～0.6加入水，进行湿法球磨。

3)干燥：将球磨好的浆料过筛后、进入喷雾干燥塔干燥。

4)装窑：干燥好的粉料经过自动铺料设备装入窑车。

5)烧成：在连续式遂道窑中烧制。

6)切割加工：烧制所得的制品经切割加工成所需要的尺寸。

为了进一步提高发泡的均匀度，优选的，步骤2)中球磨的转速为13～18转/min；所述球磨的时间为7～9h。优选的，步骤5)中烧制的温度为1150～1200度。

优选地，如果为了获得最佳的球磨效果，在步骤2)的球磨处理中，可以向混合组分中加入表面活性剂。

更优选地，所述表面活性剂为油酸与聚乙烯醇的混合物。

更优选地，所述油酸与聚乙烯醇的重量比为2:1-10:1，优选3:1-8:1。

更优选地，所述油酸与聚乙烯醇的混合物的用量为每吨混合组分500-1000g，最优选500-800g。

研究发现，与现有的单一组分表面活性剂相比，油酸与聚乙烯醇的组合使用能够兼顾陶瓷磨抛废料与锰矿尾泥二者的研磨。

所述表面活性剂可增强固体物料的分散，降低功耗并提高研磨生产率，其具体机制是可以使表面原子键弱化，从而降低表面能和微裂缝能，微裂缝导致破裂断裂的增加，表面活性剂分布在裂缝表面并阻碍其闭合。表面活性剂还能够使水的表面张力大为降低。这可以使溶液容易在颗粒表面上铺展润湿并渗透。当表面活性剂渗透到微裂纹中,在磨削的过程中这些渗透到裂纹中的表面活性剂溶液会产生较大的压力,使裂纹更快速的扩展,这就使废料和尾泥颗粒更容易破碎。

油酸可以产生合适的zeta电位，通过表面zeta电位使研磨固体近表面的硬度发生改变。同时，聚乙烯醇的使用还能够使磨机中的物料微粒由疏水性变为亲水性而润湿,使研磨过程中研磨介质不会产生高温而碳化，可延长磨机寿命。

当采用常规的表面活性剂例如十二烷基硫酸钠时，研磨效果不佳,归其原因，在于该表面活性剂容易产生大量的泡沫，这些泡沫起到隔绝作用,使其它液体以及表面活性剂不能够渗入，从而导致研磨效率下降。经如此研磨后制备的发泡陶瓷墙板，其抗压强度与不加入表面活性剂相比，可以提高约10％MPa，达到例如5.4-7.0MPa。

本发明人经研究还发现，上述表面活性剂在后续烧成步骤中还能够有效起到发泡剂的作用，从而使制得的发泡陶瓷墙板具有理想的气孔结构和孔隙率。具有更好的防热传导性和声传导性。

就本发明而言，上述锰矿尾泥脱有害金属处理或者在步骤2)的球磨处理中加入表面活性剂仅仅是在特殊情况下为获得更佳效果的优选处理方式，并不是实现本发明目的的必要处理步骤。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明所述的发泡陶瓷墙板，是利用陶瓷磨抛废料与锰矿尾泥为主要原料，经无害化处理后，得到的产品具有独特的封闭气孔，降低了其导热效率，使发泡陶瓷墙板具有热传导率低的特性，是一种理想的建筑墙体材料，具有保温防火、耐水防潮、隔声轻质、力学性能好、利废节能、施工快速等特点，有效解决了建筑墙体空鼓、开裂、渗漏、现场作业量大等不足。并显著提高了建筑节能的实质性效果和建筑物的寿命。

附图说明

下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为根据本发明的发泡陶瓷墙板的外观形貌照片；

图2为根据本发明的发泡陶瓷墙板的截面照片；

图3为根据本发明的发泡陶瓷墙板的外表面照片。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。

实施例1

一种发泡陶瓷隔墙板的制备方法，包括以下步骤：

1)原料处理：将陶瓷磨抛废料与锰矿尾泥等在原料堆场分别进行均化处理。

2)球磨：将所有原料组分按比例混合，按照混合组份总质量比为1：0.5～0.6加入水，进行湿法球磨。

3)干燥：将球磨好的浆料过筛后、进入喷雾干燥塔干燥。

4)装窑：干燥好的粉料经过自动铺料设备装入窑车。

5)烧成：在连续式遂道窑中烧制。

6)切割加工：烧制所得的制品经切割加工成所需要的尺寸。

表1是本发明具体优选的实施例，其中是实力1-6具体的配方见表1。实施例1-6按照上述方法制备。

表1：配方具体实施例

对上述实施1-6按照GB/T23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》对泡沫陶瓷墙板的性能进行测试，测试结果见表2：

表2：性能测试结果

本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书的范围之内。在不会造成不一致的程度下，通过参考将本文中参考的所有引用之处并入本文中。

Claims (10)

1.一种发泡陶瓷墙板，其特征在于，由包括以下质量百分含量的原料制得：陶瓷磨抛废料50～90％、长石5-10％、煅烧滑石0-5％、锰矿尾泥0～30％，锂长石0～2％，红粘土1～10％，碳化硅0.25～1.0％，稳定剂0～5％。

2.根据权利要求1所述的发泡陶瓷墙板，其特征在于，由包括以下质量百分含量的原料经包括烧结步骤的方法制得：陶瓷磨抛废料50～90％、长石5-10％、煅烧滑石0-5％、锰矿尾泥0～25％，锂长石0～2％，红粘土1～10％，碳化硅0.25～0.5％，稳定剂2～3.5％。

3.根据权利要求1或2所述的发泡陶瓷墙板，其特征在于，由包括以下质量百分含量的原料经包括烧结步骤的方法制得：陶瓷磨抛废料72.3％、长石5.5％、煅烧滑石2.4％、锰矿尾泥10.18％，碳化硅0.32％，红粘土6.1％，稳定剂3.2％。

4.根据权利要求1或2所述的发泡陶瓷墙板，其特征在于，所述发泡陶瓷墙板原料还包括0～20％的发泡陶瓷墙板废料。

5.根据权利要求1或2所述的发泡陶瓷墙板，其特征在于，所述发泡陶瓷墙板的密度为400～430kg/m³。

6.根据权利要求1所述的发泡陶瓷隔墙板，其特征在于，所述发泡陶瓷隔墙板的气泡平均直径为0.9～1.2mm。

7.权利要求1～6任意一项所述发泡陶瓷隔墙板的制备方法，包括以下步骤：

1)原料处理：将陶瓷磨抛废料与锰矿尾泥在原料堆场分别进行均化处理。

2)球磨：将所有原料组分按比例混合，按照混合组份总质量比为1：0.5～0.6加入水，进行湿法球磨。

3)干燥：将球磨好的浆料过筛后、进入喷雾干燥塔干燥。

4)装窑：干燥好的粉料经过自动铺料设备装入窑车。

5)烧成：在连续式遂道窑中烧制。

6)切割加工：烧制所得的制品经切割加工成所需要的尺寸。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中原料处理为机械堆料或移位均化。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中球磨的转速为13～18转/min；所述球磨的时间为7～9h。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中烧制的温度为1150～1200℃。