一种泡沫陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种泡沫陶瓷及其制备方法。本发明专利技术提供的泡沫陶瓷，以重量份数计包括如下原料：粉砂质页岩60

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，具体涉及一种泡沫陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]泡沫陶瓷是一种新型绿色多孔陶瓷材料，具有轻质、隔热、热导率低、耐腐蚀、耐磨等优良性能，常被用于保温隔热材料、过滤材料、催化剂载体、建筑等领域。
[0003]页岩是一种由粘土物质经压力、脱水、重结晶等作用沉积形成的沉积岩，其主要矿物组成为高岭石、石英、长石等。页岩含有大量的SiO2和助熔性氧化物，且化学组成相对稳定。粉煤灰是目前排放量较大的固体废物之一，目前粉煤灰的应用技术主要集中用于水泥、混凝土骨料，但存在减容率低、活性较低、产品性能差等问题。钢渣是炼钢生产过程中的副产品，主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、铁酸二钙、游离氧化镁等，是非常理想的二次资源。但钢渣活性低、质地坚硬难以破碎、化学成分的波动范围大、富镁铁等特点，限制了钢渣应用，只有部分钢渣得到综合利用，大部分钢渣只是进行堆砌、填埋处理。然而固体废弃物的堆砌、填埋不仅会占用大量的土地面，积造成土地资源的浪费，甚至还会对土壤、河流、大气等造成环境污染，存在巨大的安全隐患，因此固体废弃物的资源化利用势在必行。
[0004]现有技术中采用低成本矿物和固体废弃物制备泡沫陶瓷，得到的泡沫陶瓷无法有效平衡陶瓷的抗折强度和气孔率，导致泡沫陶瓷的气孔率较低，影响其使用。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中利用固体废弃物、低附加值矿物制备得到的泡沫陶瓷的难以兼顾较好的机械强度和较高的气孔率的缺陷，从而提供一种泡沫陶瓷及制备方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：
[0007]一种泡沫陶瓷，以重量份数计包括如下原料：粉砂质页岩60
‑
79份、粉煤灰1
‑
20份、钢渣13
‑
20份、碳化硅0.2
‑
0.5份。
[0008]优选的，所述粉砂质页岩的粒度为80
‑
150目，粉煤灰的粒度为80
‑
150目，钢渣的粒度为80
‑
150目，碳化硅的粒度为700
‑
1000目。
[0009]优选的，以质量百分比计，所述粉砂质页岩的成分包括粉砂质页岩的成分包括67
‑
68％SiO2、8
‑
9％CaO、7
‑
8％Al2O3、3
‑
4％Fe2O3、1
‑
2％MgO、1
‑
2％K2O；以质量百分比计，粉煤灰的成分包括45
‑
46％SiO2、23
‑
24％Al2O3、12
‑
13％Fe2O3、3
‑
4％CaO、1
‑
2％K2O、1
‑
2％Na2O、1
‑
2％MgO；以质量百分比计，钢渣的成分包括42
‑
43％CaO、Fe2O3+FeO25
‑
26％、15
‑
16％SiO2、7
‑
8％MgO、1
‑
2％Al2O3，其中Fe2O3+FeO25
‑
26％表示Fe2O3和FeO的质量之和占钢渣重量的百分比为25
‑
26％。
[0010]本专利技术还提供一种泡沫陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
[0011]1)将粉砂质页岩、粉煤灰、钢渣、碳化硅混合后进行球磨，造粒，得到造粒后物料；
2)将造粒后物料压制成型，烧结，得到所述泡沫陶瓷。
[0012]优选的，所述球磨为湿法球磨，湿法球磨结束后还包括对湿法球磨后的浆料进行干燥、过筛的步骤。本专利技术中湿法球磨手段为常规湿法球磨，可选的，湿法球磨中混合物料、球磨球、水的重量比为1:(1.5
‑
2.5):(1
‑
1.5)，本专利技术中所述混合物料为粉砂质页岩、粉煤灰、钢渣、碳化硅混合后所得。优选的，所述湿法球磨时间为30min，干燥温度为100℃，干燥时间为12
‑
20h。
[0013]优选的，所述压制成型的压力为4～8MPa，压制时间为30s。
[0014]优选的，所述烧结步骤包括：将压制成型的物料以5.5℃/min的升温速率从室温升温至1110～1150℃，在1110～1150℃下保温30min，保温结束后降温即得所述泡沫陶瓷。
[0015]优选的，在烧结步骤之前还包括对压制成型的物料进行干燥的步骤；所述干燥温度为100℃，干燥时间为10
‑
20min。
[0016]本专利技术还提供一种泡沫陶瓷，所述的制备方法制备得到。
[0017]优选的，所述泡沫陶瓷中主晶相为石英和方石英。
[0018]优选的，所述泡沫陶瓷的抗折强度为2.91
‑
7.63MPa、体积密度为0.56
‑
0.99g/cm3、总气孔率为60.03
‑
77.60％、闭口气孔率为34.46
‑
69.11％。
[0019]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0020]本专利技术提供的泡沫陶瓷，以重量份数计包括如下原料：粉砂质页岩60
‑
79份、粉煤灰1
‑
20份、钢渣13
‑
20份、碳化硅0.2
‑
0.5份。
[0021]本专利技术以粉砂质页岩、粉煤灰、钢渣为主要原料，粉砂质页岩中含有大量的SiO2，并以硅氧四面体的结构单元形成不规则的连续网络，从而形成骨架；钢渣中富含具有助熔作用的碱金属和碱土金属，有助于降低高温液相的熔融温度，促进液相的生成；粉煤灰中主要含有SiO2、Al2O3、Fe2O3。其中Al2O3作为网络形成体会破坏二氧化硅的Si
‑
O键，形成更加紧密的[AlO4]‑
四面体，有利于提高泡沫陶瓷的强度，优化泡沫陶瓷的性能；此外，Al2O3会提高液相的熔融温度及其粘度，使液相具有较强的气体封闭能力，从而提高气孔的均匀性和气孔率，Fe2O3在高温下会发生自身的氧化还原反应生成气体，有利于泡沫陶瓷气孔的形成。本专利技术通过粉砂质页岩、粉煤灰、钢渣、碳化硅几种组分协同作用，制备得到的泡沫陶瓷主晶相为石英、方石英，可有效平衡陶瓷的抗折强度和气孔率，使利用固体废弃物、低附加值矿物制备得到的泡沫陶瓷可以兼顾较好的机械强度和较高的气孔率，尤其是闭口气孔率。
[0022]本专利技术提供的泡沫陶瓷以低成本矿物和固体废弃物为主要原料，变废为宝，还降低了泡沫陶瓷的生产成本，这不仅增加了低成本矿物的附加值，提高了固体废弃物的资源利用率，还对生态环境的保护具有重要的意义。
[0023]2)本专利技术提供的泡沫陶瓷的制备方法，通过将粉砂质页岩、粉煤灰、钢渣、碳化硅混合后进行球磨，造粒，得到造粒后物料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泡沫陶瓷，其特征在于，以重量份数计包括如下原料：粉砂质页岩60
‑
79份、粉煤灰1
‑
20份、钢渣13
‑
20份、碳化硅0.2
‑
0.5份。2.根据权利要求1所述的泡沫陶瓷，其特征在于，所述粉砂质页岩的粒度为80
‑
150目，粉煤灰的粒度为80
‑
150目，钢渣的粒度为80
‑
150目，碳化硅的粒度为700
‑
1000目。3.根据权利要求1或2所述的泡沫陶瓷，其特征在于，以质量百分比计，所述粉砂质页岩的成分包括67
‑
68％SiO2、8
‑
9％CaO、7
‑
8％Al2O3、3
‑
4％Fe2O3、1
‑
2％MgO、1
‑
2％K2O；以质量百分比计，粉煤灰的成分包括45
‑
46％SiO2、23
‑
24％Al2O3、12
‑
13％Fe2O3、3
‑
4％CaO、1
‑
2％K2O、1
‑
2％Na2O、1
‑
2％MgO；以质量百分比计，钢渣的成分包括42
‑
43％CaO、Fe2O3+FeO25
‑
26％、15...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁健，戚芳，江伟辉，劳新斌，苗立锋，江峰，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷大学，
类型：发明
国别省市：