全固废（德兴铜矿尾矿-钢渣-粉煤灰）体系泡沫陶瓷及其制备方法技术

技术编号：44532836 阅读：5 留言：0更新日期：2025-03-07 13:22

本发明专利技术公开了一种全固废体系泡沫陶瓷及其制备方法，所选原料包括德兴铜矿尾矿、钢渣及粉煤灰。质量百分比如下：德兴铜矿尾矿53‑69％，钢渣6‑8％，粉煤灰23‑41％。将所述三种原料经球磨、干燥完全后，与原料总质量5％的有机粘结剂(7wt％聚乙烯醇溶液)在陶瓷研钵中混合均匀，获得配合料。所述配合料倒入金属模具中，采用小型手动压样机在20MPa压力下将配合料压制成型，得到泡沫陶瓷坯体。将泡沫陶瓷坯体置于高温马弗炉内进行高温烧结，烧结制度为1180‑1200℃/1h，随炉冷却，即得泡沫陶瓷制品。本发明专利技术所制备全固废体系泡沫陶瓷的综合性能优异，包括低体积密度(0.32‑0.83g/cm<supgt;3</supgt;)、高气孔率(61.64‑89.12％)及高抗压强度(0.27‑3.96MPa)，具备应用于建筑物墙体及隔热防火材料的潜力。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及德兴铜矿尾矿、钢渣、粉煤灰的高效资源化利用，特别涉及一种全固废体系泡沫陶瓷制备方法。

技术介绍

1、作为中国第一大伴生金矿和伴生银矿的德兴铜矿，经过几十年的开采，已经留下了大量难处理的德兴铜矿尾矿。然而，面对如此大产量的尾矿，当前解决措施仅仅是简单尾矿库堆存。一旦尾矿库出现问题，德兴铜矿尾矿和尾矿水将会对周围的生态环境造成恶劣的影响。为此，为解决德兴铜矿尾矿的潜在危险性，探寻其资源化利用途径极有必要。

2、粉煤灰属于火力发电的副产品之一，其目前主要处理方式同样是简单堆存，这不仅占用宝贵的土地资源，还会造成水体和土壤污染，破坏生态平衡并造成危害。当前，我国每年约有2亿吨的粉煤灰积存，加上过去的累积量，目前我国粉煤灰积存总量已超过30亿吨。面对如此大存量的粉煤灰，如何高效二次回收利用是一大挑战。

3、钢渣作为炼钢过程中的主要副产物，对环境的污染问题也日益严重。据统计，我国当前钢渣年产量达1.2亿吨，累计储量已超20亿吨，严重侵占农地资源，污染生态环境。尽管国内钢渣已经应用于烧结配料、高炉熔剂、水泥掺合料、道路建设碎石、新型混凝土、碳化养护材料、废水处理、土壤土质改良剂等多个领域，但大多数都是作为辅助配料，其实际利用率并未达到理想化水平，钢渣综合利用率仅20-30％，因此，钢渣的高效资源化利用势不容缓。

4、节能减排是我国可持续经济发展的重要目标。轻质、高强、气孔率高、环保等特点的泡沫陶瓷在隔热、保温、隔音等方面具有优良的效果，在建筑物墙体和隔热防火材料领域展现出巨大的应用潜力。因此，

5、在以铜矿尾矿、钢渣和粉煤灰的固废资源化利用研究中，中国专利申请号cn202310037053.x公开了一种利用铜矿尾矿制备日用陶瓷及加工方法。原料除铜矿尾矿以外，还包括高岭土、钾长石、钙基膨润土、硼泥、磁铁尾矿和络合除铁剂。该方法原料种类多，热处理制度复杂，制备过程中添加络合除铁剂，铜矿尾矿利用率不高，未涉及以全固废为原料制备材料，也未涉及钢渣和粉煤灰的资源化利用。

6、中国专利申请号cn202311023949.9公开了一种以粉煤灰为主要原料制备高强烧结泡沫陶瓷的方法。所需原料包括提钛渣、粉煤灰与石棉尾矿。该方法制备工艺较复杂，冷却烧结过程需进行多次干燥处理，未涉及铜矿尾矿及钢渣的资源化利用。

7、中国专利申请号cn202211728844.9公开了一种以钢渣为主要组成，改性剂和发泡剂为辅助组成的陶瓷材料。该方法制备的陶瓷材料钢渣利用率不高，且需添加改性剂及发泡剂。生产成本较高、废渣利用率一般。

技术实现思路

1、本专利技术提供一种全固废体系(德兴铜矿尾矿/钢渣/粉煤灰)泡沫陶瓷及其制备方法。

2、本专利技术的目的是这样实现的。一种全固废体系陶瓷及其制备方法，其特征在于，其步骤如下：

3、1)原料包括：德兴铜矿尾矿、钢渣、粉煤灰；

4、2)三种原料经球磨、干燥后，原料粒径均为200目以上；

5、3)按预先设计的质量配比(德兴铜矿尾矿：53-69％，钢渣：6-8％，粉煤灰：23-41％)称量三种原料，与原料总质量5％的有机粘结剂(7wt％聚乙烯醇溶液)在陶瓷研钵中混合均匀，获得配合料；

6、4)将所述配合料装入金属模具，采用小型手动压样机在20mpa压力下压制，得到泡沫陶瓷坯体；

7、5)将所述泡沫陶瓷坯体放入高温马弗炉中，烧结制度为1180-1200℃/1h，升温速率为5℃/min，随炉冷却，即得泡沫陶瓷。

8、本专利技术中，三种原料的化学组成中的sio2、al2o3可构建泡沫陶瓷的骨架结构。碱/碱土金属氧化物(如cao、na2o)可作为烧结助剂，降低烧结温度，并与sio2、al2o3反应生成硅酸盐、铝酸盐、硅铝酸盐，进而形成玻璃相。其他化学组成(如fe2o3)可作为发泡组成，为泡沫陶瓷多孔结构的形成提供条件。所制备泡沫陶瓷的固废引入量达100％，属于全固废体系环保泡沫陶瓷材料。工艺简单、成本低，具有高气孔率、高抗压强度等特点，在建筑物墙体和隔热防火材料方面有应用潜力。

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【技术保护点】

1.一种全固废体系泡沫陶瓷及其制备方法，其特征在于，其步骤如下：

2.根据权利要求1所述的全固废体系泡沫陶瓷，其特征在于，所述原料粒径均为200目以上。

3.根据权利要求2所述的全固废体系泡沫陶瓷，其特征在于，所述有机粘结剂为7wt％的聚乙烯醇(PVA)溶液。

4.根据权利要求1所述的全固废体系泡沫陶瓷，其特征在于，固废利用率为100％。

【技术特征摘要】

1.一种全固废体系泡沫陶瓷及其制备方法，其特征在于，其步骤如下：

2.根据权利要求1所述的全固废体系泡沫陶瓷，其特征在于，所述原料粒径均为200目以上。

3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建磊，汪宏乾，祝显虹，汪其堃，彭慧灵，杨流赛，林胜楠，
申请(专利权)人：上饶师范学院，
类型：发明
国别省市：

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