CN107954695A - 一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，主要是由陶瓷抛光渣70%～85%、无机纤维1%～10%、矿物原料3%～15%和化工原料1%～10%制备成。本发明发泡陶瓷产品抗压强度高、韧性好、加工成品率高达到98%以上；本发明的发泡陶瓷产品还具有容重小、吸水率低、孔径小、防火性能佳、产品强度性能指标稳定可控和生产成本低等优点，极大的提高了发泡陶瓷产品的市场拓宽和应用领域，充分利用了陶瓷抛光废渣资源，提高了固体废弃物的资源化利用，具有很好的经济价值和环保价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板及其制备方法，属于建筑材料制造及建筑节能技术领域。
背景技术
陶瓷抛光废渣是在陶瓷地板砖制备工序中的抛光工序中研磨出来的废弃物，这种陶瓷抛光渣经过高温烧结，在自然环境中无法自行降解。同时由于地板砖产量大，故其排放量大。抛光渣粉末颗粒极微细，堆积密度小，极易在空气中大面积飘散，对大气造成严重污染，影响区域内的PM10和PM2.5指标。同时，人体吸入这种陶瓷抛光废渣，则容易引起尘肺病，吸附在植物叶表，则堵塞气孔，严重影响植物生长。同时随着时间推移，该废弃物可以缓慢的渗入地下，对区域内的地下水***环境也造成了严重危害，故必须对其进行无害化处理。
由于抛光砖废渣无法自然降解，不能采用填埋的方式进行处理，通常是将其制备成各类环保建材。发泡陶瓷是一种新型无机建筑材料，具有轻质高强、防火阻燃、抗老化性好及与建筑物同寿命等特点，因此采用陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷成为趋势。
但是发泡陶瓷在实际生产应用过程中却存在一些缺陷，目前市场中的发泡陶瓷产品，当产品容重到达400～600kg/m3时产品的抗压强度只有3～5Mpa左右。同时产品在切割过程中由于陶瓷韧性差，导致产品容易发生缺边断角的问题，严重影响了产品成品率，产品整体成本大幅度上升。故，利用陶瓷抛光渣制备发泡陶瓷产品时，必须增加产品强度及产品韧性，增加产品整体性能，降低产品生产成本，拓宽其应用领域。
无机纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它包括：玄武岩纤维、石英纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、碳纤维、玻璃纤维等。无机纤维材料的化学稳定性好，具有耐高温、阻燃、抗热震极高、强度大、模量大、质轻等性能特点。其中，玄武岩纤维的弹性模量为：91～110Gpa ，抗拉强度为3800～4800 Mpa。碳化硅纤维的弹性模量为：170～300Gpa，抗拉强度为1960～4410Mpa。由于无机纤维材料具有上述大量优秀的性能，故，采用无机纤维增强发泡陶瓷产品的强度和韧性。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有发泡陶瓷产品性能的不足，而提供一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，本发明极大提高了发泡陶瓷板的抗压强度及韧性。
本发明的另一目的是提供一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板的制备方法，该方法能大幅度提升发泡陶瓷产品生产制备过程中的切割成品率，降低了生产成本。拓宽发泡陶瓷的销售市场及应用领域，提高了抛光渣基发泡陶瓷行业对固体废弃物陶瓷抛光渣的消耗量，加快了对固体废弃物陶瓷抛光渣进行无害化处理的整体进程。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于主要是由固体粉料与水按照1:0.4～0.6的重量比例混合而成；固体粉料主要是由陶瓷抛光废渣粉与无机纤维粉、矿物原料、化工原料粉混合而成，粉料比例组成如下：
陶瓷抛光渣 70%～85%
无机纤维 1%～10%
矿物原料 3%～15%
化工原料 1%～10%
其中：矿物原料为硅灰石、方解石、白云石粉中的一种或多种；
所述化工原料为碳酸钠、腐植酸钠或偏硅酸钠中的一种或多种。所述的无机纤维为玄武岩纤维、石英纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、碳纤维、玻璃纤维的一种或多种。
一种制备无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板的方法，包括如下步骤：
1、 固体粉料处理：
将陶瓷抛光废渣与矿物原料分别进行均化处理，化工原料与无机纤维直接购买粉体料，通过上述方式得到四种粉料，备用。
所述均化处理过程为将不同陶瓷厂排出的抛光渣和不同地区的矿物原料分别在原料堆场使用铲车进行多次翻动使每种原料的整体化学成份基本一致。
2、料浆制备：
将步骤1所得四种粉料按照陶瓷抛光渣为70%～85%、无机纤维为1%～10%、矿物原料为3%～15%、化工原料为 1%～10%的配料比取料并通过搅拌器充分搅拌混合均匀；混合后原料按照固体粉料与水1:0.4～0.6的重量比例再加入水，再采用球磨机进行湿法球磨，球磨时间控制在3～5h，得到浆料；
3、喷雾干燥：
将球磨好的浆料过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理，喷雾干燥塔温度为400～700℃，制得混合粉料；
4、坯料装窑：
将干燥好的混合粉料按照布料厚度20～40mm倒进固定形态的模具中，并将粉料刮平处理。
5、粉料烧成：
将步骤4中完成布料的模具，放入窑炉中进行烧成，最高烧成温度1050～1200℃，保温3～6h，得到发泡陶瓷毛坯板，将毛坯板进行切割后，即可得到尺寸平整的高强度，高韧性发泡陶瓷板材。
经测试，本发明的发泡陶瓷产品体积密度≤420Kg/m3，抗压强度≥10MPa，抗弯承载（板自重倍数）≥3.0，具有轻质、高强度、高韧性的良好性能特点，满足构筑节能建筑保温墙体及轻质隔墙条板GB23451--2009的规范要求。
相比现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明较好地解决了现有发泡陶瓷存在抗压强度低的问题，发泡陶瓷产品生产加工切割毛坯板及施工过程缺边断角及断裂等一系列由于韧性不足引发的技术问题。同时采用本方法制得的轻质超高强度发泡陶瓷产品容重小、抗压强度高、吸水率低、孔径小、防火性能佳、产品强度性能指标稳定可控，进而保证产品的整体成品率达到98%以上。同时，大幅降低发泡陶瓷的生产成本，极大的提高了发泡陶瓷产品的市场拓宽和应用领域，充分利用了陶瓷抛光废渣资源，提高了固体废弃物的资源化利用，具有很好的经济价值和环保价值。
具体实施方式
实施例一：
一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于：主要是由固体粉料与水的重量比例按照1 : 0.4取料制成，所述固体粉料中各组分的重量百分比含量为：陶瓷抛光废渣80%，玄武岩纤维5%，硅灰石10%，腐植酸钠5%。
采用上述原料粉料制备发泡陶瓷板的方法，包括如下步骤：
1、固体粉料处理：将抛光渣、与硅灰石分别进行进行均化处理，化工原料与玄武岩纤维直接购买粉体料，得到四种粉料，存储，备用。
2、料浆制备：将步骤1所得四种粉料按照上述比例混合再按比例加入水，用球磨机进行球磨处理，球磨时间为3h，得到混合均匀的浆料。
3、喷雾干燥：将球磨好的料浆过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理，干燥塔温度450℃，制得混合粉料，粉料的颗粒级配控制在80～200目之间。
4、坯料装窑：将干燥好的混合粉料按照布料厚度20mm倒进固定形态得模具中，并将粉料刮平处理。
5、粉料烧成：将完成布料的模具，放入窑炉中进行烧成，最高烧成温度1050℃，保温4h。得到发泡陶瓷毛坯板，将毛坯板进行切割后，即可得到尺寸平整的高强度，高韧性发泡陶瓷材料。
经测试，本实施例制备的发泡陶瓷板体积密度410Kg/m3，抗压强度15MPa，抗弯承载（板自重倍数）3.5，燃烧性能达到A1级标准，具有高强度、高韧性、轻质特点。产品满足构筑节能建筑保温墙体及轻质隔墙条板GB23451--2009的规范要求。
实施例二：
一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于：固体粉料与水的重量比例按照1 : 0.5的比例取料造成，固体粉料中各组分的重量百分比含量为：陶瓷抛光废渣75%，石英纤维5%，硅灰石15%，腐植酸钠5%。
采用上述原料粉料制备发泡陶瓷板的方法，包括如下步骤：
1、固体粉料处理：将抛光渣、与硅灰石分别进行均化处理，化工原料与石英纤维直接购买粉体状，得到四种粉料，存储，备用。
2、料浆制备：将步骤1所得四种粉料按照上述比例混合再按比例加入水，用球磨机进行球磨处理，球磨时间为4h，得到混合均匀的浆料。
3、喷雾干燥：将球磨好的料浆过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理，干燥塔温度480℃，制得混合粉料，粉料的颗粒级配控制在80～200目之间。
4、坯料装窑：将干燥好的混合粉料按照布料厚度25mm倒进固定形态得模具中，并将粉料刮平处理。
5、粉料烧成：将完成布料的模具，放入窑炉中进行烧成，最高烧成温度1080℃，保温4h。得到发泡陶瓷毛坯板，将毛坯板进行切割后，即可得到尺寸平整的高强度，高韧性发泡陶瓷材料。
经测试，本实施例制备的发泡陶瓷板体积密度400Kg/m3，抗压强度12MPa，抗弯承载（板自重倍数）3.8，燃烧性能达到A1级标准，具有高强度、高韧性、轻质特点。产品满足构筑节能建筑保温墙体及轻质隔墙条板GB23451--2009的规范要求。
实施例三：
一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于：固体粉料与水的重量比例按照1 : 0.45取料制成，固体粉料中各组分的重量百分比含量为：陶瓷抛光废渣80%，氧化铝纤维10%，硅灰石5%，腐植酸钠5%。
采用上述原料粉料制备发泡陶瓷板的方法，包括如下步骤：
1、固体粉料处理：将抛光渣、与硅灰石分别进行均化处理，化工原料与氧化铝纤维直接购买粉体状，得到四种粉料，存储，备用。
2、料浆制备：将步骤1所得四种粉料按照上述比例混合再按比例加入水，用球磨机进行球磨处理，球磨时间为5h，得到混合均匀的浆料。
3、喷雾干燥：将球磨好的料浆过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理，干燥塔温度500℃，制得混合粉料，粉料的颗粒级配控制在80～200目之间。
4、坯料装窑：将干燥好的混合粉料按照布料厚度30mm倒进固定形态得模具中，并将粉料刮平处理。
5、粉料烧成：将完成布料的模具，放入窑炉中进行烧成，最高烧成温度1100℃，保温4h。得到发泡陶瓷毛坯板，将毛坯板进行切割后，即可得到尺寸平整的高强度，高韧性发泡陶瓷材料。
经测试，本实施例制备的发泡陶瓷板体积密度380Kg/m3，抗压强度11.8MPa，抗弯承载（板自重倍数）3.9，燃烧性能达到A1级标准，具有高强度、高韧性、轻质特点。产品满足构筑节能建筑保温墙体及轻质隔墙条板GB23451--2009的规范要求。
实施例四：
一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于固体粉料与水的重量比例按照1 : 0.5取料制成，固体粉料中各组分的重量百分比含量为：陶瓷抛光废渣70%，碳化硅纤维10%，硅灰石10%，腐植酸钠10%。
采用上述原料粉料制备发泡陶瓷板的方法，包括如下步骤：
1、固体粉料处理：将抛光渣、与硅灰石分别进行均化处理，化工原料与碳化硅纤维直接购买粉体状，得到四种粉料，存储，备用。
2、料浆制备：将步骤1所得四种粉料按照上述比例混合再按比例加入水，用球磨机进行球磨处理，球磨时间为4h，得到混合均匀的浆料。
3、喷雾干燥：将球磨好的料浆过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理，干燥塔温度480℃，制得混合粉料，粉料的颗粒级配控制在80～200目之间。
4、坯料装窑：将干燥好的混合粉料按照布料厚度40mm倒进固定形态得模具中，并将粉料刮平处理。
5、粉料烧成：将完成布料的模具，放入窑炉中进行烧成，最高烧成温度1080℃，保温5h。得到发泡陶瓷毛坯板，将毛坯板进行切割后，即可得到尺寸平整的高强度，高韧性发泡陶瓷材料。
经测试，本实施例制备的发泡陶瓷板体积密度395Kg/m3，抗压强度14MPa，抗弯承载（板自重倍数）4.0，燃烧性能达到A1级标准，具有高强度、高韧性、轻质特点。产品满足构筑节能建筑保温墙体及轻质隔墙条板GB23451--2009的规范要求。
Claims (10)
1.一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于：
主要是由固体粉料与水按照1:（0.4～0.6）的重量比例混合制成；固体粉料主要由陶瓷抛光废渣与无机纤维、矿物原料、化工原料混合而成，粉料重量比例组成如下：
陶瓷抛光渣 70%～85%
无机纤维 1%～10%
矿物原料 3%～15%
化工原料 1%～10%
2.根据权利要求1所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于：无机纤维为玄武岩纤维、石英纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、碳纤维、玻璃纤维的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于：矿物原料为硅灰石、方解石、白云石粉中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于：化工原料为碳酸钠、腐植酸钠或偏硅酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板，其特征在于：发泡陶瓷产品体积密度≤420Kg/m3，抗压强度≥10MPa，抗弯承载（板自重倍数）≥3.0。
6.根据权利要求1所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）固体粉料处理：将陶瓷抛光废渣与矿物原料分别进行进行均化处理，化工原料与无机纤维直接购买粉体料，通过上述方式得到四种粉料，备用；
(2）料浆制备：将步骤（1）所得四种粉料按照陶瓷抛光渣为70%～85%、无机纤维为1%～10%、矿物原料为3%～15%、化工原料为1%～10%的比例取料，并混合均匀，混合后原料按照固体粉料与水1:（0.4～0.6）的重量比例再加入水，采用球磨机进行湿法球磨，球磨时间控制在3～5h，得到浆料；
（3）喷雾干燥：将球磨好的浆料过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥处理，喷雾干燥塔温度为400～700℃，制得混合粉料；
（4）坯料装窑：将干燥好的混合粉料按照布料厚度20～40mm倒进固定形态得模具中，并将粉料刮平处理；
（5）粉料烧成：将步骤（4）中完成布料得模具，放入窑炉中进行烧成，最高烧成温度1050～1200℃，保温3～6h，得到发泡陶瓷毛坯板，将毛坯板进行切割后，即可得到尺寸平整的高强度，高韧性发泡陶瓷材料。
7.根据权利6所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述原料均化处理，为将不同陶瓷厂排出的抛光渣和不同地区的矿物原料分别在原料堆场使用铲车通过多次翻动使每种原料的整体化学成份基本一致。
8.根据权利6所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的无机纤维熔融温度为1500℃以上。
9.根据权利6所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的湿法球磨混磨球磨时间为3～5h。
10.根据权利6所述的一种无机纤维增强增韧抛光渣基发泡陶瓷板的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，最高烧成温度1050～1200℃，保温3～6h。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180424 |
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