CN110627479B - 一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法。其包括如下步骤：制备备料，所述备料主要由以下成分按质量份数组成：镍铁渣60‑90份，珍珠岩尾矿5‑20份，膨润土0‑10份，高岭土0‑5份，方解石0‑5份，发泡剂0.5‑1份，陶瓷解胶剂1‑2份(湿磨用)；将上述备料混合球磨均匀，干磨或湿磨到200目以下，干燥、装模成型，将磨具放入窑炉或电炉中进行高温焙烧，升温速率为3‑10℃/min，发泡温度在1120‑1165℃，保温0.5‑1.5小时后，进行降温退火工艺，制成发泡陶瓷。

Description

一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法
技术领域
本发明涉及一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法。
背景技术
随着镍铁合金市场需求的不断增长，红土镍矿火法冶炼生产镍铁合金规模逐步扩大，镍矿冶炼镍铁废渣的排放量逐渐增多。与其它铁合金渣相比，镍铁渣有价金属回收价值低，排渣量最大，已逐步成为铁合金废渣处理的一大难题。红土镍矿渣绝大多数是腐殖土型的红土矿在电炉还原熔炼镍铁的工艺过程中产生的，其原料和生产工艺基本相同，所以不同厂家产生电炉镍铁冶炼渣的组成基本相同，其主要成分是FeO，MgO和SiO2，次要成分是Al2O3、CaO等。发泡陶瓷作为新型环保材料在全球具有非常广阔的市场空间。凭借其质轻体薄、隔热隔音、抗震、防潮防火、强度高、冷热稳定性好等优越性能，可以应用于外墙保温、建筑内隔板、防火隔离带等方面。以镍铁渣作为主要原料引入到发泡陶瓷的生产工艺当中，是硅镁铁系发泡陶瓷与传统硅钙系发泡陶瓷的一项重要突破，镁铁的加入可降低发泡陶瓷的烧结温度，成本大大降低，并通过硅酸盐玻璃网状结构与发泡的孔结构使镍铁渣发泡陶瓷获得更低的容重和达标的抗压强度。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，镍铁渣的掺入是硅镁铁系发泡陶瓷与传统硅钙系发泡陶瓷的一项重要突破，镁铁的加入可降低发泡陶瓷的烧结温度，成本大大降低，并通过硅酸盐玻璃网状结构与发泡的孔结构使镍铁渣发泡陶瓷获得更低的容重和达标的抗压强度。发泡后的抗压强度大于2MPa，容重在300-500(kg/m3)之间，其采用的技术方案如下：
一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备备料，所述备料主要由以下成分按质量份数组成：镍铁渣60-90份，珍珠岩尾矿5-20份，膨润土0-10份，高岭土0-5份，方解石0-5份，发泡剂0.5-1份；
将上述备料混合球磨均匀，干磨或湿磨到200目以下，干燥、装模成型，将磨具放入窑炉或电炉中进行高温焙烧，升温速率为3-10℃/min，发泡温度在1130-1185℃，保温0.5-1.5小时后，进行降温退火工艺，制成发泡陶瓷；当湿磨时，所述备料还包括陶瓷解胶剂1-2份。
在上述技术方案基础上，所述镍铁渣选用成分组成按质量份数在SiO2 40-55份，Al2O3 4-10份，MgO 25-35份，Fe2O3 7-15份，CaO 1-5份，K2O 0-1份，Na2O 0-1份，烧失量与其它1-2份范围内的镍铁渣。
在上述技术方案基础上，所述珍珠岩尾矿选用成分组成按质量份数在SiO2 70-75份，Al2O3 10-14份，K2O 2-6份，MgO 0-1份，Na2O 1-4份，Fe2O3 0-1份、CaO 0-1份，烧失量与其它8-12份范围内的珍珠岩尾矿。
在上述技术方案基础上，所述膨润土选用成分组成按质量份数在SiO2 68-72份，Al2O3 13-17份，K2O 1-4份，MgO 1-3份，Na2O 0-1份，Fe2O3 1-3份、CaO 1-3份，烧失量与其它7-11份范围内的膨润土。
在上述技术方案基础上，所述高岭土选用成分组成按质量份数在SiO2 68-72份，Al2O3 13-17份，K2O 2-6份，MgO 0-1份，Na2O 0-1份，Fe2O3 1-3份、CaO 0-1份，烧失量与其它8-12份范围内的高岭土。
在上述技术方案基础上，所述方解石选用成分组成按质量份数在SiO2 0-1份，MgO0-1份，Al2O3 0-1份，K2O 0-1份，Na2O 0-1份，Fe2O3 0-1份、CaO 50-60份，烧失量与其它40-50份范围内的方解石。
在上述技术方案基础上，所述发泡剂为碳化硅粉。
一种发泡陶瓷，其特征在于：其由上述的制备方法制备得到。
本发明的有益效果为：可大量消耗镍铁渣，资源化利用，降低了烧结温度，能源成本，锰元素的脱氧作用使得发泡剂的掺入量降低，大大降低了生产成本，利用硅铝酸盐的玻璃网状结构，发泡后的抗压强度大于2MPa，容重在300-500(kg/m3)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
本实施例的一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备备料，所述备料主要由以下成分按质量份数组成：镍铁渣60份，珍珠岩尾矿20份，膨润土10份，高岭土5份，方解石5份，发泡剂1份；
将上述各成分(原料)按比例分别称量，大块原料需要破碎，混合球磨至200目以下，将磨具放入窑炉或电炉中进行高温焙烧，升温速率为3-10℃/min，发泡温度控制在1165℃，保温0.5-1.5小时后，进行降温退火工艺，制成发泡陶瓷，当湿磨时，所述备料还包括陶瓷解胶剂2份；
发泡温度一般控制在1165℃左右。控制升温速率和发泡的温度和时间可使制品最终的发泡高度和孔尺寸最佳，这对于抗压强度和容重有非常重要的影响。烧结温度曲线为：
室温～300℃ 30分钟(均速升温总时长)，300℃～600℃ 50分钟(均速升温总时长)，600℃～900℃ 40分钟(均速升温总时长)，900℃～1030℃ 30分钟(均速升温总时长)，1030℃～1165℃ 35分钟(均速升温总时长)，1165℃保持30分钟，1165℃～950℃ 15分钟(均速降温总时长)，950℃～室温炉冷。
现有的产业化发泡温度曲线为室温～300℃ 30分钟，300℃～600℃ 60分钟，600℃～1030℃ 60分钟，1030℃～1170℃ 40分钟，1140℃保持60-80分钟，1170℃～900℃ 15-20分钟，900℃～室温炉冷。
近年来镍铁合金产量大幅度提高，镍铁渣也大为增加，镍铁渣的综合利用亟待解决。以镍铁渣为主制备发泡陶瓷可以降低最终发泡保温温度(从1170到1165℃甚至更低)，这样可降低生产成本，硅镁铁系发泡陶瓷的发泡温度区间比传统硅钙系更窄，难控制，这是由于硅镁铁系在高温软化后黏度更低，发泡保温时间更短(比正常的60分钟以上要降低到30分钟以下)，所以在发泡初期的900℃左右要降低升温速率，可使发泡前期不会有不均匀的发泡现象，不均匀的发泡会导致发泡陶瓷强度大大降低，是及其需要避免的。
降温过程中有个极冷过程，是为了让硅酸盐玻璃网络结构迅速固定下来，保持发泡的大小与均匀。
一种发泡陶瓷，其特征在于：其由上述的的制备方法制备得到。
实施例2：
本实施例的一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备备料，所述备料主要由以下成分按质量份数组成：镍铁渣70份，珍珠岩尾矿15份，膨润土5份，高岭土5份，方解石5份，发泡剂0.8份；
将上述各成分(原料)按比例分别称量，大块原料需要破碎，混合球磨至200目以下，将磨具放入窑炉或电炉中进行高温焙烧，升温速率为3-10℃/min，发泡温度控制在1170℃，保温0.5-1.5小时后，进行降温退火工艺，制成发泡陶瓷，当湿磨时，所述备料还包括陶瓷解胶剂1.5份；
发泡温度一般控制在1170℃左右。控制升温速率和发泡的温度和时间可使制品最终的发泡高度和孔尺寸最佳，这对于抗压强度和容重有非常重要的影响。烧结温度曲线为：
室温～300℃ 30分钟，300℃～600℃ 50分钟，600℃～900℃ 40分钟，900℃～1020℃ 30分钟，1020℃～1160℃ 30分钟，1160℃保持30分钟，1160℃～950℃ 15分钟，950℃～室温炉冷。
一种发泡陶瓷，其特征在于：其由上述的的制备方法制备得到。
实施例3：
本实施例的一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备备料，所述备料主要由以下成分按质量份数组成：镍铁渣80份，珍珠岩尾矿10份，膨润土3份，高岭土2份，方解石5份，发泡剂0.6份；
将上述各成分(原料)按比例分别称量，大块原料需要破碎，混合球磨至200目以下，将磨具放入窑炉或电炉中进行高温焙烧，升温速率为3-10℃/min，发泡温度控制在1155℃，保温0.5-1.5小时后，进行降温退火工艺，制成发泡陶瓷，当湿磨时，所述备料还包括陶瓷解胶剂1.2份；
发泡温度一般控制在1155℃左右。控制升温速率和发泡的温度和时间可使制品最终的发泡高度和孔尺寸最佳，这对于抗压强度和容重有非常重要的影响。烧结温度曲线为：
室温～300℃ 30分钟，300℃～600℃ 50分钟，600℃～900℃ 40分钟，900℃～1020℃ 30分钟，1020℃～1155℃ 30分钟，1155℃保持30分钟，1155℃～900℃ 15分钟，900℃～室温炉冷。
一种发泡陶瓷，其特征在于：其由上述的的制备方法制备得到。
实施例4：
本实施例的一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备备料，所述备料主要由以下成分按质量份数组成：镍铁渣90份，珍珠岩尾矿5份，膨润土5份，高岭土5份，方解石5份，发泡剂0.5份；
将上述各成分(原料)按比例分别称量，大块原料需要破碎，混合球磨至200目以下，将磨具放入窑炉或电炉中进行高温焙烧，升温速率为3-10℃/min，发泡温度控制在1130℃，保温0.5-1.5小时后，进行降温退火工艺，制成发泡陶瓷，当湿磨时，所述备料还包括陶瓷解胶剂1份；
发泡温度一般控制在1130℃左右。控制升温速率和发泡的温度和时间可使制品最终的发泡高度和孔尺寸最佳，这对于抗压强度和容重有非常重要的影响。烧结温度曲线为：
室温～300℃ 30分钟，300℃～600℃ 50分钟，600℃～880℃ 40分钟，880℃～1000℃ 30分钟，1000℃～1130℃ 30分钟，1130℃保持30分钟，1130℃～900℃ 15分钟，900℃～室温炉冷。
一种发泡陶瓷，其特征在于：其由上述的的制备方法制备得到。
各实施例产品对比：
Figure BDA0002233403380000071
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备备料，所述备料主要由以下成分按质量份数组成：镍铁渣60-90份，珍珠岩尾矿5-20份，膨润土3-10份，高岭土2-5份，方解石5份，碳化硅粉0.5-1份；所述镍铁渣选用成分组成按质量份数在SiO2 40-55份，Al2O3 4-10份，MgO 25-35份，Fe2O3 7-15份，CaO 1-5份，K2O0-1份，Na2O 0-1份，烧失量与其它1-2份范围内的镍铁渣；
将上述备料混合球磨均匀，干磨或湿磨到200目以下，干燥、装模成型，将模具放入窑炉或电炉中进行高温焙烧，升温速率为3-10℃/min，发泡温度在1130-1185℃，保温0.5-1.5小时后，进行降温退火工艺，制成发泡陶瓷；当湿磨时，所述备料还包括陶瓷解胶剂1-2份。
2.如权利要求1所述一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于:所述珍珠岩尾矿选用成分组成按质量份数在SiO2 70-75份，Al2O3 10-14份，K2O 2-6份，MgO 0-1份，Na2O 1-4份，Fe2O3 0-1份、CaO 0-1份，烧失量与其它8-12份范围内的珍珠岩尾矿。
3.如权利要求1所述一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于:所述膨润土选用成分组成按质量份数在SiO2 68-72份，Al2O3 13-17份，K2O 1-4份，MgO 1-3份，Na2O0-1份，Fe2O3 1-3份、CaO 1-3份，烧失量与其它7-11份范围内的膨润土。
4.如权利要求1所述一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于:所述高岭土选用成分组成按质量份数在SiO2 68-72份，Al2O3 13-17份，K2O 2-6份，MgO 0-1份，Na2O0-1份，Fe2O3 1-3份、CaO 0-1份，烧失量与其它8-12份范围内的高岭土。
5.如权利要求1所述一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法，其特征在于:所述方解石选用成分组成按质量份数在SiO2 0-1份，MgO 0-1份，Al2O3 0-1份，K2O 0-1份，Na2O 0-1份，Fe2O3 0-1份、CaO 50-60份，烧失量与其它40-50份范围内的方解石。
6.一种发泡陶瓷，其特征在于：其由如权利要求1至5任意一项的一种利用水淬镍铁渣制备发泡陶瓷的方法制备得到。
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