一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷及其制備方法，按重量百分比計(jì)，原料組成如下：金銅尾礦75-90wt%，浮法玻璃粉5-10wt%，發(fā)泡劑3-8wt%，添加劑2-8wt%，將金銅尾礦、浮法玻璃粉、發(fā)泡劑、添加劑按比例混合均與后，經(jīng)成型、燒成工序獲得多孔陶瓷材料，所制備的金銅尾礦多孔陶瓷的密度在0.2-0.8g/cm3的范圍內(nèi)，孔徑1-6mm，抗折強(qiáng)度在0.5-6.0MPa的范圍內(nèi)，常溫導(dǎo)熱系數(shù)在0.04-0.12W/(K·m)的范圍內(nèi)，孔隙率高，密度較小，有較高的強(qiáng)度，可作為墻體保溫材料來應(yīng)用。
【專利說明】一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷及其制備方法，屬于多孔建筑保溫陶瓷的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]金銅尾礦是在金銅礦開采、分選之后排放的粉狀廢料，包括金銅礦山尾礦和選廠尾礦，其中礦山尾礦包括已經(jīng)開采出的伴生圍巖和中途剔除的低品位礦石；選廠尾礦包括采用一定工藝，機(jī)械洗選礦石之后排放的礦物廢料(尾礦)，這些尾礦用管道輸送至尾礦庫存放。為此，通常情況下，在開采金銅礦山的同時(shí)要建設(shè)巨大的可容納礦山全部生產(chǎn)期間排出尾砂的尾礦庫，尾礦工程投資較大，還要占用大量農(nóng)田和林地，難以恢復(fù)，也破壞了生態(tài)平衡。
[0003]礦山尾礦等廢棄物是重金屬和其他有害元素的重要載體，對(duì)地表土壤和地下水的質(zhì)量有很大影響，不容忽視。隨著金銅礦開采不斷推進(jìn)，金銅尾礦對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響也在加劇，再加上尾礦庫的坍塌事故多發(fā)，對(duì)人民生活、國民生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了很大的影響。合理充分利用金銅尾礦是金銅礦開采、加工企業(yè)亟待解決的社會(huì)難題。
[0004]近年來，隨著我國金銅產(chǎn)量的增加，金銅深加工能力也具有一定的規(guī)模，但是金銅礦經(jīng)精選后所產(chǎn)生的尾礦粉被大量排出，給社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)帶來了巨大的壓力。對(duì)于尾礦的開發(fā)利用，以前主要集中用于生產(chǎn)水泥及硅酸鹽制品、玻璃、陶瓷的摻料，用量少，且品質(zhì)要求高，對(duì)于廢棄尾礦和廢棄物年排放量高達(dá)8億噸這個(gè)龐大數(shù)字而言，其開發(fā)利用率非常低。另外，原砌體材料中實(shí)心粘土磚砌體部分的替代材料不論從數(shù)量及質(zhì)量上均難以滿足建筑業(yè)迅猛發(fā)展的需求，這就要求有其他更多的新型墻體材料來補(bǔ)充，為此，積極探索和開發(fā)新型墻體材料以替代實(shí)心粘土磚等高能耗材料迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，以及迫在眉睫的環(huán)境問題而提供一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷及其制備方法，制備的多孔保溫陶瓷材料孔隙率高，密度較小，有較高的強(qiáng)度，可作為墻體保溫材料來應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，按重量百分比計(jì)，其包括如下組分:金銅尾礦75-90wt%，浮法玻璃粉5-10wt%，發(fā)泡劑3-8wt%，添加劑2_8wt%。
[0008]按上述方案，所述各組分粒度尺寸為:金銅尾礦200-300目，浮法玻璃粉200-300目，發(fā)泡劑200-300目，添加劑200-300目。 [0009]按上述方案，所述發(fā)泡劑是碳化硅和碳酸鈣為主的混合材料，具體是由碳化硅、碳酸鈣和活性炭組成，其中碳化硅與碳酸鈣的質(zhì)量比為1:(1-3);碳化硅與活性炭的質(zhì)量比為 1:(0.25-1)。
[0010]按上述方案，所述添加劑由硼砂和純堿組成，硼砂和純堿的質(zhì)量比為1: (0.5-1)。[0011]上述以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷的制備方法，將金銅尾礦、浮法玻璃粉、發(fā)泡劑、添加劑按比例混合均勻后，經(jīng)成型、燒成工序獲得的多孔陶瓷材料。
[0012]上述以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷的制備方法，詳細(xì)步驟如下:
[0013]I)將金銅尾礦、玻璃粉、造孔劑、添加劑混合均勻，各組分的重量百分比為:金銅尾礦75-90wt%，浮法玻璃粉5-10wt%，發(fā)泡劑3-8wt%，添加劑2_8wt% ；
[0014]2)將步驟I)所得的混合料壓制成型，制成多孔陶瓷坯體；
[0015]3)將多孔陶瓷坯體進(jìn)行焙燒，燒結(jié)溫度1000-1100°C，保溫時(shí)間20_50分鐘，焙燒結(jié)束后隨爐冷卻至室溫，制成以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷成品。
[0016]所述利用金銅尾礦制備多孔陶瓷的方法，其特征在于，所述的步驟2)成型方法可用模壓成型或手工成型，其中模壓成型壓力為8-18MPa。
[0017]按上述方案，所述步驟I)中的混合是將各組分裝入球磨罐中進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間為3-5小時(shí)。
[0018]按上述方案，所述步驟2)中的成型方法為模壓成型，模壓成型壓力為8-18MPa，可以成型為板狀和塊狀。當(dāng)然，成型的方法也可以采用手工成型。
[0019]按上述方案，所述步驟3)中焙燒的溫度制度為:以4_6°C /min的速率從30°C加熱至600°C，于600°C 保溫15min ;然后以6_9°C /min的速率從600°C加熱至燒結(jié)溫度，于燒結(jié)溫度保溫20-50min。
[0020]上述以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷可作為墻體保溫材料來應(yīng)用。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0022]I)本發(fā)明制備的多孔保溫陶瓷密度為0.2-0.9g/cm3,孔徑l_6mm，抗折強(qiáng)度為
0.5-6.0MPa，常溫導(dǎo)熱系數(shù)在0.04-0.12W/ (K.m)的范圍內(nèi)，不僅氣孔分布均勻，呈獨(dú)立分布狀態(tài)，孔隙率高，密度較小，有較高的強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，可作為墻體保溫材料來應(yīng)用；
[0023]2)本發(fā)明利用金銅尾礦制備多孔建筑保溫陶瓷，本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，耗能較少，成本較低，且能消耗大量的尾礦廢料，無二次污染，以及重新利用廢棄的浮法玻璃，起到變廢為寶，保護(hù)環(huán)境的作用；
[0024]3)本發(fā)明選用資源較為豐富的碳酸鈣和碳化硅為發(fā)泡劑，其制備工藝簡(jiǎn)單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明所制備的以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷的電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0027]通過X射線熒光分析測(cè)試下述實(shí)施例中金銅尾礦中的化學(xué)成分主要包括=SiO2為30.9wt%, Al2O3 為 8.2wt%, Fe2O3 為 24.6wt%, CaO 為 29.9wt%, MgO 為 4.6wt%，這些氧化物的總量站整個(gè)金銅尾礦氧化物成分的98wt%以上，另外還有少量的K20，Na2O, TiO2和SO3,以上成分幾乎全部可以為制備建筑用多孔保溫陶瓷材料時(shí)所利用。
[0028]實(shí)施例1
[0029]一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，其制備方法如下:[0030]I)將金銅尾礦、浮法玻璃粉、發(fā)泡劑、添加劑分別研磨至過300目篩，篩余控制在
0.5wt%,按各組分的重量百分比為75wt%的金銅尾礦，10wt%的浮法玻璃粉，2wt%的碳化硅，
4.5wt%碳酸鈣,0.5wt%的活性炭,5wt%的硼砂,3wt%的純堿稱量備料,將稱量好的原料組分裝入球磨罐中進(jìn)行研磨與混合，混合時(shí)間為5小時(shí)；
[0031]2)將步驟I)所得的混合料進(jìn)行模壓成型，成型壓力為8MPa，制成多孔陶瓷坯體(成型為板狀);
[0032]3 )將成型后的坯體放在涂刷有氫氧化鋁涂層的耐火材料棚板上，將兩者一起放在燒成設(shè)備輥道窯的傳輸輥棒上，輥棒在主傳動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)入輥道窯中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度制度:以4°C /min的速率從30°C加熱至600°C，保溫15min，然后以6°C /min的速率從600°C加熱至1000°C，保溫50min，焙燒結(jié)束后自然冷卻至室溫，制成金銅尾礦多孔陶瓷成
品O
[0033]本實(shí)施例所制得的多孔保溫陶瓷樣品，其孔隙結(jié)構(gòu)照片見圖1，不僅氣孔分布均勻，呈獨(dú)立分布狀態(tài)，孔隙率高，孔徑2-5mm ;經(jīng)檢測(cè)該多孔保溫陶瓷樣品的密度為0.Sg/cm3,泡抗折強(qiáng)度為6.0MPa,常溫導(dǎo)熱系數(shù)在0.12W/ (K.m)，達(dá)到一般保溫材料的要求導(dǎo)熱系數(shù)小于0.2W/(m.K)的標(biāo)準(zhǔn)。
[0034]上述多孔保溫陶瓷樣品的內(nèi)部存在大量的封閉氣孔與少量的連通氣孔，在這些氣孔中，被包裹的氣體不產(chǎn)生對(duì)流，減少了溫度的傳導(dǎo)、輻射、擴(kuò)散、熱能在氣孔中逐漸減弱，從而達(dá)到隔熱、保溫的效果。
[0035]實(shí)施例2
[0036]一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，其制備方法如下:
[0037]I)將金銅尾礦、浮法玻璃粉、發(fā)泡劑、添加劑等分別研磨至過250目篩，篩余控制在0.5wt%，按各組分的重量百分比為80.0wt%的金銅尾礦、10.0wt%的浮法玻璃粉、2.0wt%的碳化硅、2.(^丨％碳酸鈣、1.0wt%的活性炭、3.0wt%的硼砂、2.0wt%的純堿稱量備料，將稱量好的原料組分裝入球磨罐中進(jìn)行研磨與混合，混合時(shí)間為4小時(shí)；
[0038]2)將步驟I)所得的混合料模壓成型，成型壓力為14MPa，制成多孔陶瓷坯體(成型為塊狀);
[0039]3 )將成型后的坯體放在涂刷有氫氧化鋁涂層的耐火材料棚板上，將兩者一起放在燒成設(shè)備輥道窯的傳輸輥棒上，輥棒在主傳動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)入輥道窯中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度制度:以4°C /min的速率從30°C加熱至600°C，保溫15min，然后以6°C /min的速率從600°C加熱至1050°C，保溫30min，焙燒結(jié)束后自然冷卻至室溫，制成金銅尾礦多孔保溫陶瓷成品。
[0040]本實(shí)施例所制得的多孔保溫陶瓷樣品經(jīng)檢測(cè)密度0.5g/cm3,孔徑2_6mm，抗折強(qiáng)度為3.0MPa,常溫導(dǎo)熱系數(shù)在0.08W/ (K.m)。
[0041]實(shí)施例3
[0042]一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，其制備方法如下:
[0043]I)將金銅尾礦、浮法玻璃粉、發(fā)泡劑、添加劑等分別研磨至過300目篩，篩余控制在0.5wt%，按各組分的重量百分比為85.0wt%的金銅尾礦，8.0wt%的浮法玻璃粉，1.0wt%的碳化娃，1.0wt%碳酸鈣，1.0wt%的活性炭,2.0wt%的硼砂，1.0wt%的純堿稱量備料,將稱量好的原料組分裝入球磨罐中進(jìn)行研磨與混合，混合時(shí)間為3小時(shí)；[0044]2)將步驟I)所得的混合料模壓成型，成型壓力為18MPa，制成多孔陶瓷坯體；
[0045]3 )將成型后的坯體放在涂刷有氫氧化鋁涂層的耐火材料棚板上，將兩者一起放在燒成設(shè)備輥道窯的傳輸輥棒上，輥棒在主傳動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)入輥道窯中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度制度:以4°C /min的速率從30°C加熱至600°C，保溫30min，然后以6°C /min的速率從600°C加熱至1100°C，保溫20min。加熱結(jié)束后自然冷卻至室溫，制成金銅尾礦多孔保溫陶瓷成品。
[0046]本實(shí)施例所制得的多孔保溫陶瓷樣品經(jīng)檢測(cè)密度0.2g/cm3,孔徑3_6mm，抗折強(qiáng)度為0.5MPa，常溫導(dǎo)熱 系數(shù)在0.04W/ (K.m)。
【權(quán)利要求】
1.一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，其特征在于按重量百分比計(jì)，它包括如下組分:金銅尾礦75-90wt%，浮法玻璃粉5-10wt%，發(fā)泡劑3-8wt%，添加劑2_8wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，其特征在于所述各組分粒度尺寸為:金銅尾礦200-300目，浮法玻璃粉200-300目，發(fā)泡劑200-300目，添加劑 200-300 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，其特征在于所述發(fā)泡劑是以碳化硅和碳酸鈣為主的混合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，其特征在于所述發(fā)泡劑是由碳化硅、碳酸鈣和活性炭組成，其中碳化硅與碳酸鈣的質(zhì)量比為1:(1-3);碳化硅與活性炭的質(zhì)量比為1:(0.25-1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷，其特征在于所述發(fā)泡劑是所述添加劑由硼砂和純堿組成，硼砂和純堿的質(zhì)量比為1:(0.5-1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷的制備方法，其特征在于是將金銅尾礦、浮法玻璃粉、發(fā)泡劑、添加劑按比例混合均勻后，經(jīng)成型、燒成工序獲得的多孔陶瓷材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷的制備方法，其特征在于包括如下步驟: O將金銅尾礦、玻璃粉、造孔劑、添加劑混合均勻，各組分的重量百分比為:金銅尾礦75-90wt%，浮法玻璃粉5-10wt%，發(fā)泡劑3-8wt%，添加劑2_8wt% ； 2)將步驟I)所得的混合料壓制成型，制成多孔陶瓷坯體； 3)將多孔陶瓷坯體進(jìn)行焙燒，燒結(jié)溫度1000-1100°C，保溫時(shí)間20-50分鐘，焙燒結(jié)束后隨爐冷卻至室溫，制成以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷成品。 所述利用金銅尾礦制備多孔陶瓷的方法，其特征在于，所述的步驟2)成型方法可用模壓成型或手工成型，其中模壓成型壓力為8-18MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷的制備方法，其特征在于所述步驟2)中的成型方法為模壓成型或手工成型中的一種，所述模壓成型壓力為8-18MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷的制備方法，其特征在于所述步驟3)中焙燒的溫度制度為:以4-6°C /min的速率從30°C加熱至600°C，于600°C保溫15min ;然后以6_9°C /min的速率從600°C加熱至燒結(jié)溫度，于燒結(jié)溫度保溫20_50mino
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的以金銅尾礦為主原料的多孔保溫陶瓷作為墻體保溫材料的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C04B38/00GK103936454SQ201410106065
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】何峰, 謝峻林, 梅書霞, 金明芳, 劉小青 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)