[发明专利]一种以玄武岩拉丝尾矿为原料的泡沫陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以玄武岩拉丝尾矿为原料的泡沫陶瓷材料及其制备方法，其中泡沫陶瓷材料是以玄武岩拉丝选矿后尾矿为原料、以碳化硅为发泡剂、以水玻璃为成型剂采用粉末烧结法制备工艺制成。本发明制备工艺极其简单、以固体废弃物为原料成本低廉、所制得泡沫陶瓷制品密度、强度、导热系数均能达到国家标准及建材行业标准，给出同类泡沫陶瓷产品工业化生产制备指导性数据，该制备工艺在绿色保温建材及大型工业设备隔热材料领域有广阔发展前景。

技术领域

本发明涉及一种以玄武岩拉丝尾矿为原料的泡沫陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，能源与环保问题的矛盾日益突出。建筑节能作为节能工作的 重点已得到了人们的高度重视，其目的在于降低建筑能耗的同时减少环境污染。在我国北方 冬天严寒。南方夏天酷热等气候条件下，隔热建材已成为我国节能建筑研究领域的热点，因 此新型绿色保温墙体材料开发设计亦是材料领域研究热点。

我国国内吉林、福建、山东、云南、四川等地均有丰富的玄武岩矿产资源分布，因此研 究人员利用玄武岩开发出可广泛应用于航空航天、建筑、化工、医学、电子、农业等军工和 民用领域的玄武岩纤维。但是在制作过程中对玄武岩原料要求较高，比如玄武岩中高氧化铁 含量或高二氧化硅含量会直接导致玄武岩纤维性能波动大，使其使其在高端领域上的大量应 用受到限制。因此需要对玄武岩拉丝原料进行选矿作业，而选矿作业后会遗留大量尾矿，但 是尾矿处理一直得不到有效的解决方案。本发明利用玄武岩拉丝尾矿制备高性能泡沫陶瓷工 艺，实现了固体废弃物再利用。

泡沫陶瓷是继普通多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷之后发展起来的第三代多孔陶瓷制品，其在 造型上呈泡沫多孔状，具有三维连通孔道，同时通过工艺可对其形状、孔尺寸、比表面积、 渗透性和化学性能进行适度调整，作为一种具有三维网状结构的新型多孔陶瓷材料，泡沫陶 瓷具有容重低，气孔率高，比表面积大，渗透性好，强度高，隔音和隔热性能优良，耐高温 和耐酸碱腐蚀能力强，热传导率低，抗热震性能优良，化学性能稳定，对气体压力损失小， 过滤吸附性好，电、磁、光学等性能优良，寿命长，再生简单等诸多特性。国内外学者在制 备泡沫陶瓷时工艺一般较为复杂，如Kovarik等(Materials Letters,2017,209.)使用有机泡沫 浸渍法制备开孔泡沫陶瓷材料，而简单的制备工艺所制得泡沫陶瓷样品综合性能较差如 Yi-Chong Liao(Ceramics International,2012,38,4415–4420)以碳酸钠为发泡剂、河床淤泥为 原料制备泡沫陶瓷，通过简单的烧结法制备泡沫陶瓷，但是该制备工艺制得的泡沫样品密度 较大，最小为0.81g/cm³，抗压强度为1.07MPa。

发明内容

为了解决上述制备工艺所存在的问题，本发明提供了一种以玄武岩拉丝尾矿为原料的泡 沫陶瓷材料及其制备方法，旨在简化泡沫陶瓷制备工艺，降低泡沫样品造价，使其可在建材 领域大规模应用。

本发明以玄武岩拉丝尾矿为原料的泡沫陶瓷材料，其原料按质量份数构成如下：

玄武岩拉丝尾矿68～78份，碳化硅2～6份、水玻璃15～25份。

所述水玻璃的模数为2.5。

上述配比是发明人通过实验发现的较佳的配比，只要在可选范围内调整玄武岩拉丝尾矿 及碳化硅等的配比，都可以制备出符合国家标准的泡沫陶瓷。但是需要说明的是，由于试验 次数是有限的，因此不排除还有其他的不属于上述可选范围的可行的配比。

本发明泡沫陶瓷材料是以玄武岩拉丝选矿后尾矿为原料、以碳化硅为发泡剂、以水玻璃 为成型剂采用粉末烧结法制备工艺制成。

本发明以玄武岩拉丝尾矿为原料的泡沫陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将玄武岩拉丝尾矿粉碎后与碳化硅按配比量混合，研磨均匀，得到混合料；