[发明专利]一种利用粉煤灰制备高强度发泡陶瓷材料的方法

说明书

一种利用粉煤灰制备高强度发泡陶瓷材料的方法，按以下步骤进行：(1)准备粉煤灰和粘土作为原料，准备氧化镁、碳酸钠、碳酸钙和偏磷酸钠作为添加剂；(2)将全部原料和添加剂用球磨机湿磨制成料浆；(3)进行喷雾造粒；(4)填充到模具内进行焙烧发泡造孔；(5)随炉冷却至常温。本发明的方法制备工艺简洁，实现了粉煤灰的资源化利用，得到的产品价值高，产品强度高、隔热性好、防火、体积密度较低，性能优异。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种利用粉煤灰制备高强度发泡陶瓷材料的方法。

背景技术

发泡陶瓷是一种多孔陶瓷材料，气孔率高达50％以上，具有轻质、隔热、防火、吸音等优良性能；发泡陶瓷材料因为其原料在烧制过程中界面诱导析晶和一些金属氧化物作为晶核剂引发析晶，导致材料中主要物相以矿物晶体形式存在，从而区别于泡沫玻璃材料，相较于泡沫玻璃材料，发泡陶瓷拥有较高的强度和更好的隔热性和稳定性；高温发泡陶瓷的制备主要是在原料中加入适量的高温发泡剂、稳泡剂、助熔剂等助剂，混匀后物料在高温下熔融，形成具有适宜粘度的熔体，发泡剂在高温下发生分解反应，产生挥发气体，此时高粘度的熔体使气体无法逸散，封闭在材料内部，引起材料发泡膨胀，而随着温度降低，熔体逐渐冷却凝固，封闭在熔体中的气体在材料内部形成闭合气孔，得到发泡陶瓷材料。

近年来，发泡陶瓷材料，因其具备轻质、强度高、耐高温、耐化学腐蚀、防火隔热、隔音等优良特性，在建筑节能材料、热交换材料、催化剂载体、污水处理等领域得到广泛应用；其制备工艺对原料的要求并不十分苛刻，使用工业固体废弃物制备发泡陶瓷材料不仅符合国家所倡导的节能减排政策，还能够对废渣进行资源化利用，得到高附加值得材料产品，因此利用工业废渣制备发泡陶瓷材料成为了当下研究的热门。

粉煤灰是燃煤经过高温燃烧后，其中的无机组分在高温环境下发生熔融、聚合等不同程度的物理和化学反应后形成的微细粉煤灰粒子，经过炉尾的除尘设备分离和收集得到的固体废弃物。粉煤灰中主要由硅铝玻璃、微晶矿物颗粒和未燃尽的残炭微粒组成，我国燃煤电厂的粉煤灰的主要氧化物组成为SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，CaO，TiO₂，K₂O，其中SiO₂含量超过40％，且含有的Fe₂O₃，TiO₂能够在发泡过程引发析晶生成晶相矿物。当前，我国的电力供应主要通过燃煤产生，有估计我国2015年粉煤灰产量达到了5.4亿吨，粉煤灰的大量堆存会侵占大量土地，造成土地资源的浪费，破坏生态环境，粉煤灰颗粒微细，扬灰会污染大气，威胁人体健康。当前粉煤灰的综合利用主要用作建筑材料、混凝土掺料、水泥配料和生产粉煤灰砖，产品的附加值较低，利用粉煤灰制备高强度发泡陶瓷有希望成为一种对粉煤灰的高附加值资源化利用的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用粉煤灰制备高强度发泡陶瓷材料的方法，采用粉煤灰和粘土作为原料，添加氧化镁、碳酸钠、碳酸钙和偏磷酸钠等添加剂，在中温炉中一次焙烧，发泡成型，实现普通粉煤灰的高价值资源化利用的同时，制得性能优良的发泡陶瓷材料。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、准备粉煤灰和粘土作为原料，准备氧化镁、碳酸钠、碳酸钙和偏磷酸钠作为添加剂；原料中按质量百分比粉煤灰占67～76％，粘土占24～33％，添加剂中氧化镁为全部原料总质量的3～6％，碳酸钠为全部原料总质量的1～5％，碳酸钙为全部原料总质量的1～5％，偏磷酸钠为全部原料总质量的3～6％；

2、将全部原料和添加剂混合形成混合物料，然后用球磨机进行湿磨，混合均匀并制成料浆；料浆中水的质量百分比为30～40％；

3、将料浆注入喷雾造粒器中进行喷雾造粒，制成粉体颗粒；粉体颗粒的粒径≤0.5mm；