[发明专利]一种利用高炉渣和高铝粉煤灰制备发泡陶瓷材料的方法

说明书

一种利用高炉渣和高铝粉煤灰制备发泡陶瓷材料的方法，按以下步骤进行：(1)将高炉渣、高铝粉煤灰和硅砂均磨细后混合作为原料；(2)准备硼砂、碳酸钠、碳酸钙、偏磷酸钠和粘土作为添加剂；(3)将原料和添加剂混合形成混合物料，湿磨混合制成料浆；(4)喷雾造粒制成粉体颗粒；(5)填充到模具中进行焙烧发泡造孔；(6)随炉冷却至常温，获得发泡陶瓷材料。本发明的方法制备工艺简洁，实现了固体废弃物的资源化利用，产品主要为物相为晶体矿物，材料强度高、隔热性好、防火、体积密度低，性能优异。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种利用高炉渣和高铝粉煤灰制备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由于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。

高炉渣是在高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和石灰石熔剂中的非挥发组分形成的固体废渣，是冶金行业产量最大的一种废渣之一；高炉渣根据处理方式的不同分为气冷渣、水淬渣、膨胀矿渣和矿渣棉。气冷渣和膨胀渣可代替天然砂石，作为混凝土的骨料而得到资源化利用，矿渣棉是用压缩空气或高压蒸汽喷吹渣流得到的，可作为保温防火材料，水淬渣则作为水泥混合混合料，生产矿渣硅酸盐水泥；我国的高炉渣主要以水淬渣为主，水淬渣是熔渣直接用大量的水淬冷后得到的以非晶态玻璃体味主要物相的细颗粒渣，具有潜在的水硬性，可作为水泥原料。当前我国的高炉渣利用率约为85％，主要的应用生产为水泥和混凝土等低附加值产品。

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。粉煤灰中主要为晶体矿物和玻璃态矿物，高铝粉煤灰是产自我国山西北部及内蒙中部地区的一种特色煤炭，其燃烧生产电能后的粉煤灰中Al₂O₃含量超过40％，与普通粉煤灰的化学成分含量差别较大。我国高铝粉煤灰产量很大，资源化利用率低，据统计，当前堆存总量已经超过1.7亿吨；高铝粉煤灰的大量堆存会造成当地土壤的碱化，破坏生态，污染大气，威胁人体健康，因此发展对高炉粉煤灰的资源化利用技术十分紧迫。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用高炉渣和高铝粉煤灰制备发泡陶瓷材料的方法，采用的原料高炉渣，高铝粉煤灰和硅砂，添加硼砂、碳酸钠、碳酸钙、偏磷酸钠和粘土等添加剂，在中温炉中一次焙烧，发泡成型，实现高炉渣和高铝粉煤灰资源化利用的同时，制得性能优良的发泡陶瓷材料。

本发明的方法包括以下步骤：

1、将高炉渣、高铝粉煤灰和硅砂均磨细至粒径≤0.124mm，然后混合作为原料；原料中按质量百分比高炉渣占42～51％，高铝粉煤灰占15～24％，硅砂占30～40％；