[发明专利]利用矿山固废制备多孔陶瓷及方法

说明书

本发明是针对于有机泡沫浸渍法制备的多孔陶瓷孔隙率较低，气泡分布排列大小不均匀，浆料附着厚度较薄等问题，提供了一种利用矿山固废制备多孔陶瓷及方法。本发明的多孔陶瓷，由陶瓷原料和添加剂的混合物经烧结制得，陶瓷原料包括铁尾矿、废石，添加剂包括粘结剂、流变剂、分散剂、消泡剂、基体改性剂。本发明所提供的多孔瓷材料的孔隙率高，孔分布排列大小均匀，开孔和闭孔可随温度进行转换；该方法在提高浆料附着厚度的同时能更有效的防止发生孔隙堵塞，增强多孔陶瓷的各方面性能。

技术领域

本发明属于建筑材料制备技术领域，特别涉及一种利用矿山固废制备多孔陶瓷及方法。

背景技术

矿物资源对当今社会人们的生产和生活至关重要，它是人类社会发展的物质基础。但快速发展带来的负面问题日益显著，矿山过度开采、尾矿大量堆积等。尾矿堆积不仅影响环境，还占用土地，浪费资源。所以，尾矿的处理和再利用是我国目前应当广泛关注的问题。

多孔陶瓷是一种以气孔为主相的无机功能材料，具有开孔孔径、高开口气孔率、耐高温、耐高压、耐酸碱与有机介质腐蚀、可控的孔结构、使用寿命长、产品再生性好等优点，可以适用于各种介质的精密过滤与分离、气体分布、电解隔膜，应用于化工、冶金、能源等方面，拥有良好的应用前景。

有机泡沫浸渍法是指将陶瓷浸入到有机泡沫中，经过干燥、煅烧工艺后去除有机泡沫，获得具有网孔结构的多孔陶瓷。该工艺的独特之处在于利用有机泡沫体本身所具有的开孔三维网状骨架的特殊结构，使所得到的多孔材料的孔隙结构与所使用的有机泡沫前躯体几乎完全相同。此方法的优点在于工艺过程简单、操作方便、制备成本低廉、经济实惠、前景广阔且所制备出的产品具有高强度、高气孔率的特点，但此工艺的缺点是不能制备出闭气孔的样品，气泡分布排列大小不均匀，浆料附着厚度较薄，而且形状受有机泡沫体形状的限制。但是气泡不均匀会导致产品的消音或隔热效果差。

目前，虽有以铁尾矿制备陶瓷材料的应用研究，例如发明专利“铁尾矿吸热功能陶瓷材料及制备方法”（申请号201910491603.9），该专利描述所制备的陶瓷材料红外发射率不小于0.75，300℃导热系数在1.70W/(m·K)以上且可吸收太阳能，但此方法所制备的陶瓷材料不是多孔结构的。发明专利“一种发泡注凝成型-碳热还原反应烧结制备铁尾矿多孔陶瓷的方法”（申请号201910987467.2），该专利以铁尾矿和石墨粉为主要原料，采用发泡注凝成型-碳热还原反应烧结工艺制备铁尾矿多孔陶瓷，具有热导率高、孔隙率可控等优点，但此专利内容未明确所制备多孔陶瓷的孔隙特征，且没有指出其孔隙率具体指标。

因此，本发明采用新的发泡方法利用矿山固废制备多孔陶瓷，该材料孔隙率高，孔分布排列大小均匀，开孔和闭孔可随温度进行转换。

发明内容

本发明是针对于有机泡沫浸渍法制备的多孔陶瓷孔隙率较低，孔分布排列大小不均匀，孔形式单一，浆料附着厚度较薄等问题，提供了一种利用矿山固废制备多孔陶瓷及方法。本发明所提供的多孔瓷材料的孔隙率高（70 %以上），孔分布排列大小均匀，开孔和闭孔可随温度进行转换。该方法在提高浆料附着厚度的同时能更有效的防止发生孔隙堵塞，增强多孔陶瓷的各方面性能。

本发明采用的技术方案之一为，一种利用矿山固废制备多孔陶瓷，由陶瓷原料和添加剂的混合物经烧结制得，陶瓷原料包括铁尾矿、废石，添加剂包括粘结剂、流变剂、分散剂、消泡剂、基体改性剂；

所述粘结剂为聚乙烯醇PVA和硅溶胶，质量比例为1.5~3.5:1；流变剂为高岭土和聚酰胺蜡，质量比例为0.5~1:1；分散剂为聚乙二醇；消泡剂为乙醇；基体改性剂为Gemini。

进一步的，上述矿山固废材料多孔陶瓷，铁尾矿和废石的质量比为1~2:1。

进一步的，上述矿山固废材料多孔陶瓷，粘结剂，流变剂，分散剂，消泡剂，基体改性剂的加入量分别为陶瓷原料质量的0.3~0.6wt%，0.3~0.6wt%，1.7~2.2wt%，0.3~0.6wt%，0.8~1.2wt%。