[发明专利]一种利用花岗岩废石粉制备的发泡陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种利用花岗岩废石粉制备的发泡陶瓷及其制备方法，各组分及其所占质量百分比包括：花岗岩废石粉为基料，按100％计，优化剂为花岗岩废石粉的4％～14％，发泡剂为花岗岩废石粉与优化剂总和的0.5％～2％；通过将原料球磨混合、压制、烧结等工艺制备而成。本发明利用优化剂在发泡陶瓷烧结过程中的助熔、稳泡作用以调节配方设计，并结合合适的烧结工艺，在较低的烧结温度下实现花岗岩废石粉在制备发泡陶瓷过程中高利用率的同时，提高发泡陶瓷气孔结构的均匀性，从而获得性能优良的发泡陶瓷。本发明制得的发泡陶瓷气孔尺寸均匀，闭气孔率高，机械性能好，保温性能好。既为固废的资源化利用拓宽途径，又提供了一种绿色节能材料。

技术领域

本发明属于固废材料资源化处理及陶瓷材料及其制备技术领域，具体涉及一种采用花岗岩废石粉为主要原料制备发泡陶瓷的方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

花岗岩因其强度高、质地坚硬而被广泛应用于建筑装饰、雕刻材料和地面装饰中，但在花岗岩石材的加工过程中，切割和抛光会产生大量的石粉，造成大气和水土污染，影响人体健康，其堆积也占用了大量的耕地。据统计，花岗岩石材在加工后大约50％成为了固体废弃物，对社会、经济和环境造成了巨大的压力。目前，研究人员已对花岗岩废料的再利用展开了研究，比如CN110328047A公开了一种利用花岗岩石粉制备陶瓷原料的方法，制备过程中要用到隔渣、分级和三段磁选、脱泥处理等多道工序，处理工艺的复杂性提高了处理成本，制约了花岗岩废料的大规模消耗处理；专利CN112573884A公开了利用花岗岩石粉制备高韧性碱矿渣加气混凝土的方法，花岗岩石粉掺量为50％左右，其利用率有待进一步提高。

发泡陶瓷是一种具有三维空间网架结构的高气孔率陶瓷材料，具有隔热隔音、防火防潮、良好的机械强度和化学稳定性等优良性能，在隔热隔音、吸波、催化剂载体等方面具有广阔的应用前景。花岗岩废石粉属于硅铝质原料，其矿物组成为长石和石英，该组成特征为利用花岗岩废石粉制备发泡陶瓷提供了可行性。专利CN112759417A公开了一种利用花岗岩石粉为原料制备发泡陶瓷的方法，其中花岗岩石粉掺加量为40％～60％；专利CN109502981A中利用黄金尾矿和花岗岩尾矿制备了发泡陶瓷，花岗岩尾矿用量为12％～39％。上述报道中花岗岩的利用率较低、所制得的发泡陶瓷孔结构均匀性有待提升。而不均匀的孔结构会导致发泡陶瓷材料受压时受力不均匀，导致机械强度下降；不利于导热系数，导致保温隔热能力下降等，限制了发泡陶瓷的应用。因此，大宗利用花岗岩废料制备孔结构均匀、高性能的发泡陶瓷是目前该领域亟需解决的难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种利用花岗岩废石粉制备的发泡陶瓷及其制备方法，通过添加优化剂，实现在较低的烧结温度下花岗岩废石粉的利用率高达90％以上，降低能耗，并有效改善了发泡陶瓷孔结构的均匀性，同时制备方法简单，有利于推广应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种利用花岗岩废石粉制备的发泡陶瓷，由花岗岩废石粉、优化剂和发泡剂组成；

其中，优化剂的质量占花岗岩废石粉质量的4％～14％；

发泡剂的质量占花岗岩废石粉和优化剂质量总和的0.5％～2％。

所述优化剂为碱土金属氧化物/碳酸盐中的一种或几种复配而成，所述发泡剂为碳化硅、碳酸盐、氧化锰、氧化铁中的一种或几种复配而成。

本发明所述优化剂通过降低熔体的黏度，使得液相表面张力与气孔膨胀生长力相平衡，制得的发泡陶瓷孔结构饱满、均匀，闭气孔率高，从而具有导热系数低、吸水率低、抗冻性好的特点，均匀的孔结构使得发泡陶瓷承压时受力均匀，并且优化剂的加入使发泡陶瓷孔壁析出晶体，有利于获得高抗压强度，使发泡陶瓷在获得高气孔率的同时具有较好的机械强度。