采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物，其采用經(jīng)過破碎處理的醴陵陶瓷廢料和粉煤灰作為硅鋁質(zhì)原料，與水玻璃激發(fā)劑共同作用而制備；其重量百分數(shù)為：粒徑2～3cm的廢陶瓷顆粒20～30％；200目以下的廢陶瓷粉20～30％；粉煤灰40～60％；激發(fā)劑氫氧化鈉與鈉水玻璃1:1的混合物為固體原料的30～50％；增強纖維5～10％和發(fā)泡劑1～3％。制備過程如下：先以陶瓷、粉煤灰、激發(fā)劑和發(fā)泡劑為原料，通過混合攪拌均勻形成漿料；再澆注、脫膜、養(yǎng)生即可。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物制備工藝簡單，原材料價格低廉，其制品強度高、容重低，成型性好，可用作建筑材料。
【專利說明】采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 提供一種采用醴陵陶瓷廢料和粉煤灰制備的地質(zhì)聚合物及其制備方法，以及其在 建材領(lǐng)域的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 醴陵是享有"瓷城"美譽，是舉世聞名的釉下五彩瓷原產(chǎn)地。其生產(chǎn)的瓷器達到了； 薄如紙、白如玉、明如鏡、聲如磬的境界。而且還具有瓷化強度高，釉面玻璃化程度強，無鉛 鎘之毒，耐酸堿，耐磨損，花面永不褪色，經(jīng)久耐用等特點，能同時滿足人們對于審美和環(huán)保 健康的雙重要求，收藏和使用價值高。但陶瓷生產(chǎn)必然要伴隨一定的廢品產(chǎn)生，一般的廢品 率在15?20%，常年的生產(chǎn)廢品量巨大，因為沒有利用價值只能就地堆砌，占用土地，影響 生態(tài)環(huán)境。
[0003] 長期以來，陶瓷廢料的利用一直是個世界性難題。其主要原因是：如果回作陶瓷 原料，其本身有發(fā)泡作用，且晶化以后成形性非常不好，即便球磨到很細也難以與陶瓷坯體 的其它原料結(jié)合，需要加入大量纖維素類粘合劑，而這又強化了其發(fā)泡作用，使得其燒結(jié)后 胎體松散，嚴重影響陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量。而作為混凝土的骨料使用，由于其破碎很難形成復(fù)雜棱 角，所以握持性本身就非常差，難以和膠凝物質(zhì)有效結(jié)合，加之脆性大，膨脹系數(shù)小，極易造 成混凝土的空洞，所以現(xiàn)在除了填埋堆砌基本上沒有其它的處理方式。
[0004] 地質(zhì)聚合物（Geopolymer)是一種以無機[Si04]、[A10J四面體為主要組成，結(jié)構(gòu) 上具有空間三維網(wǎng)絡(luò)狀鍵接結(jié)構(gòu)的新型無機硅鋁膠凝材料。地聚合物制備方便、能耗小、基 本不排放C02,同時具有較高的力學(xué)性能和非常優(yōu)異的耐高溫性能。地質(zhì)聚合物通常采用偏 高領(lǐng)土和水玻璃作為膠凝材料進行制備。而陶瓷也是由高嶺土燒結(jié)而成，雖然其燒結(jié)溫度 要遠遠高于偏高嶺土的600?900°C而產(chǎn)生了晶化，但其破碎以后仍然具有一定的反應(yīng)活 性，可以部分或全部替代偏高嶺土作為硅鋁質(zhì)原料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 提供一種采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物及其制備方法，陶瓷廢料用量大、 節(jié)能環(huán)保，緩解陶瓷廢料堆存處理帶來的環(huán)境污染問題，同時還可消納火力發(fā)電廠的廢料 粉煤灰。
[0006] 采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物，其采用經(jīng)過破碎處理的醴陵陶瓷廢料和 粉煤灰作為硅鋁質(zhì)原料，與水玻璃激發(fā)劑共同作用而制備；按質(zhì)量百分比，其原料為：粒徑 2?3cm的廢陶瓷顆粒20?30% ;200目以下的廢陶瓷粉20?30% ;粉煤灰40?60% ; 激發(fā)劑氫氧化鈉與納水玻璃1:1的混合物為固體原料的30?50%。其還可包括增強纖維 和發(fā)泡劑。
[0007] 增強纖維可以為有機纖維或無機纖維，有機纖維可以是天然纖維或人造纖維，天 然纖維選自天然木纖維、天然竹纖維、天然麻纖維以及廢紙漿，優(yōu)選廢紙漿；人造纖維選自 聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維、聚酯纖維等，優(yōu)選聚丙烯纖維。無機纖維可以是陶 瓷纖維、玄武巖纖維等，優(yōu)選玄武巖纖維。纖維材料優(yōu)選占固體物料質(zhì)量的5?10%。
[0008] 地質(zhì)聚合物還可引入發(fā)泡劑制備成多孔材料，發(fā)泡劑可以是鋁粉或雙氧水，其占 固體物料質(zhì)量的1?3%。
[0009] 采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物的制備方法，其包括以下步驟：
[0010] 1.陶瓷廢料的清洗與破碎，
[0011] 將收集來的醴陵陶瓷廢料用清水沖洗，去除泥土和其它雜質(zhì)，再晾干或烘干；采用 顎式破碎機將其粉碎成2?3cm的顆粒，過篩以后將其中的一半使用球磨機濕式球磨成200 目的廢陶瓷粉，過篩并烘干。
[0012] 2.粉煤灰的處理，
[0013] 將二級以上的粉煤灰過篩。
[0014] 3.激發(fā)劑的配制，
[0015] 將模數(shù)2?3的鈉水玻璃與同等重量氫氧化鈉溶液混合，配制成激發(fā)劑。
[0016] 4.物料混合攪拌，
[0017] 按配比使用攪拌機將廢陶瓷顆粒、廢陶瓷粉、粉煤灰、增強纖維混合至均勻，再加 入發(fā)泡劑和激發(fā)劑繼續(xù)混合成均勻的漿料。
[0018] 5.漿料澆注，
[0019] 在模具的四壁和底面涂抹脫模劑，將漿料澆注入模具，50?70°C靜置24小時后脫 模，根據(jù)需要切割成合適大小的塊體，繼續(xù)在50?70°C環(huán)境下養(yǎng)生7天。
[0020] 6.強度測試，
[0021] 采用無側(cè)限抗壓強度測試儀測試塊體的強度。
[0022] 采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物的制品，強度高，容重低，其可制成各種塊體 和板材，可用作建筑材料，塊體可用作砌塊、路沿石等，其制備的發(fā)泡板材可用作裝飾板和 保溫板；其制備方法還可用于固化有毒廢料。

【具體實施方式】
[0023] 實施例1
[0024] 采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物砌塊，其原料按重量百分比為：粒徑2?3cm 的廢陶瓷顆粒25% ;200目以下的廢陶瓷粉25% ;粉煤灰40% ;聚丙烯纖維10% ;將固體原 料混合后，加入激發(fā)劑氫氧化鈉與鈉水玻璃1:1的混合物為固體原料的50%制備成漿料； 將漿料澆注入涂有脫模劑的模具，模具為240X 120X60mm的矩形模具，連同模具在70°C靜 置24小時后脫模，繼續(xù)在70°C環(huán)境下養(yǎng)生7天，產(chǎn)品外觀光滑平整，無缺角現(xiàn)象，測得飽水 無側(cè)限抗壓強度25. 7MPa，可用作承重墻體砌塊。
[0025] 實施例2
[0026] 采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物發(fā)泡砌塊，其原料按重量百分比為：粒徑 2?3cm的廢陶瓷顆粒25% ;200目以下的廢陶瓷粉25% ;粉煤灰40% ;聚丙烯纖維7% ; 鋁粉3%將固體原料混合后，加入激發(fā)劑氫氧化鈉與鈉水玻璃1:1的混合物為固體原料的 50 %制備成漿料；將漿料澆注入涂有脫模劑的模具，模具為240X120 X 60mm的矩形模具， 連同模具在50°C靜置24小時后脫模，繼續(xù)在70°C環(huán)境下養(yǎng)生7天，產(chǎn)品外觀光滑平整，無 缺角現(xiàn)象，測得飽水無側(cè)限抗壓強度8. 9MPa，可用作非承重墻體砌塊。
[0027] 實施例3
[0028] 采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物保溫板，其原料按重量百分比為：粒徑2? 3cm的廢陶瓷顆粒25% ;200目以下的廢陶瓷粉25% ;粉煤灰40% ;聚丙烯纖維7% ;鋁粉 3%將固體原料混合后，加入激發(fā)劑氫氧化鈉與鈉水玻璃1:1的混合物為固體原料的50% 制備成漿料；將漿料澆注入涂有脫模劑的模具，模具為500X500X 100mm的矩形模具，連同 模具在50°C靜置24小時后脫模，繼續(xù)在70°C環(huán)境下養(yǎng)生7天，產(chǎn)品外觀光滑平整，無缺角 現(xiàn)象，測得飽水無側(cè)限抗壓強度5. 4MPa，可用作外墻保溫板。
【權(quán)利要求】
1. 采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物，其特征在于：其采用經(jīng)過破碎處理的醴陵陶 瓷廢料和粉煤灰作為硅鋁質(zhì)原料，與水玻璃激發(fā)劑共同作用而制備；按質(zhì)量百分比，其原料 為：粒徑2?3cm的廢陶瓷顆粒20?30% ;200目以下的廢陶瓷粉20?30%;粉煤灰40? 60% ;激發(fā)劑氫氧化鈉與鈉水玻璃1:1的混合物為固體原料的30?50%。
2. 權(quán)利要求1所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物，其特征在于：其還包括增 強纖維。
3. 權(quán)利要求2所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物，其特征在于：增強纖維可 以為有機纖維或無機纖維，有機纖維可以是天然纖維或人造纖維，天然纖維選自天然木纖 維、天然竹纖維、天然麻纖維以及廢紙漿，優(yōu)選廢紙漿；人造纖維選自聚乙烯纖維、聚丙烯纖 維、聚氯乙烯纖維、聚酯纖維等，優(yōu)選聚丙烯纖維；無機纖維可以是陶瓷纖維、玄武巖纖維 等，優(yōu)選玄武巖纖維；纖維材料優(yōu)選占固體物料質(zhì)量的5?10%。
4. 權(quán)利要求2和3所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物，其特征在于：其原料 還可包括發(fā)泡劑。
5. 權(quán)利要求4所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物，其特征在于：其發(fā)泡劑可 以是鋁粉或雙氧水，其占固體物料質(zhì)量的1?3%。
6. 權(quán)利要求5所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物的制備方法，其特征在于： 其包括以下步驟： (1) 陶瓷廢料的清洗與破碎， 將收集來的醴陵陶瓷廢料用清水沖洗，去除泥土和其它雜質(zhì)，再晾干或烘干；采用顎式 破碎機將其粉碎成2?3cm的顆粒，過篩以后將其中的一半使用球磨機濕式球磨成200目 的廢陶瓷粉，過篩并烘干； (2) 粉煤灰的處理， 將二級以上的粉煤灰過篩； (3) 激發(fā)劑的配制， 將模數(shù)2?3的鈉水玻璃與同等重量氫氧化鈉溶液混合，配制成激發(fā)劑； (4) 物料混合攪拌， 按配比使用攪拌機將廢陶瓷顆粒、廢陶瓷粉、粉煤灰、增強纖維混合至均勻，再加入發(fā) 泡劑和激發(fā)劑繼續(xù)混合成均勻的漿料； (5) 漿料澆注， 在模具的四壁和底面涂抹脫模劑，將漿料澆注入模具，50?70°C靜置24小時后脫模， 根據(jù)需要切割成合適大小的塊體，繼續(xù)在50?70°C環(huán)境下養(yǎng)生7天。
7. 權(quán)利要求1?5所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物的應(yīng)用，其特征在于： 其可以制成各種塊體和板材，可用作建筑材料，塊體可用作砌塊、路沿石等，其制備的發(fā)泡 板材可用作裝飾板和保溫板；其制備方法還可用于固化有毒廢料。
8. 權(quán)利要求7所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物的應(yīng)用，其特征在于：地質(zhì) 聚合物砌塊，采用的原料按重量百分比為：粒徑2?3cm的廢陶瓷顆粒25% ;200目以下的 廢陶瓷粉25% ;粉煤灰40% ;聚丙烯纖維10% ;將固體原料混合后，加入激發(fā)劑氫氧化鈉與 鈉水玻璃1:1的混合物為固體原料的50%制備成漿料；將漿料澆注入涂有脫模劑的模具， 模具為240 X 120 X 60mm的矩形模具，連同模具在70°C靜置24小時后脫模，繼續(xù)在70°C環(huán) 境下養(yǎng)生7天，可用作承重墻體砌塊。
9. 權(quán)利要求7所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物的應(yīng)用，其特征在于：地質(zhì) 聚合物發(fā)泡砌塊，采用的原料按重量百分比為：粒徑2?3cm的廢陶瓷顆粒25% ;200目以 下的廢陶瓷粉25% ;粉煤灰40% ;聚丙烯纖維7% ;鋁粉3%將固體原料混合后，加入激發(fā) 劑氫氧化鈉與鈉水玻璃1:1的混合物為固體原料的50%制備成漿料；將漿料澆注入涂有脫 模劑的模具，模具為240X 120X60mm的矩形模具，連同模具在50°C靜置24小時后脫模，繼 續(xù)在70°C環(huán)境下養(yǎng)生7天，可用作非承重墻體砌塊。
10. 權(quán)利要求7所述的采用醴陵陶瓷廢料制備的地質(zhì)聚合物的應(yīng)用，其特征在于：地質(zhì) 聚合物保溫板，采用原料按重量百分比為：粒徑2?3cm的廢陶瓷顆粒25% ;200目以下的 廢陶瓷粉25% ;粉煤灰40% ;聚丙烯纖維7% ;鋁粉3%將固體原料混合后，加入激發(fā)劑氫 氧化鈉與鈉水玻璃1:1的混合物為固體原料的50%制備成漿料；將漿料澆注入涂有脫模劑 的模具，模具為500 X 500 X 100mm的矩形模具，連同模具在50°C靜置24小時后脫模，繼續(xù)在 70°C環(huán)境下養(yǎng)生7天，可用作外墻保溫板。
【文檔編號】C04B28/00GK104193203SQ201410421602
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】郭坤琨, 郭榮中, 張君喜, 申海建, 羅再華 申請人:湖南大學(xué)