本發(fā)明屬于無機(jī)保溫材料領(lǐng)域。具體涉及一種以鎳渣為原料的泡沫陶瓷墻材及其制備方法。
背景技術(shù)：
：鎳渣是指在鎳金屬冶煉過程中排放的一種工業(yè)廢渣，即在冶煉鎳過程中所形成的以FeO-SiO2為主要成分的熔融物經(jīng)水淬后形成的粒化爐渣，鎳渣的化學(xué)成分與高爐礦渣類似，但在含量上有較大的差異。我國的鎳產(chǎn)量近幾年增長迅速且鎳渣產(chǎn)量巨大，2014年產(chǎn)生鎳渣1000萬噸左右。對(duì)其綜合利用、使之變廢為寶是可持續(xù)發(fā)展的要求。鎳渣的利用主要在墻體材料方面，專利“一種鎳渣泡沫玻璃及其制備方法”(201510781545.5)，“一種鎳渣磚及其制備方法”(201310230070.1)等；這些方法均可以回收利用鎳渣，應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，降低能耗、減少生產(chǎn)成本實(shí)現(xiàn)綠色化生產(chǎn)。隨著我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)已成為我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、結(jié)構(gòu)性調(diào)整的重點(diǎn)工作，如何降低建筑能耗，提高節(jié)能比例已經(jīng)成為我國建筑行業(yè)迫切解決的問題。閉孔泡沫陶瓷具有良好的保溫、絕熱、隔音、耐腐蝕、防水等性能，因此作為復(fù)合墻體材料，在建筑領(lǐng)域擁有非常廣闊的前景。專利CN102718547B公開了一種發(fā)泡陶瓷材料，原料為二氧化硅含量在60％以上的尾礦、長石、發(fā)泡劑、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、助熔劑。專利CN105272342A公開了一種發(fā)泡陶瓷隔熱保溫板，原料配比：廢棄鉆井泥料30％～60％、硅質(zhì)原料10～30％、粘土1％～10％、高溫熔劑10％～30％、發(fā)泡劑0.05％～10％。專利CN104803706A將80％的鐵尾礦與20％的復(fù)合穩(wěn)定發(fā)泡劑均勻混合；用輥道窯在1030℃～1150℃下燒成6～8h制備了高強(qiáng)度微晶發(fā)泡陶瓷建筑材料。目前國內(nèi)有些科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已意識(shí)到閉孔泡沫陶瓷對(duì)于建筑節(jié)能的重要意義，對(duì)閉孔泡沫陶瓷的產(chǎn)品研發(fā)得到越來越多的重視，其中只有發(fā)泡工藝是目前制備閉孔泡沫陶瓷的較成熟一種方法。與其他制備工藝相比，較易控制陶瓷制品的形狀、孔隙率和容重，并且適合生產(chǎn)閉氣孔的陶瓷材料。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的存在的問題，本發(fā)明在原有的制備泡沫陶瓷的基礎(chǔ)上，從生產(chǎn)成本考慮選用鎳渣、富鋁廢料為主要原料，提供了一種閉孔率高結(jié)構(gòu)分布均勻的閉孔泡沫陶瓷。本發(fā)明另一目的在于提供一種在較低溫度下制備得到所述閉孔率高結(jié)構(gòu)分布均勻的閉孔泡沫陶瓷的方法，且操作簡單，易于工藝控制。技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種以鎳渣為原料的泡沫陶瓷墻材，所述墻材氣孔之間不連貫，不吸水，且有閉氣孔率高、吸水率低、抗壓強(qiáng)度較高等特性，是一種性能優(yōu)良的保溫隔熱材料，其主要由以下重量份比例的原料所制成：24～56份鎳渣、44～76份富鋁廢料，外加2～11份生物質(zhì)材料、2～8份發(fā)泡劑；所述鎳渣中各成分含量：SiO2為40.38～55.99％，MgO為17.19～28.31％、Fe2O3為4.89～10％、Al2O3為4.86～7.29％、CaO為0.92～4.02％和K、Na小于3％。所述富鋁廢料為煤矸石、赤泥、污泥、流化床煤灰、增鈣液態(tài)渣中的一種。其中煤矸石、赤泥、污泥塑性較好。所述生物質(zhì)原料為秸稈、稻殼中的一種。所述發(fā)泡劑為三氧化二鐵、碳酸鈣、碳粉中的一種或幾種混合。所述泡沫陶瓷墻材的吸水率小于3％，抗壓強(qiáng)度為5.40MPa～12.00MPa，閉氣孔率為40～90％。本發(fā)明還提供了上述泡沫陶瓷墻材的制備方法，其特征在于，主要包括以下步驟：(1)鎳渣破碎并粉磨0.5～4h，得到鎳渣粉體；(2)按配方稱取鎳渣24～56份、富鋁廢料44～76份，外加生物質(zhì)材料2～11份、發(fā)泡劑2～8份混合、球磨得到混合粉料，裝袋備用。球磨可以使發(fā)泡劑均勻分布在粉料中，這是得到泡徑均勻的發(fā)泡陶瓷的必備條件。(3)將步驟(2)制得的粉體加水或工業(yè)廢液，混勻、成型，得到坯體。當(dāng)塑性不夠時(shí)優(yōu)選加入工業(yè)廢液，所述的工業(yè)廢液，為紙漿廢液、制糖廢液、制革廢液、釀酒廢液中的一種。所述的成型方法采用擠出成型或模壓成型。(4)將生坯放在匣缽中，置于高溫爐中，以一定的升溫程序進(jìn)行處理，即得。所述步驟(4)中的升溫程序?yàn)椋阂?～5℃/min的速率由室溫升溫至500℃，保溫50～60min，再以4～7℃/min的升溫速度升至1050℃～1280℃，保溫120～180min。本發(fā)明的一個(gè)最佳方案是：24份鎳渣、76份富鋁廢料，外加2份生物質(zhì)材料、8份發(fā)泡劑，燒成制度：20℃～500℃，升溫96min，500℃保溫1h，500℃-1280℃，升溫120min，1280℃保溫2h，自然冷卻到室溫。所述最佳方案中優(yōu)選的配方是：24份鎳渣、76份煤矸石，外加2份稻殼、8份碳酸鈣，其中稻殼加碳酸鈣發(fā)泡效果最佳，能形成孔徑分布均勻，閉孔率高的泡沫陶瓷墻材。有益效果：(1)本發(fā)明研制出閉孔發(fā)泡陶瓷氣孔之間不連貫，不吸水，且有閉氣孔率高、吸水率低、抗壓強(qiáng)度較高等特性，是一種性能優(yōu)良的保溫隔熱材料，應(yīng)用廣泛。(2)本發(fā)明所用原料主要為工業(yè)固體廢棄物，生產(chǎn)成本低廉，同時(shí)能降低對(duì)環(huán)境的污染，提高對(duì)廢渣的綜合利用。(3)本發(fā)明所用的生物質(zhì)材料不但可以降低燒成溫度而且可以作為一種造孔劑，同時(shí)提高了對(duì)農(nóng)作物的綜合利用。(4)本發(fā)明所采用的發(fā)泡劑是三氧化二鐵、碳酸鈣、碳粉中的一種或者幾種.三氧化二鐵和碳粉在低溫?zé)蛇^程中，氧化鐵發(fā)生分解和還原反應(yīng)生成CO2、CO、O2，引起物料發(fā)泡，氧化鐵發(fā)泡過程緩慢，且不具有持續(xù)性發(fā)泡溫度高，大致在1120℃左右，燒成坯體孔結(jié)構(gòu)較規(guī)則，氣孔獨(dú)立性好，閉氣孔率高，孔徑分布均勻。碳酸鈣在燒成過程中，碳酸鈣分解釋放出CO2，從而提高了氣孔率；而CO2氣體的逸出保證了氣孔的開口性。隨著燒成溫度的提高，碳酸鈣類除了起發(fā)泡劑的作用外，還起熔劑作用，增加了玻璃相量，促進(jìn)了燒結(jié)，致使氣孔體積趨于減小，使氣孔率下降。碳粉作為發(fā)泡劑，碳粉在高溫下反應(yīng)，形成氣體，有利于微孔的產(chǎn)生，提高發(fā)泡效果，可以控制制品的性能。具體實(shí)施方式：以下參照具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。下述實(shí)施例中所用的原料、試劑材料等，如無特殊說明，均為市售購買產(chǎn)品。實(shí)施例1本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比如表1所示。表1實(shí)施例1原料配比實(shí)施例1鎳渣：煤矸石外加稻殼：碳酸鈣質(zhì)量比24:762:8具體實(shí)施步驟如下：球磨混料：將鎳渣、煤矸石按質(zhì)量比24:76稱取，外加2份稻殼，8份碳酸鈣，球磨2h，加水混勻；成型：擠出成型，得到坯體；燒成：20℃～500℃，升溫96min，500℃保溫1h，500℃-1280℃，升溫120min，1280℃保溫2h，自然冷卻到室溫。性能測(cè)試：采用阿基米德定律測(cè)得泡沫陶瓷的閉氣孔率為90％、吸水率1.3％，采用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度為10.43MPa實(shí)施例2本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比如表2所示。表2實(shí)施例2原料配比實(shí)施例2鎳渣：流化床煤灰外加秸稈：三氧化二鐵質(zhì)量比56：4411:2具體實(shí)施步驟如下：球磨混料：將鎳渣、流化床煤灰按質(zhì)量比56:44稱取，外加11份秸稈，2份三氧化二鐵，球磨2h；成型：外加紙漿廢液作粘結(jié)劑，擠出成型，得到坯體；燒成：20℃～500℃，升溫96min，500℃保溫1h，500℃-1050℃，升溫120min，1050℃保溫120min，自然冷卻到室溫。性能測(cè)試：采用阿基米德定律測(cè)得泡沫陶瓷的閉氣孔率為76％，采用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度為12.00MPa，吸水率2.1％實(shí)施例3本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比如表3所示。表3實(shí)施例3原料配比實(shí)施例3鎳渣：增鈣液態(tài)渣外加秸稈：三氧化二鐵:碳粉質(zhì)量比40:606.5:3:2具體實(shí)施步驟如下：球磨混料：將鎳渣、增鈣液態(tài)渣按質(zhì)量比40:60稱取，外加6.5份秸稈，3份三氧化二鐵和2份碳粉，球磨2h；成型：外加制糖廢液做粘結(jié)劑，擠出成型，得到坯體；燒成：20℃～500℃，升溫96min，500℃保溫1h，500℃～1165℃，升溫100min，1165℃保溫120min，自然冷卻到室溫。性能測(cè)試：采用阿基米德定律測(cè)得泡沫陶瓷的閉氣孔率為40％，采用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度為5.40MPa，吸水率2.98％實(shí)施例4本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比如表4所示。表4實(shí)施例4原料配比實(shí)施例4鎳渣：赤泥外加稻殼：三氧化二鐵：碳粉質(zhì)量比30:702:2:1具體實(shí)施步驟如下：球磨混料：將鎳渣、赤泥按質(zhì)量比30:70稱取，外加2份稻殼，2份三氧化二鐵，1份碳粉，球磨2h，加水混勻；成型：擠出成型，得到坯體；燒成：20℃～500℃，升溫96min，500℃保溫50min，500℃～1100℃，升溫100min，1100℃保溫150min，自然冷卻到室溫。性能測(cè)試：采用阿基米德定律測(cè)得具有泡沫陶瓷的閉氣孔率為86.54％，采用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度為8.15MPa，吸水率2.6％實(shí)施例5本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比如表5所示。表5實(shí)施例5原料配比實(shí)施例5鎳渣：污泥外加稻殼：碳粉質(zhì)量比65:355:1具體實(shí)施步驟如下：球磨混料：將鎳渣、污泥按質(zhì)量比65:35稱取、外加5份稻殼，1份碳粉，球磨2h，加水混勻；成型：在6MPa下模壓成型，得到坯體；燒成：20℃～500℃，升溫96min，500℃保溫1h，500℃～1200℃，升溫120min，1200℃保溫150min，自然冷卻到室溫。性能測(cè)試：采用阿基米德定律測(cè)得具有泡沫陶瓷的閉氣孔率為76.76％，采用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度為10.43MPa，吸水率3.00％。當(dāng)前第1頁1 2 3