专利名称：轻质玻化发泡陶瓷的制作方法
技术领域：
本发明是对轻质玻化发泡陶瓷的改进，尤其涉及一种配料种类少、制备简单、性能稳定、综合性能好的轻质玻化发泡陶瓷。
背景技术：
轻质玻化发泡陶瓷，由于质轻、低导热、低热膨胀，强度较好，耐酸碱等特点，被应用于多种非接触火焰隔热保温，例如建筑墙体保温隔音、湿法脱硫烟囱内衬防腐、吸声声屏障等场合。理想的轻质玻化发泡陶瓷体，例如用于烟囱内衬防腐应具有较低的容重(最小 500kg/m3)、低的传热系数(彡0. 25-· 035ff(m · k))、玻化好(体积吸水率彡5. 0% )和高的抗压强度(彡8. 0-10. OMpa)，耐酸性(彡0. 9)。现有技术轻质玻化发泡陶瓷，组成组份通常较多，造成制造控制困难，物料相互间影响往往会造成一个性能提高，会影响另外其他性能，例如气孔大小不均勻，不仅影响美观，而且影响粘贴结合力，抗压强度和容重，特别是容重、导热系数和抗压强度矛盾协调困难，难以获得容重低、导热系数低及抗压强度高的轻质玻化发泡陶瓷体，此外组成物料多烧成控制困难制品易开裂，不易获得大面积烧结制品。中国专利CN86102146泡沫陶瓷体，由(重量)60 80%的Si02、5 15%的A1203、 8 14%的碱金属氧化物和1 10%的CaO组成的。制品比重0. 4-0. 7kg/cm3,抗弯强度 23-40kg/cm2，抗压强度60-110kg/cm2泡沫陶瓷体。由于未玻化导致吸水率较高，不能满足某些特定场合使用。中国专利CN1147489轻质发泡陶瓷，由15_30%过热可膨胀、以酸性二氧硅为主成份的火山岩，3-10%含碱土金属类氧化物、碳酸盐等组成的化合物，45-15%含碱金属类的无机结合剂，4-15%含硅酸盐类的发泡促进剂。制品比重0. 12-0. 93，波动极大，未给出其他指标。中国专利CNl374276轻质发泡陶瓷装饰砖，发泡剂1_7 %，15-35 %骨架料， 65-85%低温长石、瓷石基料组成，是高于基料熔点的相对高熔点陶瓷矿物瘠性料颗粒，所述骨架料含量为基料重量的20-50%。未具体给出制品指标，主要应用为装饰砖，不能用于要求较高的湿法脱硫烟囱内衬砖。中国专利CN1418853轻质陶瓷材料，镁质粘土 20 70%，漂珠1 50%，珍珠岩粉 1 30%，成孔剂1 30%，粘结剂1 50%，化学组成成分为SiO2, A1203、MgO，其中SiO2 的量为50 85%，Al2O3的量为5 25%，MgO的量为5 25%。未给具体指标，漂珠、珍珠岩粉乃是大，会影响强，并且未玻化，限制了某些领域使用。中国专利CN1579991轻质、隔热、隔音环保型陶瓷制品，化学组分及含量为 Si0245 % —78 %, Al20312 % —26 %, Ca0+Mg04 % —15 %, Fe2O3O % —8 %, Li20+K20+Na201 % —8%。制品容重 0. 3-0. 8kg/cm3，抗折强度彡 6Mpa。中国专利CN101659543含锆复合烧结超轻质大规格超轻质制品，采用50-70% 废淤泥和/或废矿渣和/或废陶瓷碎片，20-45%原生矿物混合物，1-4%烧结助剂，1-3% 硅酸锆和/或锆英砂原料，制成化学组份为Zr02 0. 5% 18% ；SiO2 40% 76% ；Al2O310% 20% ；Ca0+Mg0+Ba04% 15% ；Fe2O3 0% 4% ；Li20+K20+Na20 8%。制品容重彡0. 25kg/cm3，体积吸水率0. 5-1.8%，抗压强度彡3. OMpa，抗折强度彡1. 2Mpa，导热系数< 0. 08W/MK。强度较低，限制了其某些应用。中国专利CN1970485超轻低导保温材料，以比重不大于0. 3g/cm3的粉煤灰精选漂珠为主料、以可烧尽物质和粘结剂为辅料混勻烧制而成。制品比重不大于0. 3g/cm3,强度 ^ Mkg，导热系数350 < 0. 12。粉煤灰精选漂珠为主料，强度较低，限制了其某些应用。中国专利CN1887756发泡玻璃陶瓷制品，碎玻璃30-70%、废陶瓷10-50% ；陶土 10-50% ；发泡剂0. 1-10%。制品密度为:0.2-1.(^/0113，抗折强度3-61^&。抗折强度相对较低，限制了某些应用。中国专利CN101560112高性能轻质玻化泡沫陶瓷砖，瓷石15 30份、低温砂10 30份、白云石5 10份、锂瓷石5 10份、方解石5 10份、陶瓷废弃料30 50份、碳化硅0. 1 2份、纳米高岭土 0 1份、分散剂0 0. 5份。制品容重480-650kg/cm3，体积吸水率 0. 5-1.8%，抗压强度 6. 0-12Mpa，导热系数 0. 15-0. 25W(m· k)。上述专利采用不同配方，虽然都能获得轻质陶瓷或发泡玻化陶瓷，然而其一个共同不足是，组成组份相对较多，造成各组份相互影响较大，导致对产品性能影响较大，带来制备稳定性差，产品性能波动大。并且有些产品不能满足特定使用要求，例如湿法烟气脱硫烟囱内衬层。第三有些较多采用原矿原料，导致制备成本相对高。上述不足仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种组成原料种类少，配比简单， 生产稳定性好，综合性能好，成本低的轻质玻化发泡陶瓷。本发明目的实现，主要改进是简化组成配料，主要采用陶瓷墙、地砖磨削料，和瓷土(也称瓷石)和/或滑石和/或彭润土和/或透闪石和/或皂石为原料，从而克服上述现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于主要组成为50-95wt %的陶瓷墙、地砖磨削湿粉骨架料，和5-50wt %的瓷土和/或滑石和/或彭润土和/或透闪石和/或皂石细粉基质料，以及外加O-Swt %发泡剂，混合经基质料玻化温度或以上烧结而成。本发明中陶瓷墙、地砖磨削料，是指陶瓷墙、地砖烧成后磨光过程中产生的磨削湿粉料，在本发明中作为陶瓷体细粉骨架料(脊性料)，选择磨削料主要是从降低粉碎细化成本角度考虑(显然其废弃料也能利用，只是增加了细化成本)。细粉要求同现有技术，有利于获得低容重，虽然理论上细度越细越有利于获得更轻质容重，而且所得微孔细而均勻，但过细又会增加制造过程磨加工成本，从较好协调容重和成本角度，同现有技术较适宜为300 目-500目。陶瓷墙、地砖磨削料，如若采用碳化硅砂轮磨光，则磨削中有碳化硅微粉带入，则可以不另加或少加发泡剂，如果磨削采用非碳化硅砂轮，则与通常制备发泡陶瓷相同，应加入通常制造发泡陶瓷用发泡剂，例如常用的碳化硅，加入量与通常制备发泡陶瓷基本相仿例如0-8wt%。发泡剂，采用纯物料则加入量少，如采用含发泡剂的回用料，加量则多一些；其加入，既可以作为组成组份(内加)，也可以不作为基本组份而成为外加，内加或外加并无实质性影响，此属于现有技术。瓷土和/或滑石和/或彭润土和/或透闪石和/或皂石细粉，作为粘结形成强度基质料，在高温中产生玻璃相形成结构强度，同时出现玻璃相时高粘度使得发泡在冷却后形成封闭气孔；其次，其相对低的体积密度也有利于获得低容重，通过调节其用量获得所要求制品容重。其细度同样选择300目-500目较为经济。根据陶瓷墙、地砖磨削料自身比重，和最终所需轻质玻化发泡陶瓷容重，具体确定骨架料与基质料配比加入量，如果磨削料自身比重大，所需玻化发泡陶瓷容重小，则加入量宜少；反之相反。通过调节陶瓷墙、地砖磨削料和瓷土等基质料两者比例，获得所需容重玻化发泡陶瓷，同时通过调节细粉粒径也能调节容重。陶瓷墙、地砖磨削湿粉骨架料，与细粉基质料，更好比为65-90wt% 10-35wt% ；更优比为80-90wt% 10_20wt%。陶瓷墙、地砖磨削湿粉骨架料，磨成细粉后容重较矿物料更轻，配比量越多越容易获得低容重。此外，本发明中还可以加入制备陶瓷通常采用的烧结助剂(矿化剂)，例如碳酸钙、白云石、透闪石(同时也可作基质料)、长石类等，以降低烧成温度，加入量与通常陶瓷产品相同，例如2-10wt%，既可以作为组份内加，也可以外加，同样无实质影响。其细度同样选择300目-500目较为经济。为进一步降低成本，使生产过程物料循环利用，减少废弃料量，本发明还可以采用本制品的废料，代替部分陶瓷墙、地砖磨削料，代换量可以在10-50wt%之间。为提高所得制品表面光洁度，本发明组份中还可以加入2-6wt%的水洗锂长石，作用是在烧制过程中，促进物料熔融状态时的流平性，以获得表面光洁度好的陶瓷体。其既可以作为组份内加，也可以外加，同样无实质影响。其细度同样选择300目-500目较为经济。本发明轻质玻化发泡陶瓷制备方法，与上述现有技术制备玻化发泡陶瓷基本相仿，包括物料达不到细度要求，在配料混合后通过湿法球磨至所需细度，然后脱水(例如大致10-15%含水率)，造粒或过筛孔例如6-18目，制得细颗粒(有利于物料装钵铺平、 并且造粒后受热均勻烧结性好)，装入可拆卸分离的组合模具(主要是从方便脱模角度考虑，模具周界限位，发泡时体积增大向厚度增加)，经基质料玻化温度或以上(例如瓷土 1100-1180°C)烧制至出现玻璃相及发泡，缓慢冷却出窑(理论上冷却速度越慢越好)，总烧成时间约在10-16小时。本发明轻质玻化发泡陶瓷，相对于现有技术，摸索采用以陶瓷墙、地砖磨削料和瓷土和/或滑石和/或彭润土和/或透闪石和/或皂石细粉基质料为基本组成，大大简化了组成配比，由于组成物料基本只有二种，物料间相互影响小，制造控制容易，因而制备工艺稳定性好，批次间产品性能稳定一致性好。而且主原料为陶瓷生产废弃料，原料易得，还大大降低了制备成本，同时也节约了原生矿物。本发明所得玻化发泡陶瓷，完全能够满足使用要求较高的电力行业标准DL/T901-2004 “火力发电厂烟囱(烟道)内衬防腐材料”超轻质耐酸砖，体积密度500-1000kg/m3，常温导热系数< 0. 25-. 035ff(m · k)，常温抗压强度彡8. 0-10. OMpa，体积吸水率彡5. 0%，耐酸性彡0. 9，耐热性彡0. 9，耐水性彡0. 8的技术要求。所得制品切面基本呈均勻互不连通微细闭泡孔结构，体积密度(容重)0. 35-0. 48g/ cm3，常温抗压强度9. 0-9. 6Mpa，70°C (平均)导热系数0. 168-0. 182W(m · k)，产品自然色泽(不添加色料)白基带青，呈灰白色。
以下结合若干具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/ 或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。
具体实施例方式实施例1 江西高安瓷土 7wt%，碳化硅砂轮磨光的陶瓷地砖磨削湿粉料93wt% (含水率20% )，混合经湿法球磨10小时(约300目)，离心脱水至含水率5-10%，过筛得到6-18目颗粒粉料，将粉料装入组合围框耐火盒钵窑具，经1180°C高温烧制13小时左右出窑。得到容重0. 35g/cm3,常温耐压强度9Mpa轻质发泡玻化陶瓷板。实施例2 瓷土 20Wt%，碳化硅砂轮磨光的陶瓷地砖磨削湿粉料80Wt% (含水率 20%),混合经湿法球磨10小时(约300目)，离心脱水至含水率5-10%，过筛得到6-18目颗粒粉料，将粉料装入组合围框耐火盒钵窑具，经1165°C高温烧制12小时左右出窑。得到容重0. 4g/cm3,常温耐压强度9. 2Mpa轻质发泡玻化陶瓷板。实施例3 瓷土 35wt%，碳化硅砂轮磨光的陶瓷地砖磨削湿粉料48wt% (含水率 20%),本制品废料17wt %，外加碳酸钙5wt %、白云石4. 5wt %、纯碳化硅细粉0. 5wt %，混合经湿法球磨15小时(约350目)，离心脱水至含水率5-10%，过筛得到6-18目颗粒粉料，将粉料装入组合围框耐火盒钵窑具，经1140°C高温烧制11. 5小时左右出窑。得到容重 0. 45g/cm3,常温耐压强度9. 5Mpa轻质发泡玻化陶瓷板。实施例4 瓷土 45wt%，非碳化硅砂轮磨光的陶瓷地砖磨削湿粉料45wt% (含水率20 % )，本制品废料IOwt %，外加碳酸钙5wt %、白云石%、水洗锂长石3wt %，纯碳化硅微粉lwt%，混合经湿法球磨18小时(约400目)，离心脱水至含水率5-10%，过筛得到 6-18目颗粒粉料，将粉料装入组合围框耐火盒钵窑具，经1135°C高温烧制10小时左右出窑。得到容重0. 48g/cm3，常温耐压强度9. 6Mpa轻质发泡玻化陶瓷板，表面光洁度优于前3 例所得陶瓷板。化学组成:Si0265. 96%, Fe2O3I- 47%,A120317. 14%,Ca06. 95%，MgOl. 2%, Κ202· 48%, Na203. 82%。实施例5 瓷土 ^wt%，滑石8wt%，非碳化硅砂轮磨光的陶瓷墙砖磨削湿粉料 64wt % (含水率20 % )，外加碳酸钙5wt %、白云石5wt %、碳化硅细粉3wt %，混合经湿法球磨18小时(约400目)，离心或旋转脱水至含水率5-10%，过筛得到6-18目颗粒粉料，将粉料装入组合围框耐火盒钵窑具，经1160°C高温烧制12小时左右出窑。得到容重0. 46g/ cm3,常温耐压强度9. 5Mpa轻质发泡玻化陶瓷板。实施例6 瓷土 33wt%，滑石5wt%，透闪石8wt%，皂石，碳化硅砂轮磨光的陶瓷地砖磨削湿粉料50wt % (含水率20 % )，外加碳酸钙5wt %，白云石%，碳化硅微粉 Iwt %，混合经湿法球磨18小时，离心脱水至含水率5-10%，过筛得到6-18目颗粒粉料，将粉料装入组合围框耐火盒钵窑具，经1165°C高温烧制12小时左右出窑。得到容重0. 43g/ cm3,常温耐压强度9. 6Mpa轻质发泡玻化陶瓷板。以上发泡陶瓷切面，均显示微细不连通微闭孔结构，耐酸性试验(40%硫酸浸30 天)0. 97，耐热性试验(2000C X 4h) 0.96，耐水性试验(水中浸泡30天)0. 92，试验按GB/T5072-2008 方法。对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如可以单独采用滑石、彭润土、透闪石、皂石代替瓷土，发泡剂还可以采用其他生产发泡陶瓷用发泡剂，及含有发泡剂的非纯料，在给出的配比范围内调整物料的配比，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。同制备其他陶瓷制品，本发明中除骨架料和基质料外，其他功能性添加料既可采用内加(100%内)，也可采用外加(100%外)，因加入量少实质影响均不显著。实施例中采用外加方式计量，如果将其作为内加所得制品实测结果无实质性影响。
权利要求
1.轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于主要组成为50-95wt%的陶瓷墙、地砖磨削湿粉骨架料，和5-50wt %的瓷土和/或滑石和/或彭润土和/或透闪石和/或皂石细粉基质料，以及外加O-Swt %发泡剂，混合经基质料玻化温度或以上烧结而成。
2.根据权利要求1所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于主要组成为65-90wt%的陶瓷墙、地砖磨削湿粉骨架料，和10-35wt%的瓷土和/或滑石和/或彭润土和/或透闪石和/ 或皂石细粉基质料，以及外加O-Swt%发泡剂。
3.根据权利要求2所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于主要组成为80-90wt%的陶瓷墙、地砖磨削湿粉骨架料，和10-20wt%的瓷土和/或滑石和/或彭润土和/或透闪石和/ 或皂石细粉基质料，以及外加O-Swt%发泡剂。
4.根据权利要求1、2或3所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于用本制品废料代替 10-50wt %陶瓷墙、地砖磨削湿粉骨架料。
5.根据权利要求1、2或3所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于还外加2-10wt%的烧结助剂。
6.根据权利要求1、2或3所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于还外加2-6wt%的水洗锂长石。
7.根据权利要求5所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于还外加2-6wt%的水洗锂长石。
8.根据权利要求4所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于还外加2-6wt%的水洗锂长石及2-10wt%的烧结助剂。
9.根据权利要求1、2或3所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于物料细度为300目-500目。
10.根据权利要求7或8所述轻质玻化发泡陶瓷，其特征在于物料细度为300目-500目。
全文摘要
本发明是对轻质玻化发泡陶瓷的改进，其特征在于主要组成为50-95wt％的陶瓷墙、地砖磨削湿粉骨架料，和5-50wt％的瓷土和/或滑石和/或彭润土和/或透闪石和/或皂石细粉基质料，以及外加0-8wt％发泡剂，混合经基质料玻化温度或以上烧结而成。简化了组成配比，组成物料基本只有二种，物料间相互影响小，制造控制容易，因而制备工艺稳定性好，批次间产品性能稳定一致性好。主原料为陶瓷生产废弃料，原料易得，还大大降低了制备成本，同时也节约了原生矿物。所得制品切面基本呈均匀互不连通微细闭泡孔结构，体积密度(容重)0.35-0.48g/cm3，常温抗压强度9.0-9.6Mpa，70℃(平均)导热系数0.168-0.182W(m·k)，产品自然色泽(不添加色料)白基带青，呈灰白色。
文档编号C04B38/02GK102399090SQ201010283699
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者杨春, 邵玲子 申请人:江苏赛宇环保科技有限公司