专利名称：一种轻质闭孔陶瓷保温板的制作方法
技术领域：
本发明属于固体废弃物利用技术领域，具体涉及一种轻质闭孔陶瓷保温板。
背景技术：
我国磷矿资源相当丰富，储量仅次于摩洛哥，居世界第2位，八大磷矿主要分布在湖北、湖南、四川、江苏、贵州、云南等省份，但80%是中低品位磷矿石。磷尾矿是磷矿浮选精矿时排出的未能加以充分利用的固体废料。近年来，随着磷化工业的快速发展，且我国磷矿石原矿的品位不高，造成磷化工业每年产生大量的磷尾矿。磷尾矿一般呈细砂状形态自然堆积在尾矿库中，不仅耗费资金、占用大量土地，而且还带来许多环境问题和安全问题。目前，磷尾矿的利用率还很低，其综合利用途径主要有新药剂再浮选、重结晶再浮选、制备水泥、制备建筑用砖、制备微晶玻璃、制备磷镁肥等。 在公开号CN1837129A专利中，其处理磷尾矿的方法是“在磷尾矿中加入硅石粉、焦碳粉(或煤矸石粉)、高岭土粉按一定比例混匀，加水，陈腐，用真空挤出机或压砖机生产线成型，烘干后浸釉，装窑车入隧道窑。经预热、升温后得到磷蒸气和一氧化碳，再经过水化塔吸收得到浓磷酸，砖块经过换热冷却后作为承重砖产品。”该发明中对设备要求高、工序复杂，反应的温度也较高(1280°C 1450°C )。在公开号CN1055724A专利中，其处理磷尾矿的方法是“以磷尾矿渣或近似成分的其他尾矿渣作为主要原料，再辅以海砂、粉煤灰或长石，适量加入微量核化剂，经配料、熔制、成型、退火、核化、晶化和研磨、抛光等工序制得微晶玻璃大理石的方法。”该发明中烧结温度高(1300°C 1450°C)，保温时间长(l(Tl6h)，能耗大，且采用易于腐蚀设备的氟化钙作原料，不易于生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种气孔率高、密度低、抗压强度高和磷尾矿利用率高的轻质闭孔陶瓷保温板。本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供的轻质闭孔陶瓷保温板，由以下质量百分比的原料组成磷尾矿20% 50%,淤泥10% 24%，长石20% 30%，页岩4% 15%，高岭土 3% 15%，黄砂10% 20%，发泡剂1% 2. 5% ;所述的发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，质量百分比为碳化硅40% 60%、碳酸钙25% 45%和氧化铁15% 35%，颗粒粒径彡O. 045mm。上述轻质闭孔陶瓷保温板的组分可以由以下原料替换磷尾矿31%，淤泥18%，长石24%，页岩9%，高岭土 5%，黄砂11. 5%，发泡剂I. 5%，均为质量百分比。上述的原料经球磨、干燥后，所制得的粉体粒径可以< O. 074mm。上述发泡剂可以由以下质量百分比的原料替换碳化硅43%，碳酸钙27%，氧化铁30%。所述的碳化硅、碳酸钙和氧化铁为工业用级别。
所述的淤泥可以为干燥的湖泊淤泥或城市淤泥。本发明的原理磷尾矿提供必要的组分、增强坯体烧成后的强度，长石提供必要的组分、作为助溶剂来降低坯体的烧结温度，页岩烧结温度低，高岭土提供必要的组分，黄砂提供SiO2增加烧成后坯体的强度。坯体在1060°C 1150°C时，坯体熔融并且具有一定的粘度；此时，发泡剂反应产生气体，由于表面张力的作用，气体被保留在熔体内；坯体烧成随炉冷却后即得多孔保温板。本发明与现有技术相比具有的优点主要是
其一.产品性能好密度低、热导率低、抗压强度高。经检测，该多孔保温板的密度最低达O. 261g/cm3,热导率最低达O. 068W/ (m*K)，此时抗压强度达11. 82MPa。其二 .利用磷尾矿，有利于节省资金和环境保护由于磷尾矿的利用量达50%，故可以解决现有磷尾矿占用大量土地，污染环境和安全问题。
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其三.易于工业化生产具有工艺简单，烧成温度低(1060°C 1150°C )，周期短，成本低(原料廉价，能耗低的短周期生产)，所得产品的可控性能好，能根据不同需求控制产品的孔径大小、密度，易再加工的特点。
图I、图2、图3是烧结后试样的照片。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明。实施例I :
轻质闭孔陶瓷保温板由以下原料组成磷尾矿25%，淤泥17%，长石25%，页岩10%，高岭土9%、黄砂12%和发泡剂2%，均为质量百分比；发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗粒粒径< O. 045mm，质量百分比为碳化硅50%、碳酸钙28%、氧化铁22%。采用阿基米德排水法测密度、回弹法测试抗压强度、平板法测试热导率测试所得轻质闭孔陶瓷保温板，其密度为O. 282g/cm3，抗压强度为12. 26MPa，热导率为O. 089W/(m · K) ο实施例2:
轻质闭孔陶瓷保温板由以下原料组成磷尾矿35%，淤泥13%，长石20%，页岩9. 5%,高岭土6%，黄砂15%，发泡剂I. 5%混合，均为质量百分比；发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗粒粒径< O. 045mm，质量百分比为碳化硅54%、碳酸钙26%、氧化铁20%。测试方法同实施例1，所得多孔保温板密度为O. 273g/cm3，抗压强度为11. 60MPa,热导率为 O. 076W/ (m · K) ο实施例3
轻质闭孔陶瓷保温板由以下原料组成磷尾矿20%，淤泥24%，长石26%，页岩9%，高岭土 7. 5%，黄砂11%，发泡剂2. 5%，均为质量百分比；发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗粒粒径< O. 045mm，质量百分比为碳化硅60%、碳酸钙25%、氧化铁15%。测试方法同实施例1，所得多孔保温板密度为O. 291g/cm3，抗压强度为13. 07MPa,热导率为 O. 095W/ (m · K)。
实施例4
轻质闭孔陶瓷保温板由以下原料组成磷尾矿50%，淤泥12%，长石20%，页岩4%，高岭土3%，黄砂10%，发泡剂1%，均为质量百分比；发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗粒粒径< O. 045mm，质量百分比为碳化硅40%、碳酸钙35%、氧化铁25%。测试方法同实施例1，所得多孔保温板密度为O. 330g/cm3,抗压强度为13. 74MPa，热导率为 O. 118W/ (m · K)。实施例5
轻质闭孔陶瓷保温板由以下原料组成磷尾矿23%，淤泥12%，长石30%，页岩8%，高岭土5%，黄砂20%，发泡剂2%，均为质量百分比；发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗 粒粒径< O. 045mm，质量百分比为碳化硅40%、碳酸钙45%、氧化铁15%。测试方法同实施例1，所得多孔保温板密度为O. 346g/cm3,抗压强度为13. 82MPa，热导率为 O. 113W/ (m · K)。实施例6
轻质闭孔陶瓷保温板由以下原料组成磷尾矿27%，淤泥10%，长石26%，页岩15%，高岭土 6%，黄砂14%，发泡剂2%，均为质量百分比；发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗粒粒径< O. 045mm，质量百分比为碳化硅40%、碳酸钙25%、氧化铁35%。测试方法同实施例1，所得多孔保温板密度为O. 286g/cm3,抗压强度为12. 35MPa，热导率为 O. 093W/ (m · K)。实施例7:
轻质闭孔陶瓷保温板由以下原料组成磷尾矿24%，淤泥13%，长石24%，页岩10. 5%，高岭土 15%，黄砂12%，发泡剂I. 5%，均为质量百分比；发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗粒粒径< O. 045mm，质量百分比为碳化硅46%、碳酸钙26%、氧化铁28%。测试方法同实施例1，所得多孔保温板密度为O. 261g/cm3，抗压强度为11. 42MPa，热导率为 O. 068W/ (m · K)。实施例8
轻质闭孔陶瓷保温板由以下原料组成磷尾矿31%，淤泥18%，长石24%，页岩9%，高岭土 5%，黄砂11. 5%，发泡剂I. 5%，均为质量百分比；发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗粒粒径< O. 045mm，质量百分比为碳化硅43%、碳酸钙27%、氧化铁30%。测试方法同实施例1，所得多孔保温板密度为O. 268g/cm3，抗压强度为11. 60MPa,热导率为 O. 069W/ (m · K)。上述实施例制备的轻质闭孔陶瓷保温板，如图I 图3，所制备保温板的孔为闭孔且分布均匀。上述所有实施例中
所述的磷尾矿的主要组成为Al2O3L 51% 5. 27%、Si0213 . 26% 34. 21%、Ca021. 23%
37.45%、Na2OO. 65% 2. 94%、Ρ2056· 86% 19. 60%、Fe2O3L 26% 4. 29% 和 Mg04. 25% 15. 41%，均为质量百分比。所述的淤泥的主要组成为Al2039. 04% 18. 51%、SiO216. 53% 38. 46%、CaOl. 30% 8. 99%、Na2OO. 65% 2. 94%、P2O5L 43% 5. 82%、Fe2O3L 57% 6. 46% 和MgOO. 69% 4. 85%，，均为质量百分比所述的长石的主要组成为 Α120316· 27% 21. 84%、Si0265. 19% 73. 39%,CaOO. 028% O. 37%、Na209. 38% 11. 72%、K2OO. 05% O. 45%、Fe2O3O. 027% O. 810% 和 TiO2O. 09% O. 47%，均为质量百分比。所述的页岩的主要组成为Al2O3H. 39% 21. 06%、Si0251. 58% 67. 27%、CaOO. 10% I. 43%、Κ205· 43% 7. 72%、Fe2035. 39% 9. 25%、MgOO. 82% I. 85%,均为质量百分比。所述的高岭土的主要组成为 Al2O3 36. 62% 46. 97%、Si0250. 02% 53. 41%、CaOO. 14% O. 33%、Na2OO. 08% O. 27%、K2OO. 38% O. 57% 和 Fe2O3O. 33% O. 96%,均为质
量百分比。上述实施例提供的轻质闭孔陶瓷保温板，可以采用包括以下步骤的方法制备 1)生料的制备将原料按质量百分比例计量并混合，再加入于混合原料40%的水，放入轻型球磨机中球磨12 18h，得到混合均匀的浆料；然后将浆料置于鼓风干燥箱中于120°C下烘干、制得粉体，再加入于粉体质量5 7%的水炼泥，得到混合均匀的生料；
2)成型将生料置于模具中，在粉末压片机上进行压制成型，再置于鼓风干燥箱中于80°C下干燥12 24h得坯体；
3)烧结将坯体放入烧结炉中，然后将炉体从室温升到1060°C 1150°C，烧结保温广2小时，随炉冷却后得到轻质闭孔陶瓷保温板。
权利要求
1.一种轻质闭孔陶瓷保温板，其特征在于由以下质量百分比的原料组成磷尾矿20% 50%，淤泥10% 24%，长石20% 30%，页岩4% 15%，高岭土 3% 15%，黄砂10% 20%，发泡剂1% 2. 5% ;所述的发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，质量百分比为碳化硅40% 60%、碳酸钙25% 45%和氧化铁15% 35%的混合物，颗粒粒径彡O. 045mm。
2.根据权利要求I所述的轻质闭孔陶瓷保温板，其特征在于该轻质闭孔陶瓷保温板的组分由以下原料替换磷尾矿31%，淤泥18%，长石24%，页岩9%，高岭土 5%，黄砂11. 5%，发泡剂1.5%，均为质量百分比。
3.根据权利要求I所述的轻质闭孔陶瓷保温板，其特征在于所述发泡剂由以下质量百分比的原料替换碳化硅43%，碳酸钙27%，氧化铁30%。
4.根据权利要求I或3所述的轻质闭孔陶瓷保温板，其特征在于所述的碳化硅、碳酸钙和氧化铁为工业用级别。
5.根据权利要求I所述的轻质闭孔陶瓷保温板，其特征在于所述的原料经球磨、干燥后，所制得的粉体粒径< O. 074mm。
6.根据权利要求I所述的轻质闭孔陶瓷保温板，其特征在于所述的淤泥为干燥的湖泊淤泥或城市淤泥。
全文摘要
本发明涉及一种轻质闭孔陶瓷保温板，该轻质闭孔陶瓷保温板的主要原料组成为磷尾矿20%～50%，淤泥10%～24%，长石20%～30%，页岩4%~15%，高岭土3%~15%，黄砂10%～20%，发泡剂1%～2.5%，均为质量百分比；所述的发泡剂为碳化硅、碳酸钙和氧化铁的混合物，颗粒粒径≤0.045mm，质量百分比为碳化硅40%～60%、碳酸钙25%～45%、氧化铁15%～35%。本发明对于提高磷尾矿的利用率、减少工业固体废弃物对环境的污染，从而改善自然环境、利用廉价原料和降低生产成本具有重要的意义；同时生产的轻质闭孔陶瓷保温板具有较高的气孔率和强度、烧结温度较低的优势。
文档编号C04B33/132GK102838377SQ20121034516
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者吉晓莉, 陈卓 申请人:武汉理工大学