本发明属于无机保温材料领域。具体涉及一种以钢渣为原料的泡沫陶瓷墙材及其制备方法。
背景技术：
：我国的钢铁产量近10年来一直处于世界第一，2009年我国钢产量已达5.65亿t。每炼100t钢就会产生10t至15t钢渣，我国钢渣利用途径有：回炉烧结利用，筑路，工程回填料，配制水泥，做其他建材等。然而按资源性和有效性评定，我国钢渣实际利用率仅为10％左右，未利用的钢渣占用大量土地并且严重污染环境。若能使钢渣成为一种新的矿物掺合料，不仅对可持续发展有重要意义，也可大大降低建材工业成本。对其综合利用、使之变废为宝是可持续发展的要求。专利“一种利用冶金钢渣生产陶瓷砖的方法”(CN101386528)，“一种掺杂钢渣强度高的陶瓷地砖(CN104944917A)等；这些方法均可以回收利用钢渣，但产品附加值低。因此，有必要开发大量利用钢渣且产品附加值高的新产品。随着我国经济的快速发展，人们生活的逐步改善，以从建筑房屋的快速需求，建筑能耗将持续增长，能源消耗将大大提高，建筑节能和发展新型墙体材料成为贯彻经济发展战略的一件大事，是社会进步和提高经济效益的重要一环，其中闭孔泡沫陶瓷作为新型墙体材料不仅具有保温、防火、隔热、隔音、耐腐蚀、耐潮湿等重要功能，还拥有吸水率低、抗压高、闭孔率高等特点，在建筑领域拥有非常广阔的前景。专利CN104529510A以煤粉掺入发泡陶瓷坯料中作为燃料，制备了发泡陶瓷，降低生产能耗和成本。专利CN104557120A以约60％煤矸石为主原料，添加砂岩、长石、白云石、石墨和碳酸钙等发泡剂，制备建筑外墙发泡陶瓷保温材料。闭孔泡沫陶瓷优良的保温隔热性能对于建筑节能的重要意义，对闭孔泡沫陶瓷的产品研发得到越来越多的重视，其中只有发泡工艺是目前制备闭孔泡沫陶瓷的较成熟一种方法。与其他制备工艺相比，较易控制陶瓷制品的形状、孔隙率和容重，并且适合生产闭气孔的陶瓷材料。技术实现要素：发明目的：针对现有技术中的存在的问题，本发明在原有的制备泡沫陶瓷的基础上，从生产成本考虑选用钢渣、富铝废料、富镁材料为主要原料，提供了一种闭孔率高结构分布均匀的闭孔泡沫陶瓷。本发明另一目的在于提供一种在较低温度下制备得到所述闭孔率高结构分布均匀的闭孔泡沫陶瓷的方法，且操作简单，易于工艺控制。技术方案：本发明提供了一种以钢渣为原料的泡沫陶瓷墙材，所述墙材气孔之间不连贯，不吸水，且有闭气孔率高、吸水率低、抗压强度较高、密度小等特性，是一种性能优良的保温隔热材料，其主要由以下重量份比例的原料所制成：22～66份钢渣、24～50份富铝废料、10～28份富镁材料，外加6～18生物质材料、3～10份发泡剂；所述钢渣中各成分含量：SiO2为13.56～14.78％，MgO为1.59～8.1％、Fe2O3为8.12～9.21％、Al2O3为3.17～5.16％、CaO为40～58.21％和K、Na小于3％。所述富铝废料为煤矸石、赤泥、污泥、流化床煤灰中的一种。其中煤矸石、赤泥、污泥塑性较好。所述富镁材料为滑石、硅锰渣、镁渣中的一种所述生物质原料为秸秆、稻壳中的一种。所述发泡剂为三氧化二铁、碳酸钠、碳粉中的一种或几种混合。所述泡沫陶瓷墙材的吸水率小于3％，密度小于200kg/m3，抗压强度为7.53MPa～16.00MPa，闭气孔率为49～90％。本发明还提供了上述泡沫陶瓷墙材的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：(1)钢渣破碎并粉磨0.5～4h，得到钢渣粉体；(2)按配方称取钢渣22～66份、富铝废料24～50份、富镁材料10～28份，外加生物质材料6～18份、发泡剂3～10份混合、球磨得到混合粉料，装袋备用。球磨可以使发泡剂均匀分布在粉料中，这是得到泡径均匀的发泡陶瓷的必备条件。(3)将步骤(2)制得的粉体加水或工业废液，混匀、成型，得到坯体。当塑性不够时优选加入工业废液，所述的工业废液，为纸浆废液、制糖废液、制革废液、酿酒废液中的一种。所述的成型方法采用挤出成型或模压成型。(4)将生坯放在匣钵中，置于高温炉中，以一定的升温程序进行处理，即得。所述步骤(4)中的升温程序为：：以2～6℃/min的速率由室温升温至500℃，保温50～60min，再以3～7℃/min的升温速度升至1020℃～1250℃，保温120～180min。本发明的一个最佳方案是：66份钢渣、24份富铝废料、10份富镁材料，外加6份生物质材料、10份发泡剂，烧成制度：20℃～500℃，升温96min，500℃保温1h，500℃～1250℃，升温120min，1250℃保温2h，自然冷却到室温。所述最佳方案中优选的配方是：66份钢渣、24份煤矸石、10份滑石，外加6份秸秆、7份三氧化二铁和3份碳粉，其中秸秆加三氧化二铁和碳粉发泡效果最佳，能形成孔径分布均匀，闭孔率高的泡沫陶瓷墙材。有益效果：(1)本发明研制的泡沫陶瓷墙材在低温下制备降低了生产成本，同时形成的气孔之间不连贯以闭孔为主、吸水率低、密度小、抗压强度大等优异性能，可以广泛应用于保温隔热墙材。(2)本发明所用原料主要为工业固体废弃物，生产成本低廉，同时能降低对环境的污染，提高对废渣的综合利用。(3)本发明所用的生物质材料不但可以降低烧成温度而且可以作为一种造孔剂，同时提高了对农作物的综合利用。(4)本发明所采用的发泡剂简单且易获得，.在低温烧成过程中，发泡剂发生分解或还原反应生成气体，引起物料发泡，发泡过程缓慢，且不具有持续性，随着烧成温度的升高，玻璃相增加，促进了烧结，致使气孔体积趋于减小，闭气孔率升高，气孔独立性好，孔径分布均匀。具体实施方式：以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。实施例1本实施例所设计原料配比如表1所示。表1实施例1原料配比实施例1钢渣：煤矸石：滑石外加秸秆：三氧化二铁：碳粉质量比66:24:106:7:3具体实施步骤如下：球磨混料：将钢渣、煤矸石、滑石按质量比66:24:10称取，外加6份秸秆，7份三氧化二和3份碳粉，球磨2h，加水混匀；成型：挤出成型，得到坯体；烧成：20℃～500℃，升温96min，500℃保温1h，500℃～1250℃，升温120min，1250℃保温2h，自然冷却到室温。性能测试：采用阿基米德定律测得泡沫陶瓷的闭气孔率为90％、吸水率1.1％、密度160kg/m3，采用万能试验机测得其抗压强度为16.00Mpa。实施例2本实施例所设计原料配比如表2所示。表2实施例2原料配比实施例2钢渣：流化床煤灰：硅锰渣外加秸秆：三氧化二铁质量比22:50:2818:3具体实施步骤如下：球磨混料：将钢渣、流化床煤灰、硅锰渣按质量比22:50:28称取，外加18份秸秆，3份三氧化二铁，球磨2h；成型：外加纸浆废液作粘结剂，挤出成型，得到坯体；烧成：20℃～500℃，升温96min，500℃保温1h，500℃～1020℃，升温120min，1020℃保温120min，自然冷却到室温。性能测试：采用阿基米德定律测得泡沫陶瓷的闭气孔率为86％、吸水率2.1％、密度180kg/m3，采用万能试验机测得其抗压强度为10.32Mpa。实施例3本实施例所设计原料配比如表3所示。表3实施例3原料配比具体实施步骤如下：球磨混料：将钢渣、增钙液态渣、镁渣按质量比44:37:19称取，外加12份秸秆，4份三氧化二铁和2.5份碳粉，球磨2h；成型：外加制糖废液作粘结剂，在5MPa下模压成型，得到坯体；烧成：20℃～500℃，升温96min，500℃保温1h，500℃～1165℃，升温100min，1165℃保温120min，自然冷却到室温。性能测试：采用阿基米德定律测得泡沫陶瓷的闭气孔率为49％、吸水率2.48％、密度200kg/m3，采用万能试验机测得其抗压强度为7.53Mpa。实施例4本实施例所设计原料配比如表4所示。表4实施例4原料配比实施例4钢渣：赤泥：镁渣外加秸秆：碳酸钠质量比30:50:202:3具体实施步骤如下：球磨混料：将钢渣、赤泥、镁渣按质量比30:50:20称取，外加2份秸秆，3份碳酸钠，球磨2h，加水混匀；成型：挤出成型，得到坯体；烧成：20℃～500℃，升温96min，500℃保温50min，500℃～1100℃，升温100min，1100℃保温150min，自然冷却到室温。性能测试：采用阿基米德定律测得具有泡沫陶瓷的闭气孔率为78.54％、吸水率2.57％、密度178kg/m3，采用万能试验机测得其抗压强度为11.25MPa。实施例5本实施例所设计原料配比如表5所示。表5实施例5原料配比实施例5钢渣：污泥：滑石外加稻壳：碳粉质量比60:25:155:1具体实施步骤如下：球磨混料：将钢渣、污泥、滑石按质量比60:25:15称取、外加5份稻壳，1份碳粉，球磨2h，加水混匀；成型：在6MPa下模压成型，得到坯体；烧成：20℃～500℃，升温96min，500℃保温1h，500℃～1200℃，升温120min，1200℃保温150min，自然冷却到室温。性能测试：采用阿基米德定律测得具有泡沫陶瓷的闭气孔率为72.26％、吸水率3％、148kg/m3，采用万能试验机测得其抗压强度为9.43Mpa。当前第1页1 2 3