本发明涉及一种赤泥基新型建筑保温材料，具体是涉及一种于高层建筑外墙外保温的大掺量拜耳法赤泥轻质保温陶瓷砖及其制备方法。
背景技术：
赤泥是铝土矿经一系列物理化学反应过程制取氧化铝后剩余的固体废料，是氧化铝工业最主要的固体废渣。因矿石质量、生产方法和技术水平的不同，大约每生产lt氧化铝要排放1.0～1.8t的赤泥。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6×107t，2009年我国赤泥年排放量达到3000万t，累计赤泥堆积量已达3亿吨以上；2015年，赤泥累计堆存量达到3.5亿吨。截止目前，采取赤泥库湿法存放或者脱水干化处理的厂家较多，这些处理方法，不仅侵占农田、污染环境、存在溃坝隐患，还会使赤泥中的有用成份不能合理利用，造成资源二次浪费。因此，赤泥的综合利用正在成为越来越重要的研究课题，倍受各国科技工作者的关注。
近年来，利用赤泥回收有价金属、农业、环保领域中的应用等方面开展了大量的研究探索，取得了一定成效。综合国内外赤泥资源化利用情况来看，规模化利用仍然是今后赤泥利用的主要思路，而根据市场情况，在有条件的地区开发高附加值利用也是一种必不可少的途径。拜耳法赤泥的高碱性是制约赤泥利用的瓶颈技术，是一个全世界都亟待解决的技术难题。
此外，建筑保温材料是在建筑物的外围结构，通过自身导热系数极低的特殊性质，减少建筑物内热量的对外损失，以此来保持室内温度的材料。建筑保温材料在建筑保温上就起着创造适宜的室内热环境和节约能源有重要作用。泡沫陶瓷具有以下优势：良好的保温隔热性能，理想的耐久性、耐侯性，高度的安全性，建筑质量通病少，发泡陶瓷保温板外墙外保温系统中的保温板是无机不燃材料，使用过程中无毒无害，在高温或火灾情况下也不会产生任何有毒气体，防火性能极佳；此外，发泡陶瓷保温板自身强度高，该外墙外保温系统抗拉强度平均达到0.2MPa，且抗冲击性能佳，系统安全、可靠，尤其适用于高层建筑粘贴面砖。
随着行业的发展和环保意识的增强，发泡陶瓷保温板作为外墙保温系统，由于其具有高耐久性、耐候、防火、与建筑同寿命等常规有机材料保温系统所无可比拟的优点，使得它在节能工程和绿色建筑中将发挥重要的作用，其应用前景非常广阔。根据国家《建材工业“十二五”发展规划》，仅保温防火材料领域的就有很大的市场需求；即使其中只采用少量的泡沫陶瓷，其市场规模依然非常可观。但是陶瓷砖多以优质高岭土为主要原料，越来越多的高岭土应用于造纸工业，使得陶瓷砖的工业原料十分缺乏。
因此，急需提供一种利用大量废弃物(赤泥)来制备市场需求强大的发泡陶瓷保温材料的技术方案。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术中赤泥堆放污染严重、规模化处理难，以及建材行业保温材料缺口严重的问题；提出一种于高层建筑外墙外保温的大掺量拜耳法赤泥轻质保温陶瓷砖及其制备方法，
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种赤泥轻质保温陶瓷砖，所述陶瓷砖的原料包括赤泥、石英、长石、高岭土、石膏、发泡剂和水，按重量百分比计，所述赤泥占所述赤泥、石英、长石、高岭土、石膏总量的70％。
在如上所述的赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，所述长石为钾长石，钾长石熔融粘度高，阻止高温熔融时气泡溢出。
在如上所述的赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，所述发泡剂为铝粉和固体氢氧化钠的组合；优选地，按重量百分比计，所述发泡剂为所述原料中赤泥、石英、长石、高岭土、石膏总量的1.25％～1.75％。
在如上所述的赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，所述水为洁净自来水；优选地，按重量百分比计，所述水为所述原料中赤泥、石英、长石、高岭土、石膏总量的50％～60％。
在如上所述的赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，所述赤泥为拜耳法赤泥。
在如上所述的赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，所述拜耳法赤泥包括按重量百分比计的下述组份：Al2O3，23.01％；SiO2，20.09％；Fe2O3，14.98％；CaO，13.95％；Na2O，6.58％；TiO2，4.17％；MgO，0.96％；K2O，0.49％；烧失量，15.77％。
在如上所述的赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，所述石膏为早强石膏。
在如上所述的赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，所述的赤泥轻质保温陶瓷砖的体积密度≤400kg/m3、抗压强度0.5MPa以上、吸水率21％以下、气孔率75％～80.4％、热导率小于0.073W/m·℃、不燃烧性能属于A1级建筑板材。
一种如上任一所述的赤泥轻质保温陶瓷砖用于高层建筑外墙保温。
一种制备如上任一所述的赤泥轻质保温陶瓷砖的方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、长石，高岭土、石膏、铝粉、固体氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、长石、高岭土混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的20-25％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水量加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至固体氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，得料浆液，将料浆液注入模具中发泡成型；
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护，干燥后，得试块，将试块高出模具的部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，得陶瓷砖。
在如上所述的制备赤泥轻质保温陶瓷砖的方法，优选，所述步骤6)中，注浆时，料浆液高度为模具高度的30％-35％，为浆液发泡留下空间。
在如上所述的制备赤泥轻质保温陶瓷砖的方法，优选，所述步骤7)中，养护时间为24-36h；陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1070-1080℃。
一种大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖，按重量百分比计，各组份的量占赤泥、石英、长石、高岭土和石膏总量的百分比如下：赤泥70％；石英9％～10％；高岭土9％～10％；长石7％～9％；石膏3％～5％；铝粉0.5％～1％；氢氧化钠0.75％～1％；水50％～60％。
在如上所述的大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，按重量百分比计，赤泥70％；石英9％～10％；高岭土9％～10％；长石7％～9％；石膏3％～5％；铝粉0.75％～1％；氢氧化钠0.75％～1％；水55％～60％。
在如上所述的大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，按重量百分比计，赤泥70％；石英9％～10％；高岭土9％～10％；长石7％～9％；石膏3％～4％；铝粉0.5％～1％；氢氧化钠0.75％～1％；水50％～55％。
在如上所述的大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖，优选，按重量百分比计，赤泥70％；石英10％；高岭土10％；长石7％；石膏3％；铝粉0.5％；氢氧化钠0.75％；水55％。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
1、本发明制备的陶瓷砖用于高层建筑外墙外保温，该陶瓷砖具有良好的工作性能，便于切割，钻孔。
2、本发明的技术方案可利用大量的赤泥，解决了赤泥的堆放量大、污染环境的问题，对废弃物的二次利用，具有显著的经济性和环境性。
3、本发明制备陶瓷砖的方法，工艺简单易操作，原料成本低、适合工业化生产。
4、本发明轻质保温陶瓷砖的体积密度≤400kg/m3、抗压强度0.5MPa以上、吸水率21％以下、气孔率75.0％～80.4％、热导率小于0.073W/m·℃、燃烧性能属于A1级建筑板材。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种制备大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、钾长石，高岭土、石膏、铝粉、氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、钾长石、高岭土进行混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的25％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水量加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，得料浆液；将料浆液注浆入模具中发泡成型，注浆时，料浆液高度为模具高度的33％，为浆液发泡留下空间。
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护36h，干燥后，得试块，将试块高出模具的部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1070℃；得轻质保温陶瓷砖。
实施例2
一种制备大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、钾长石，高岭土、石膏、铝粉、氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、钾长石、高岭土进行混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的20％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水量加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，得料浆液；将料浆液注浆入模具中发泡成型，注浆时，料浆液高度为模具高度的35％，为浆液发泡留下空间。
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护30h，干燥后，得试块，将试块高出模具的部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1070℃；得轻质保温陶瓷砖。
实施例3
一种制备大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、钾长石，高岭土、石膏、铝粉、氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、钾长石、高岭土进行混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的20％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水量加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，得料浆液；将料浆液注浆入模具中发泡成型，注浆时，料浆液高度为模具高度的30％，为浆液发泡留下空间。
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护24h，干燥后，得试块，将试块高出模具的部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1070℃；得轻质保温陶瓷砖。
实施例4
一种制备大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、钾长石，高岭土、石膏、铝粉、氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、钾长石、高岭土进行混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的20％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，得料浆液；将料浆液注浆入模具中发泡成型，注浆时，料浆液高度为模具高度的35％，为浆液发泡留下空间。
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护36h，干燥后，得试块，将试块高出模具的部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1070℃；得轻质保温陶瓷砖。
实施例5
一种制备大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、钾长石，高岭土、石膏、铝粉、氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、钾长石、高岭土进行混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的20％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，得料浆液；将料浆液注浆入模具中发泡成型，注浆时，料浆液高度为模具高度的34％，为浆液发泡留下空间。
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护30h，干燥后，得试块，将试块高出模具部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1070℃；得轻质保温陶瓷砖。
实施例6
一种制备大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、钾长石，高岭土、石膏、铝粉、氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、钾长石、高岭土进行混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的20％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，得料浆液；将料浆液注浆入模具中发泡成型，注浆时，料浆液高度为模具高度的33％，为浆液发泡留下空间。
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护28h，干燥后，得试块，将试块高出模具的部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1070℃；得轻质保温陶瓷砖。
实施例7
一种制备大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、钾长石，高岭土、石膏、铝粉、氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、钾长石、高岭土进行混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的20％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，得料浆液；将料浆液注浆入模具中发泡成型，注浆时，料浆液高度为模具高度的33％，为浆液发泡留下空间。
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护28h，干燥后，得试块，将试块高出模具的部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1080℃；得轻质保温陶瓷砖。
实施例8
一种制备大掺量赤泥轻质保温陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
1)按陶瓷砖原料的重量百分比称取赤泥、石英、钾长石，高岭土、石膏、铝粉、氢氧化钠和水的量；
2)将步骤1)中称取的赤泥、石英、钾长石、高岭土进行混合搅拌均匀，得混合料；
3)将步骤1)中称取的水总量的20％加入到已称取的石膏和铝粉中混合搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤1)称取的水量中经过步骤3)使用后剩余的水加入到步骤1)中已称取的固体氢氧化钠中，搅拌至氢氧化钠完全溶解，得氢氧化钠溶液；
5)将步骤4)中的氢氧化钠溶液加入到步骤2)中的混合料中，搅拌均匀，得泥浆液；
6)将步骤3)中的混合液加入到步骤5)中的泥浆液中，快速搅拌均匀后，料浆液；将料浆液注浆入模具中发泡成型，注浆时，料浆液高度为模具高度的33％，为浆液发泡留下空间。
7)将步骤6)中已注入料浆液的模具放入空气中养护26h，干燥后，得试块，将试块高出模具的部分切除，拆模，放入高温窑中烧制，陶瓷砖入高温窑中烧制，需制定合适的烧成曲线，烧成温度1080℃；得轻质保温陶瓷砖。
上述各个实施例的陶瓷砖原料的各组份及其含量列于下表1，赤泥、石英、长石、高岭土、石膏及外加的铝粉、氢氧化钠和水的量的重量百分比是按照各自占赤泥、石英、长石、高岭土和石膏总量的比例计算的；实施例中所制备陶瓷砖时烧成曲线列于下表2，表2中的烧成温度见各实施例中的具体数值；各个实施例中所制备的陶瓷砖的各项性能列于下表3。
表1实施例1-8中陶瓷砖原料的各组份及其含量
表2制备陶瓷砖时的烧成曲线
表3实施例1-8所制备的陶瓷砖的各项性能
上述可知，本发明利用高掺量的拜耳法赤泥制备出了轻质保温陶瓷砖，其采用的主原料为固体废弃物(赤泥掺量大、高岭土掺量小)，代替传统陶瓷多采用粘土和高岭土为主原料(成本高、破坏生态环境)的技术方案，本发明一方面解决了赤泥的堆放量大、污染环境的问题，对废弃物的二次利用，另一方面使陶瓷砖生产成本显著降低，具有很好的经济性和环境性；本发明采用钾长石作为陶瓷砖的原料，因钾长石熔融粘度高，在高温熔融时粘性较大能有效阻止气泡溢出，阻止气孔被填充，同时提高了强度，保证了工艺过程的安全性及各原料反应的充分性和产品的性能指标；同时采用铝粉和氢氧化钠作为发泡剂，使铝粉在碱性环境下作用于料浆液内，能得到充分发泡的作用。用少量石膏辅助提高常温发泡材料发泡成型市的强度。
表2和表3中表明，本发明采用阶梯形的烧成曲线，保证了烧制出的陶瓷砖具有更加稳定和更优化的性能，即制备出的轻质保温陶瓷砖的体积密度≤400kg/m3、抗压强度0.5MPa以上、吸水率21％以下、气孔率75.0％～80.4％、热导率小于0.073W/m·℃、燃烧性能属于A1级建筑板材。本发明制备出的轻质保温陶瓷砖能用于高层建筑外墙外保温，有效克服了现今市场需求量大、但陶瓷保温材料缺乏的问题。本发明制备陶瓷砖的方法，工艺简单易操作，适合工业化生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。