利用工業(yè)尾礦生產(chǎn)陶瓷保溫板的研究

劉 娥 盧慶陽

(咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000)

關(guān)健詞 工業(yè)尾礦 發(fā)泡劑 陶瓷保溫板 體積密度 導(dǎo)熱系數(shù)

前言

目前，我國工業(yè)尾礦的主要處理方式是堆放、填埋和綜合利用，其中堆放或填埋既占用了耕地，又污染了環(huán)境。而在我國現(xiàn)有的建筑保溫系統(tǒng)中有機(jī)保溫材料誘發(fā)的火災(zāi)時有發(fā)生，給人民生命安全和財產(chǎn)造成極大損失。

為此，國家建設(shè)部和公安部于2009年聯(lián)合頒布了《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾 防火暫行規(guī)定》，又于2011年3月14日發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理有關(guān)要求的通知》，該《通知》規(guī)定：民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料。

因此，通過對工業(yè)尾礦進(jìn)行研究、開發(fā)，生產(chǎn)一種新型的建筑陶瓷保溫材料產(chǎn)品，既可以降低建筑保溫能耗，又能減少工業(yè)尾礦對環(huán)境的污染。

1 輕質(zhì)陶瓷產(chǎn)品的發(fā)泡原理

輕質(zhì)陶瓷產(chǎn)品是通過加入發(fā)泡劑，使陶瓷產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生大量均勻的閉口氣孔而形成的。輕質(zhì)陶瓷產(chǎn)品形成的必須具備以下兩個條件：

1)產(chǎn)品在加熱軟化或冷卻時，坯體內(nèi)必須有足夠的高粘度玻璃相。

2)為了使玻璃粘彈體發(fā)生膨脹，必須有一種發(fā)泡劑的揮發(fā)溫度恰好在這個溫度范圍內(nèi)，而且所產(chǎn)生的氣體量能夠保證使陶瓷體系形成細(xì)密而均勻的氣泡，達(dá)到產(chǎn)品性能的要求。

2 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)用尾礦均來源于陜西省各個冶金企業(yè)的尾礦庫。實(shí)驗(yàn)用原料有鉬礦尾礦、鐵礦尾礦1、鐵礦尾礦2、鐵礦尾礦3、鎳礦尾礦、金礦尾礦、鉛鋅礦尾礦1、鉛鋅礦尾礦2、鉛鋅礦尾礦3、礬礦尾礦1、礬礦尾礦2、涇陽高嶺土、瓷石、廢瓷粉、長石、玻璃粉、發(fā)泡劑等。原料的化學(xué)成分如表1所示。

由表1可以看出，各種尾礦的化學(xué)成分差異較大。我們經(jīng)過對各種尾礦的反復(fù)試驗(yàn)，在保證陶瓷保溫板性能的前提下：鉬礦尾礦的加入量為50%～65%；鐵礦尾礦3的加入量為45%～52%；鉛鋅礦尾礦1的加入量為40%～50%；其他尾礦的加入量為10%～20%。

表1 原料的化學(xué)成分(wt%)

3 陶瓷保溫板的制備

3.1 基礎(chǔ)配比的確定

本項(xiàng)目以K2O—Al2O3—SiO2系統(tǒng)相圖為理論依據(jù)，筆者通過查閱相關(guān)資料，分別采用鉬礦尾礦、鐵礦尾礦3、鉛鋅礦尾礦1與廢瓷粉、長石、玻璃粉、瓷石6種原料進(jìn)行樣品試制，配制成40多組可行性配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分別考察不同的配方對燒成溫度范圍、成孔性能、產(chǎn)品強(qiáng)度的影響，并尋找最佳性能的坯體配方。滿足產(chǎn)品性能要求的坯體配比如表2所示。

表2 陶瓷保溫板坯體配比(wt%)

3.2 工藝流程

3.3 工藝參數(shù)

料∶球=1∶2；泥漿含水量為46%；研磨時間為18 h；造粒料含水量 ≤1.5%；陳腐時間 ≥24 h；成形壓力為0.5 MPa；干燥溫度為105 ℃；干燥時間為14 h；燒成溫度為1 180～1 220 ℃。

3.4 樣品性能(見表4)

表4 不同樣品在同一燒成溫度的性能參數(shù)

4 結(jié)果與討論

4.1 泥漿細(xì)度及噴霧造粒料粒徑分布對產(chǎn)品性能的影響

若要生產(chǎn)出合格的陶瓷保溫板，對泥漿細(xì)度、噴霧料粒徑要進(jìn)行嚴(yán)格控制。我們用3種不同細(xì)度的泥漿制備原料，并進(jìn)行對比試驗(yàn)。

4.1.1 泥漿細(xì)度對產(chǎn)品性能的影響

泥漿細(xì)度對產(chǎn)品性能的影響結(jié)果如表5所示。

表5 泥漿細(xì)度對產(chǎn)品性能的影響

由表5可以看出，在成孔劑加入量和燒成溫度相同的情況下，隨泥漿的細(xì)度增加，產(chǎn)品的體積密度、導(dǎo)熱系數(shù)有增大的趨勢。

4.1.2 噴霧造粒料粒徑分布對產(chǎn)品性能影響(見表6)

表6 噴霧造粒料粒徑分布對產(chǎn)品性能影響

4.2 成孔劑加入量對產(chǎn)品性能的影響

表8 成孔劑加入量對產(chǎn)品性能的影響

生產(chǎn)輕質(zhì)陶瓷產(chǎn)品，目前采用的成孔方法很多，有加入有機(jī)物、微珠、經(jīng)過物質(zhì)間反應(yīng)產(chǎn)生氣體形成孔等方法。我們通過大量的實(shí)驗(yàn)，最后確定了一種較適合本產(chǎn)品的發(fā)泡劑，并進(jìn)行了定量試驗(yàn)，從而確定了最佳加入量。

由表8可以看出，當(dāng)溫度一定時，隨著成孔劑加入量的增加，樣品的體積密度減?。划?dāng)成孔劑加入量達(dá)到一定時，隨著燒成溫度的提高，樣品的體積密度減小。因此，選擇燒成溫度為1 180～1 220 ℃，成孔劑的加入量在0.6%～0.8%為最佳。

5 結(jié)語

利用工業(yè)尾礦可以制備出附合輕質(zhì)墻體材料標(biāo)準(zhǔn)要求的陶瓷保溫板。尾礦用量可達(dá)50%以上，綠色環(huán)保、節(jié)約資源。該產(chǎn)品具有質(zhì)量輕、保溫隔熱、隔音、防火、不透水、強(qiáng)度高與建筑體同壽命等特點(diǎn)。該產(chǎn)品可以用作室內(nèi)隔墻材料，也可以作外墻、屋面、窯爐等保溫材料，根據(jù)需要可以加工成不同的形狀尺寸。