[发明专利]一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料，其特征在于，所述泡沫陶瓷材料由两次发泡烧结成的预制体经酸处理及碱液和氟化钠溶液加固制出；所述预制体包括以下质量百分比原料：石英砂尾矿60％-90％、废玻璃5％-25％、聚缩醛树脂2.8％-10％、辅助发泡剂A0.5％-3％、辅助发泡剂B 0.5％-3％、稳泡剂0.1％-3％、粘结促进剂1％-5％、分散剂0.1％-0.4％；所述酸处理试剂为HCl溶液，碱液为NaOH溶液；

所述的辅助发泡剂A为聚氨酯废料、三肼基均三嗪按照1：(0.3-0.7)的质量比混合而成；

所述的辅助发泡剂B为碳粉、SiC、CaCO₃中的一种或多种；

所述的粘结促进剂由N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、氨基纤维素按照1：(1-1.5)的质量比混合而成。

2.根据权利要求1所述一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料，其特征在于，所述的石英砂尾矿组分包括SiO₂、Al₂O₃、CaO，其中，SiO₂的品位在89％-95％，Al₂O₃的品位在4％-8％，CaO的品位在1％-3％。

3.根据权利要求1所述一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料，其特征在于，所述的废玻璃组分包括SiO₂、Al₂O₃、CaO、Na₂O、MgO，其中，SiO₂的品位在65％-69％，Al₂O₃的品位在0.5％-1.6％，CaO的品位在8.4％-13％，Na₂O的品位在12％-17％，MgO的品位在3％-5％。

4.根据权利要求1所述一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料，其特征在于，所述的稳泡剂为十二水磷酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料，其特征在于，所述的分散剂为磷酸三铵、六偏磷酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1～5任一项所述一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预处理：将原料石英砂尾矿和废玻璃球磨至粒径≤100目，加入聚缩醛树脂、粘结促进剂，搅拌处理15-30min，得预混料；

(2)混料：向步骤(1)所得预混料中加入辅助发泡剂A、辅助发泡剂B、稳泡剂、分散剂，搅拌均匀后，于175-185℃热处理30-60min，并以1500r/min的转速进行搅拌，使聚缩醛树脂完全熔融，得混合原料；

(3)压片：将步骤(2)所得混合原料加入模具中，在成型压力为40-50MPa、压制温度为165-175℃的条件下，压制成直径为40mm、厚度为15mm的圆片状胚体，冷却固化后备用；

(4)预发泡：将步骤(3)冷却固化后圆片状胚体放入石英坩埚中，并以5-10℃/min的升温速率加热至350-450℃，保温烧结30-60min，进行预发泡处理，完成聚缩醛树脂和辅助发泡剂A的热分解，得到预发泡胚体；

(5)二次发泡：以5-10℃/min的升温速率继续加热步骤(4)所得预发泡胚体至850-1000℃，恒温烧结30-60min，进行二次发泡处理，完成辅助发泡剂B的热分解，随炉冷却至室温，得到所述预制体；

(6)加固：25～50℃，将步骤(5)所得预制体置于0.2mol/L HCl溶液中，静置处理15-30min，溶解出Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，再滴加0.5mol/L NaOH溶液调节pH至8.5-9.0，搅拌2-3min后，加入0.2mol/L NaF溶液，并搅拌固化反应15-30min，取出后，洗涤、干燥，得所述泡沫陶瓷材料。

7.根据权利要求6所述一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述预制体、HCl溶液、NaF溶液体积比为1：1.25：1。