[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

说明书

本发明公开一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料及其制备方法，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50％‑90％、废玻璃5％‑30％、聚缩醛树脂2.8％‑10％、辅助发泡剂A 0.5％‑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。本发明利用石英砂尾矿为原材料，以综合利用大宗废弃石英砂尾矿为目标，并提升其经济价值，使其变废为宝，大大降低生产成本，降低环境压力，实现石英砂尾矿的资源化利用；制出的泡沫陶瓷闭孔率高、机械性能好、结构强度高。

技术领域

本发明属于泡沫陶瓷领域，具体涉及一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

石英砂是地球表面分布最广泛的矿物之一，石英砂的主要成分是SiO₂，另外还含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、K₂O、CaO等杂质。目前石英砂的生产有两种：一种是干法生产，采用球磨-脱泥-磨矿-磁选-筛分；另一种是湿法生产，大多数石英砂企业采用湿法生产，通过石轮碾多级球磨，再加水冲洗筛分粒径在0.12mm～0.70mm范围内的为成品砂，粒径小于120目的石英砂变成尾矿堆积存放称为石英砂尾矿。2017年石英砂生产规模达到600万吨，其利用率较低且价格低廉，每年所有石英砂加工企业可产生尾矿砂近百万吨。石英砂尾矿多采用挖池存放，经过一定的时间充分沉淀后，滤水晾干，挖取尾矿泥转卖其他企业制作水泥、釉面砖、涂料等建筑材料制品，但是这些仅占排量的十分之一，剩余的尾矿则其尾矿随雨水被排到附近的水域之中，导致水土流失，造成河流堵塞，对矿区的植被造成严重的破坏、占据大量耕地，并且还伴有粉尘污染，石英砂尾矿的堆弃排放已经成为当地环境治理的一大难题；同时，尾矿的堆积也会造成资源的浪费，而且给企业和国家都造成了巨大的经济损失。

泡沫陶瓷是一种具有轻质、保温、阻燃、防腐和耐腐蚀等优良性能的多孔材料，其孔径从纳米级到微米级不等，气孔率在20％～95％之间，使用温度为常温～1600℃。泡沫陶瓷材料具有高气孔率、高体积密度等优良性能；同时材料内部密封气孔可减少空气与外界发生的热对流现象，起到保温保水作用。泡沫陶瓷常被用作楼体保温材料、烟筒内衬和园林领域储水材料以及其他领域的高端产品，用途广泛，具有广阔的市场容量。随着泡沫陶瓷材料的不断发展和深入，高孔隙率的泡沫陶瓷被广泛应用于过滤材料、保温材料、隔音材料、减震材料等领域，但随着孔隙率和比表面积不断增加，其抗压强度和抗折强度随之下降，其本质是由于泡沫陶瓷空腔体积越大，用于架构和填充陶瓷骨架的原料用量自然随之减少。因此，如何进一步改善和提升泡沫陶瓷材料的性能，使轻质、高孔隙率的泡沫陶瓷也能满足高强度、高承重场景的应用需求，具有重要意义。

本发明针对石英砂尾矿的特点和利用现状，利用石英砂尾矿为原材料，在原料中添加一些辅助料进行调配，制备性能更为优良的泡沫陶瓷材料，以综合利用大宗废弃石英砂尾矿为目标，并提升其经济价值，使其变废为宝，大大降低生产成本，降低环境压力，实现石英砂尾矿的资源化利用；同时，利用酸处理及碱液和氟化钠溶液加固处理泡沫陶瓷预制体，大大提高泡沫陶瓷的结构稳定性和机械性能。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料及其制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种以石英砂尾矿为原料的泡沫陶瓷材料，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50％-90％、废玻璃5％-30％、聚缩醛树脂2.8％-10％、辅助发泡剂A 0.5％-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。