[发明专利]一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法及发泡陶瓷材料

说明书

本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别涉及一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法及发泡陶瓷材料，该方法以硼泥为主体原料，通过添加富含氧化铝和氧化硅的材料得到混合原料，使混合原料中的氧化硅、氧化铝、氧化镁三者的含量达到SiO₂‑Al₂O₃‑MgO三组元相图最低共熔点的各成分含量范围，且混合原料中硼泥质量占比在40％以上；以该混合原料与发泡剂制得发泡陶瓷材料。本发明不仅实现了大规模减量化处理硼泥，避免其对环境造成的污染，而且还制得高附加值产品，使其变废为宝，是一种对硼泥及其他含硅含铝冶炼固废进行综合化和资源化利用的新途径。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别涉及一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法及发泡陶瓷材料。

背景技术

高温发泡陶瓷是一种以粘土、石英或工业固体废弃物为原料，添加助熔剂和发泡剂，在1000-1200℃高温烧成的具有较高气孔率的陶瓷材料，具有隔音隔热、防火阻燃、轻质高强、绿色环保、与建筑同寿等优点，是良好的建筑保温材料。

硼泥是以硼镁矿为原料，使用碳碱法制备硼砂、硼酸过程中产生的大量副产物，平均每生产1吨硼砂就会排放4-5吨硼泥，每年排放量达上千万吨。硼泥的比表面积较大，露天堆放易形成扬尘，其碱性也会对周围环境和地下水造成严重污染。硼泥主要由SiO₂，Fe₂O₃，MgO，Al₂O₃，CaO组成，其中MgO含量可达40％，同时含有约35％的SiO₂。由于硼泥成分复杂，难以利用，目前仅可用于塑料填充、生产肥料或代替部分粘土烧制砖材，且用量较低，好量少，对硼泥的减量化处理效果不明显。

发泡陶瓷材料因其轻质高强、防火隔热、酸碱耐受性好等优点，在建筑节能、污水处理、催化剂载体等领域被广泛应用；由于其生产工艺对原料要求较低，可使用工业固废代替传统陶瓷生产原料进行发泡陶瓷的制备。因此，探索以硼泥为原料的高附加值产品生产工艺，对缓解环境压力、提高资源利用率和经济效益具有重要意义。然而，因硼泥中含有大量的MgO，致使其熔融温度较高，无法在发泡剂的发泡温度形成足够的液相，因而无法直接用于制备发泡陶瓷材料。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法，该方法以硼泥为主体原料(在混合料中占比40％以上)，通过添加富含氧化铝和氧化硅的材料，使混合原料中的氧化硅、氧化铝、氧化镁达到SiO₂-Al₂O₃-MgO相图中三组元最低共熔点的各成分含量范围，以该混合原料为原料，添加发泡剂制得发泡陶瓷材料，不仅实现了大规模减量化处理硼泥避免其对环境造成的污染，而且还制得高附加值产品使其变废为宝，是一种对硼泥的高效资源化利用途径。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法，其包括：以硼泥为主体原料，通过添加富含氧化铝和氧化硅的材料得到混合原料，使混合原料中的氧化硅、氧化铝、氧化镁三者的含量达到SiO₂-Al₂O₃-MgO三组元相图最低共熔点的各成分含量范围，且混合原料中硼泥质量占比在40％以上；以该混合原料与发泡剂制得发泡陶瓷材料。

根据本发明的较佳实施例，所述富含氧化铝和氧化硅的材料为高铝粉煤灰和/或球粘土。