[发明专利]一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠的制备方法，陶瓷原料主要来源于废旧房建陶瓷、卫具陶瓷和工艺陶瓷等，采用两次造孔技术精确调控孔道生长，先是高温发泡剂对陶瓷材料进行初级造孔，并辅助无机颜料高温原位着色，然后采用苛性碱刻蚀调控陶瓷材料孔道，得到孔隙率范围大(60‑90％)、孔道发达(微纳米孔径70‑90％)的彩色轻质陶瓷微珠。本发明所得到的多孔彩陶微珠，可用于高档次的反射隔热材料、隔音材料、催化剂和废水处理等领域，具有很好的经济价值和社会效益。

技术领域

本发明涉及陶瓷资源再生技术领域，尤其涉及一种基于陶瓷废弃物的多孔彩陶微珠及其制备方法。

背景技术

我国陶瓷产量巨大，其中日用陶瓷的年产量占我国陶瓷总产量的70wt％左右，如某地级市的陶瓷墙地砖产量已达到6.5亿立方米(折重约为2000万顿)，以5wt％的废品率计算，则每年陶瓷墙地砖年生产的废旧陶瓷可达100万吨。如果再考虑其他陶瓷生产中产生的废旧陶瓷，纳米陶瓷垃圾的年排放量可达150万吨。众所周知，废旧陶瓷是不可降解垃圾。目前陶瓷废弃物处理以堆积和填埋为主，造成了土地资源的巨大浪费。同时，陶瓷中含有的重金属渗入土壤中，既污染土壤资源，又严重影响地下水质，产生环境严重污染难题。因此，与其他行业的工业废料再利用一样，积极推进废旧陶瓷的资源化再利用是节省资源、保护环境和实现我国经济可持续发展的重要途径。

多孔陶瓷/泡沫陶瓷(李瑜,砖瓦2018,(12):85-86)，具有高比面积、高气孔率、低密度、低热传导系数，对液体和气体介质有选择透过性，并具有能量吸收和阻尼特性等优异性能的新型材料，且孔道呈互相连接的迷宫式三维网状结构的多孔体，在熔融金属、气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物材料、特种墙体材料和传感器材料等方面作用显著，广泛应用于环保、能源、化工、生物等领域。

利用陶瓷废弃物制备多孔陶瓷，具有变废为宝、资源再生的战略定位，该领域内目前有一些相关文献报道。张一唯(CN201210462984.6)提出的陶瓷废弃物生产的泡沫吸声材料，减少了陶瓷废弃物的堆存量，防治环境污染，由于采用有机前驱体浸渍高温烧结工艺制备，陶瓷孔道调控较为困难。杨赞中等(材料导报2017,31(20):119-123)提出了多种发泡剂协同作用，拓宽了单一发泡剂的放气温度区间，利于形成均匀封闭的气孔结构，其采用炭黑、碳酸钙等发泡材料仅在高温作用造孔，气孔直径较大，陶瓷孔道调控较为困难。

张如才(CN201711061751.4)以废弃陶瓷料和瓷土等为基料制备建筑用陶瓷材料，可替代现有墙体材料和易燃的保温材料。其采用聚乙烯泡沫塑料、丙烯酸酯、农作物秸秆等有机物为发泡剂，容易产生大孔。赵威等(硅酸盐通报2019,38(7):2288-2294)，采用抛光渣、压榨泥、废砖屑三种陶瓷废料为原料，制备了抗压泡沫陶瓷材料，其也是使用高温发泡剂SiC，在1100℃以上发泡，不能精确调控孔道。

综合以上文献分析，现有将陶瓷废弃物变废为宝为多孔陶瓷，存在以下问题：

1，不能制备不同类型的孔道结构；

2，通常在高温煅烧条件下气化造孔，很难精确控制孔道生长；

3，陶瓷微球色彩单一。

发明内容

针对上述背景技术尚存在的问题，本发明提供了一种基于陶瓷废弃物的多孔陶瓷及其制备方法，体现了以下特点：

1，采用不同类型的造孔剂，如高温造孔剂(碳酸钙)，常温造孔剂(石英砂)，得到孔隙率高，孔道类别多样的结构。

2，采用两次造孔技术，先是碳酸钙等高温下气体造孔，再在常温下用苛性碱进行刻蚀，二次造孔，可以精确调控孔道生长；

3，添加无机颜料，如铁红、钴蓝、酸铋和镨锆黄等，得到丰富色彩的陶瓷材料。

本发明采取的技术方案是：