低温快烧轻质陶瓷保温板及其制备方法

摘要

本发明涉及一种低温快烧轻质陶瓷保温板及其制备方法，所述制备方法包括：对含有可发泡陶瓷废渣的原料进行球磨、喷粉制得可发泡粉体，其中所述原料中的可发泡陶瓷废渣的重量百分含量为80～100wt%；按重量份计，将100份的可发泡粉体与3～15份的低熔点有机物的粒状粉体混合均匀得到混合粉料；将所述混合粉料在10～20MPa下压制成陶瓷坯体；以及所述陶瓷坯体在1100～1170℃烧成制得所述轻质节能陶瓷保温板。

权利要求

1.一种低温快烧轻质陶瓷保温板的制备方法，其特征在于，包括：对含有可发泡陶瓷废渣的原料进行球磨、喷粉制得可发泡粉体，其中所述原料中的可发泡陶瓷废渣的重量百分含量为80～100wt%；

按重量份计，将100份的可发泡粉体与3～15份的低熔点有机物的粒状粉体混合均匀得到混合粉料，所述可发泡粉体的粒径为0.18～0.98mm，所述低熔点有机物的粒状粉体的粒径为0.15～0.25mm；

将所述混合粉料在10～20MPa下压制成陶瓷坯体；以及所述陶瓷坯体在1100～

1170℃烧成制得所述轻质陶瓷保温板，所述烧成的工艺参数为：20～35分钟内升温至

1100～1170℃，保温5～10分钟；

所述低熔点有机物包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡和矿物蜡。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可发泡陶瓷废渣包括陶瓷抛光废料和陶瓷磨削料。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述原料还包括0～20wt%但不为0wt%的烧结助剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂包括废玻璃粉、废熔块粉和/或滑石。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述原料还包括0～0.8wt%但不为0wt%的发泡剂。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述原料中的可发泡陶瓷废渣的重量百分含量为90～100wt%。

说明书

低温快烧轻质陶瓷保温板及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及无机材料技术领域，具体涉及一种低温快烧轻质陶瓷保温板的制备方法，特别涉及一种采用松压方式利用可发泡陶瓷废渣获得低容重陶瓷保温板的制备方法。

背景技术

[0002] 墙体保温材料近年来有较大发展，其可以节约材料的同时，还能够提高墙体的保温性能，节约能源，减小环境污染。轻质陶瓷保温板是一种烧成温度低、具有大量均匀气孔、3
容重0.6～1.0g/cm 的特殊陶瓷保温板。轻质陶瓷保温板在保持传统陶瓷耐久、耐火的优点外，还具有质轻，隔热、隔音等优异性能。

[0003] 目前制备发泡陶瓷（多孔陶瓷）的主要方法有粉末坯体发泡法和浆料发泡法，通常采用发泡剂及大量的原矿原料，工艺复杂，烧成温度高，成本较高，不易连续制造大尺寸发泡陶瓷（多孔陶瓷）板，使其用途受到限制。

[0004] 此外，近年来，我国陶瓷产业发展迅猛，产生的陶瓷废料也越来越多，其堆积挤占土地,影响当地空气的粉尘含量；填埋耗费人力物力,还污染地下水质。它们不仅对城市环境造成巨大压力，而且还限制了城市经济的发展及陶瓷工业的可持续发展，如何变废为宝，也已成为陶瓷生产厂家和社会共同关注的问题。因此，利用陶瓷废渣研究低成本的轻质陶瓷保温板对于提高建筑物的综合节能和矿产资源的综合利用率，以及陶瓷等产业可持续发展具有重大的意义。

[0005] CN101186519B公开一种多孔陶瓷材料的制备方法，利用陶瓷废料和抛光砖废料为原料，加入粘土、高温砂、低温砂，加水进行湿法球磨，干燥后在8Mpa下压制成陶瓷砖坯体，然后在陶瓷辊道窑内经1140℃烧成100分钟，得到多孔陶瓷材料。该方法无法解决干压成型快速烧成（例如烧成周期60分钟以内）排气问题。

[0006] CN102399090A公开一种轻质玻化发泡陶瓷，主要采用陶瓷墙、地砖磨削料和瓷土等为原料；CN102887721A公开一种发泡陶瓷保温板，其采用陶瓷砖抛光渣、废玻璃粉、废熔块粉、滑石、红土等为原料。该方法同样无法解决干压成型快速烧成排气问题。

[0007] 综上，现有用于制备压制成型低容重陶瓷保温砖配方中需要加入粘土，由于无法解决干压成型快速烧成排气问题，导致实际操作中配方中发泡废渣加入量一般不能超过50%。若发泡废渣添加量超过80%必须用垫板堆烧，产量低且垫板损耗大成本高。

[0008] 实际上陶瓷废渣绝大部分是由经过1200℃以上烧制的陶瓷熟料组成，本身已经完全瓷化，结构致密均匀，只要能解决抛光工序中带入的有机物等杂质氧化分解排气不良造成的黑心，鼓包等问题，完全可以实现辊道窑低温快速烧成。

发明内容

[0009] 面对现有技术存在的问题，提供一种简单可行的，用普通压机与辊道窑即可制作的低容重轻质陶瓷保温板制备方法，具体地，本发明在配方中加入大量的可发泡陶瓷废渣，通过混入粒状粉体有机物作为粘结剂及造孔剂，在保证坯体强度的前提下采用低压制力松压的方法，即使用正常压制力的1/3～2/3进行压制以增大粉料之间的空隙，最后经普通的辊道窑烧成即可。这样保证了保温板在中低温段烧制过程中有机物分解产生的大量气体能够及时排除，并能在高温段形成多孔结构。

[0010] 首先，本发明提供一种低温快烧轻质陶瓷保温板的制备方法，包括：对含有可发泡陶瓷废渣的原料进行球磨、喷粉制得可发泡粉体，其中所述原料中的可发泡陶瓷废渣的重量百分含量为80～100wt%；按重量份计，将100份的可发泡粉体与3～15份的低熔点有机物的粒状粉体混合均匀得到混合粉料；将所述混合粉料在10～20MPa下压制成陶瓷坯体；以及所述陶瓷坯体在1100～1170℃烧成制得所述轻质节能陶瓷保温板。

[0011] 本发明的配方中，发泡陶瓷废渣比例为80～100wt%，配方中不含泥，减少了烧成过程中需要氧化，排气不佳等问题。本发明还利用低熔点的低熔点有机物，其既可以起到成型助剂的润滑作用，有利于砖坯的成型；又可以起到粘结剂的作用，成型后的砖坯经过130℃干燥时，低熔点有机物熔融成液态，渗透包裹在粉料表面，冷却时再次凝固，形成三维空间网络，将粉体粘结成一个整体，提高了砖坯的干燥强度；还可以起到造孔剂的作用，其烧失后留下的空隙降低了产品容重。采用10～20MPa的低压制力（相同规格陶瓷产品正常压制力的1/3～2/3）进行压制成型，一方面由于发泡陶瓷废渣杂质多，低温快烧需要快速排气，压力越小，坯体致密度越低，粉料间空隙率越高，使得气体有了排出的路径；另一方面松压降低了容重，减少了高温段坯体膨胀过快过猛造成产品局部变形。

[0012] 较佳地，所述低熔点有机物可包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡和矿物蜡。这些低熔点有机物熔点较低，在坯体干燥时可顺利地熔融成液态，渗透包裹在粉料表面，冷却时再次凝固，形成三维空间网络，将粉料粘结成一个整体。

[0013] 较佳地，所述可发泡陶瓷废渣包括陶瓷抛光废料和陶瓷磨削料。本发明以陶瓷抛光废料和/或陶瓷磨削料为主要原料，不仅大大降低了产品的原料成本，而且变废为宝，实现陶瓷废料的再利用，减少陶瓷废料带来的环境污染。

[0014] 较佳地，所述原料还可以包括0～20wt%的烧结助剂。所述烧结助剂可包括废玻璃粉、废熔块粉和/或滑石。在配方中加入废玻璃粉、废熔块粉和/或滑石等烧结助剂可以降低产品的烧结温度，节能降耗。

[0015] 所述原料还可包括0～0.8wt%的发泡剂。本发明利用可发泡陶瓷废渣作为原料，可以不外加发泡剂，但是也可加入发泡剂协助发泡。

[0016] 较佳地，所述烧成的工艺参数为：20～35分钟内升温至1100～1170℃，保温5～10分钟。本发明烧成工艺简单可控，一次烧成即可制得高质量的轻质节能陶瓷保温板。

[0017] 较佳地，所述原料中的可发泡陶瓷废渣的重量百分含量为90～100wt%。

[0018] 另一方面，本发明还提供一种上述方法制备的轻质陶瓷保温板，其中，所述轻质陶3
瓷保温板的容重可为0.6～1.0g/cm。较佳地，所述轻质节能陶瓷保温板的导热系数可为
0.15～1.25W/m.k。

[0019] 本发明的轻质陶瓷保温板既降低了原料成本，又节约了资源，具有环保、尺寸大、防火、吸音、隔热、防潮、防渗、抗冻、阻燃等特点，是一种高质量轻质陶瓷保温板，可应用于现代建筑节能标准的墙体保温材料或其他领域的隔热型保温材料。

具体实施方式

[0020] 参照下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

[0021] 本发明提供一种简单可行的，以陶瓷废渣为原料用普通压机与辊道窑即可制作的低容重轻质节能陶瓷保温板制备方法。采用的技术方案如下：配方中加入大量的可发泡废渣，在保证坯体强度的前提下采用低压制力松压的方法增大粉料之间的空隙，保证了保温板在中低温段烧制过程中有机物分解产生的大量气体能够及时排除，并能在高温段形成多孔结构。

[0022] 本发明的方法的具体步骤为：

[0023] 首先通过在配方中加入80～100wt%的发泡陶瓷废渣，经球磨、喷粉等工序制作成可发泡粉体。可发泡陶瓷废渣为陶瓷生产中产生的可发泡的废料，例如含高温分解发泡化合物的陶瓷抛光废料、陶瓷切割磨边过程中产生的陶瓷磨削料以及其他陶瓷生产中产生的废料。陶瓷抛光废料包括陶瓷砖表面抛光产生的废水、废渣混合物，经沉淀、压滤以及陈腐等处理后获得的废料。陶瓷磨削料包括陶瓷切割磨边过程中产生的废料，视其尺寸及含水量可以预先进行破碎、干燥处理。选择磨削料可以降低粉碎细化成本。配方中可以采用一种陶瓷废料，也可以采用多种陶瓷废料，例如使用陶瓷抛光废料和陶瓷磨削料的混合物。此外，还可理解，本发明制备轻质陶瓷保温板中产生的废料，例如切割产生的余料，还可作为新的陶瓷保温板的原料再次利用。本制品的废料相对其他可发泡陶瓷废渣，例如上述陶瓷抛光废料和陶瓷磨削料的代换量可为5～10%。

[0024] 本发明充分利用陶瓷抛光废料和/或陶瓷磨削料，大大降低了产品的原料成本，变废为宝，实现陶瓷废料的循环再利用，减少陶瓷废料带来的环境污染。本发明还充分利用了可发泡废渣的自身发泡机理，可不使用发泡剂或降低发泡剂的用量，降低了成本。

[0025] 除上述发泡陶瓷废渣，原料粉体的配方中还可加入0～20wt%的烧结助剂。烧结助剂可采用废玻璃粉、废熔块粉和/或滑石，例如钠钙型废玻璃粉、高钙废熔块粉、黑滑石等。可以使用一种或两种以上的烧结助剂。在配方中加入废玻璃粉、废熔块粉和/或滑石等烧结助剂可以降低产品的烧结温度，节能降耗。

[0026] 虽然如上述，本发明采用的可发泡陶瓷废渣可利用自身发泡机理而不用发泡剂，例如陶瓷抛光废料含高温分解发泡化合物可以自发泡，而陶瓷磨削料，例如采用碳化硅砂轮磨边时，则在磨削过程中带入的碳化硅微粉可以作为内在的发泡剂。但是也可视情况加入少量的发泡剂辅助使用，例如当磨削采用非碳化硅砂轮时，此时采用陶瓷磨削料作为原料时可加入不超过0.8wt%的发泡剂。发泡剂可采用常用的碳化硅等。

[0027] 按上述配方的原料粉体经球磨，喷粉制得可发泡粉体，可发泡的粉体的粒径为0.18～0.98mm。在这里，球磨采用湿法球磨，球磨介质可采用中铝球石，球磨细度控制250目筛余0.8～1.0%。粉料水份控制在5.0～6.0%。

[0028] 按重量可将100份上述可发泡废渣与3～15份低熔点的低熔点有机物搅拌混合制得混合粉料。搅拌可以使用搅拌机进行。低熔点有机物为熔点低，但常温为固体形态的有机物，包括但不限于聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、矿物蜡等，应理解可以采用一种低熔点有机物，但也可以使用任意两种低熔点有机物的混合物。低熔点有机物优选采用粉体，其粒径可为0.15～0.25mm。可以预先对低熔点有机物进行破碎和过筛等处理以使其粒径满足要求。

[0029] 通过在粉料中混入5%～15%的聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、矿物蜡等低熔点的粒状粉体，蜡质有机物既可以起到成型助剂的润滑作用，有利于砖坯的成型；又可以起到粘结剂的作用，成型后的砖坯经过例如130℃干燥后，有机物质熔融成液态，渗透包裹在粉料表面，冷却时再次凝固，形成三维空间网络，将粉料粘结成一个整体，提高了砖坯的干燥强度；还可以起到造孔剂的作用，其烧失后留下的空隙降低了产品容重。

[0030] 将上述混合粉料放入压机，使用相同规格陶瓷板正常压制力的1/3～2/3（例如10～20MPa）进行压制成型。陶瓷坯体的厚度可为12～20mm。压制中可采用不同的模具来制得不同尺寸的陶瓷板，本发明中采用的模具尺寸（长边）可为660～2060mm。

[0031] 本发明的方法中，配方中发泡陶瓷废渣比例为80～100wt%，其余为废玻璃粉、废熔块粉及滑石，配方中不含粘土，减少了烧制过程中氧化不充分，排气不佳等问题。但无粘土不利于压机压制成型，由此采用混低熔点有机物进行低压制力压制，一方面由于发泡废渣杂质多，低温快烧需要快速排气，压力越小，坯体致密度越低，粉料间空隙率越高，使得气体有了排出的路径。另一方面松压降低了容重，减少了高温段坯体膨胀过快过猛造成产品局部变形。

[0032] 干燥可在干燥窑内进行，干燥温度可为120～150℃，干燥时间可为15～25分钟，干燥后陶瓷坯体的含水量为0.2～0.5%。

[0033] 将经干燥处理的陶瓷坯体送入辊道窑经一次高温烧成后、冷却即可制成低容重的轻质陶瓷保温板。其厚度可为16～22mm，经切割处理成合适的尺寸可用于现代建筑节能标准的墙体保温材料或其他领域的隔热型保温材料。

[0034] 烧成的工艺参数为：25～30分钟内升温至1100～1300℃，保温5～10分钟。

[0035] 按照GB/T3810.3-2006《陶瓷砖试验方法第3部分：吸水率、显气孔率、表观相对密度和容重的测定》及GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》3
对本法制得的轻质陶瓷保温板的性能进行测试，测得容重为0.6～1.0g/cm、导热系数为
0.15～0.25W/m.k。可见，本发明的轻质陶瓷保温板容重小、导热系数低，具有环保、防火、吸音、隔热、防潮、防渗、抗冻、阻燃等特点，是一种环境友好型建筑材料，可应用于现代建筑节能标准的墙体保温材料或其他领域的隔热型保温材料。

[0036] 本发明相对现有技术具有如下优点：

[0037] 1）配方中绝大部分原料为陶瓷生产中产生的废料，大大降低了产品的原料成本。同时所用原料都很细，降低了破碎细化成本，大大缩短了球磨时间。

[0038] 2）充分利用可发泡陶瓷废渣的自发泡原理，可以不使用发泡剂或者降低发泡剂的使用量，进一步减少成本。

[0039] 3）使用低熔点有机物代替粘土，来源丰富，同时起到成型助剂、粘结剂和造孔剂的作用，节约了宝贵的高岭土资源。

[0040] 4）采用松压方法，利于坯体氧化排气，进一步降低了容重，减少了高温段坯体膨胀过快过猛造成产品局部变形。同时松压粉体含水量可以很低，节省了干燥时间，提高了产量。

[0041] 5）配方中绝大部分是经过高温烧制后的陶瓷熟料，保证了产品低温快速烧成后性能优异。

[0042] 以下进一步列举出一些示例性的实施例以更好地说明本发明。应理解，本发明详述的上述实施方式，及以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域