一种钼尾矿微晶发泡材料及其制备方法

摘要

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种钼尾矿微晶发泡材料及其制备方法。其原料包括钼尾矿，发泡剂和辅料，其中，钼尾矿的用量在90％以上，大大增加了钼尾矿的利用率；其制备方法简单，经过简单地预处理、造粒、布料、烧结工艺即可加工成为成品，制成的钼尾矿微晶发泡材料可以应用于建筑行业中，具有轻质、高强度、低导热系数、抗冻融等优良性能，大大提升了发泡材料的质量。

权利要求

1.一种钼尾矿微晶发泡材料，其特征在于，按质量分数计，原料包含以下组分：90-95％的钼尾矿、1-3％的发泡剂、2-9％的辅料；所述辅料为：铁尾矿、氮化硼和氮化铝。

2.如权利要求1所述的钼尾矿微晶发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为碳化硅和碳酸氢钠中的一种或两种。

3.一种如权利要求1所述的钼尾矿微晶发泡材料的制备方法，包含以下制备步骤：(1)取原料分别研磨后，混合、搅拌，得配料；

(2)将配料经增湿造粒干燥系统造粒，得粒料；

(3)将粒料布入模具中，烧结成型；

(4)冷却、降温后，加工成产品。

4.如权利要求3所述的钼尾矿微晶发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述原料研磨后，钼尾矿的粒度为325-400目；辅料的粒度为325-400目。

5.如权利要求3所述的钼尾矿微晶发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述增湿造粒干燥系统的装置包括：气力输送系统、造粒塔、分风系统、多嘴水雾化系统；造粒的具体过程为：将配料的水分控制在2-5％，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至8-15％进行造粒，最后经180-250℃温度下干燥，得粒料。

6.如权利要求3所述的钼尾矿微晶发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述烧结的具体过程为：先以15-20℃/min的速度升温至200-400℃，保温0.5-1h；再以15-20℃/min的速度升温至600-800℃，保温0.5-1h；最后以10-20℃/min的速度升温至1180-1200℃，保温20-30min。

7.如权利要求3所述的钼尾矿微晶发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中冷却、降温的过程为：先以5-10℃/min的速度降温至700-800℃，保温1-2h；再以10-15℃/min的速度降温至300-400℃，保温0.5-1h；最后以10-15℃/min的速度降温至室温。

8.一种如权利要求1-2任一所述钼尾矿微晶发泡材料或权利要求3-7任一所述制备方法制备的钼尾矿微晶发泡材料在建筑产品中的应用。

说明书

一种钼尾矿微晶发泡材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种钼尾矿微晶发泡材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 高温发泡陶瓷是以粘土、石英、长石为主要原料，加入适量高温发泡剂，经球磨、干燥、成型，并在适宜温度下烧成的高闭气孔率的保温隔热多孔陶瓷材料。原料也可以用适量陶瓷废料、建筑垃圾替代，既能增强发泡效果又能实现废料的环保利用。高温下，发泡剂会发生高温分解或氧化还原反应，产生挥发气体，并与材料基体共熔；同时溶剂性原料高温下共熔，形成高黏度的硅酸盐熔体，使气体无法轻易往外扩散，封闭在材料内部，引起材料整体膨胀。随着烧成温度的降低，被熔融的高温熔体封闭在材料内部的气体产生闭气孔；未被封住而往外挥发的气体产生开气孔。采用合理的原料组成和烧成制度，保证高温熔体黏度适宜且发泡剂反应生成的气体适量，最终获得体积密度低、气孔率高且孔径大小分布均匀的隔热保温材料。

[0003] 在泡沫玻璃上发展起来的泡沫陶瓷由于其主要由陶瓷晶相构成，因此具有较高的强度和较好的耐火与阻燃性能，其使用温度超过了1000℃，远高于泡沫玻璃。用于制备泡沫陶瓷的原料易于取得，通常以工业废弃物作为主要原料，并且制备工艺简单，因此在建筑节能行业得到了更大的发展。

[0004] 随着我国钼产量的增加，钼的深加工能力也具有一定的规模。但是钼矿经精选后所产生的尾矿粉的大量排出，给社会发展和环境保护带来了巨大的压力。钼尾矿中的化学成分主要包括：二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁和氧化钾等，这些氧化物的总量占整个钼尾矿氧化物成分的95wt％以上，以上成分大多数为制备建筑装饰微晶玻璃的时可以利用的氧化物。因此，可考虑将钼的尾矿粉应用于建筑材料的制备中。

[0005] 中国专利申请CN107226711A公开了一种以钼尾矿为主体原料的保温的陶瓷装饰线条及其生产方法。提供了一种资源化钼尾矿的方法，制成的材料具有防火、防水、保温、耐老化、体积密度低，导热吸水低等效果的保温陶瓷装饰线条材料。其中，钼尾矿的用量为75％，利用比例较低。

[0006] 中国专利申请105060717A公开了一种以钼尾矿为主原料的建筑装饰微晶玻璃及其制备方法，利用率约为40％左右，利用率较低，其中烧结温度也较高，不利于节约资源。

[0007] 综上，目前在尾矿制备发泡陶瓷领域，尾矿利用比例最多为75％，利用率比较低，同时，如果尾矿掺加过多会造成产品的强度低、气泡不均匀、烧结过程中出现断板烧成温度不稳定、质量难以控制等问题、其他辅料添加量较多，不能充分利用尾矿资源，产品具有气孔不均匀、强度低、稳定性差等缺点。

发明内容

[0008] 为克服以上技术问题，本发明提供了一种钼尾矿微晶发泡材料及其制备方法，该材料钼尾矿利用率高，性质稳定，制备方法简单，能耗低。

[0009] 本发明提供以下技术方案：

[0010] 一种钼尾矿微晶发泡材料，其特征在于，按质量分数计，原料包含以下组分：90％-95％的钼尾矿、发泡剂、辅料。

[0011] 优选地，按质量分数计，原料包含以下组分：90-95％的钼尾矿、1-3％的发泡剂、2-9％的辅料。

[0012] 优选地，所述发泡剂为碳化硅和碳酸氢钠中的一种或两种。

[0013] 优选地，所述辅料为：铁尾矿、氮化硼和氮化铝。

[0014] 优选地，所述氮化硼的用量为0.2-0.8％，所述氮化铝的用量为0.2-0.8％。

[0015] 本发明的目的还在于，提供一种上述钼尾矿微晶发泡材料的制备方法，包含以下制备步骤：

[0016] (1)取原料分别研磨后，混合、搅拌，得配料；

[0017] (2)将配料经增湿造粒干燥系统造粒，得粒料；

[0018] (3)将粒料布入模具中，烧结成型；

[0019] (4)冷却、降温后，加工成产品。

[0020] 优选地，步骤(1)中所述原料研磨后，钼尾矿的粒度为325-400目。

[0021] 优选地，步骤(1)中所述原料研磨后，辅料的粒度为325-400目。

[0022] 优选地，步骤(2)中所述增湿造粒干燥系统的装置包括：气力输送系统、造粒塔、分风系统、多嘴水雾化系统；造粒的具体过程为：将配料的水分控制在2-5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至8-15％进行造粒，最后经180-250℃温度下干燥，得粒料。

[0023] 优选地，步骤(1)中所述研磨在球磨机中进行，步骤(3)中所述粒料采用自动布料机布入模具中。

[0024] 优选地，步骤(3)中所述烧结的具体过程为：先以15-20℃/min的速度升温至200-400℃，保温0.5-1h；再以15-20℃/min的速度升温至600-800℃，保温0.5-1h；最后以10-20℃/min的速度升温至1180-1200℃，保温20-30min。

[0025] 优选地，步骤(3)中所述烧结的具体过程为：先以20℃/min的速度升温至300℃，保温0.5-1h；再以20℃/min的速度升温至800℃，保温0.5-1h；最后以10℃/min的速度升温至1180-1200℃，保温20-30min。

[0026] 优选地，步骤(4)中冷却、降温的过程为：先以5-10℃/min的速度降温至700-800℃，保温1-2h；再以10-15℃/min的速度降温至300-400℃，保温0.5-1h；最后以10-15℃/min的速度降温至室温。

[0027] 优选地，步骤(4)中冷却、降温的过程为：先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1-2h；再以10℃/min的速度降温至400℃，保温0.5-1h；最后以10℃/min的速度降温至室温。

[0028] 本发明的目的还在于提供所述钼尾矿微晶发泡材料或所述的制备方法制备的钼尾矿微晶发泡材料在建筑产品中的应用。

[0029] 与现有技术比，本发明的优势在于：

[0030] (1)发泡陶瓷的生产工艺，对原料的化学成分要求较高，一般要用类似陶瓷的工业原料，如石英、长石等，本发明的原料钼尾矿和铁尾矿中含有较多此类化学成分；并通过特定配比的尾矿与辅料、发泡剂的相互作用，克服了现有技术中尾矿掺杂过多而造成的产品强度低、气泡不均匀等问题；

[0031] (2)本发明采用缓慢地、阶段性升/降温烧结工艺，该工艺的设计克服了烧结出现断板的问题，增强了发泡陶瓷抗折、抗拉强度；

[0032] (3)本发明的干法制粉系统是根据微晶发泡板工艺独立设计，均化系统更加严格，微量元素加入量非常少，需要完整的称重配料系统；造粒系统采用气力输送系统和独立设计的分风系统；多嘴水雾化系统均为大产量，稳定生产创造了条件；

[0033] (4)该配方技术原料主要为尾矿，钼尾矿在产品中占有的比例为90％以上，能大量消纳尾矿资源；原料化学成分及物理性质稳定，所制备的产品气孔均匀、吸水率低、强度高、热稳定性好、耐候耐久性强；具有轻质、高强度、低导热系数的优良性能，大大提升了发泡材料的质量；

[0034] (5)所用尾矿通过合理配比能够降低产品的烧成温度，减少能耗；

[0035] (6)配方所用原料种类少，性能稳定。

具体实施方式

[0036] 实施例1

[0037] (1)取92％的钼尾矿、2％的碳化硅、5％的铁尾矿、0.5％的氮化硼、0.5％的氮化铝，在球磨机中研磨至350目，混合、搅拌，得配料；

[0038] (2)将配料的水分控制在5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至10％进行造粒，最后经200℃温度下干燥，得粒料。

[0039] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以20℃/min的速度升温至300℃，保温0.75h；再以20℃/min的速度升温至800℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度升温至1190℃，保温25min，烧结成型；

[0040] (4)先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1.5h；再以10℃/min的速度降温至400℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0041] 实施例2

[0042] (1)取90％的钼尾矿、0.5％的碳化硅、0.5％的碳酸氢钠、8％的铁尾矿、0.2％的氮化硼、0.8％的氮化铝，在球磨机中研磨至325目，混合、搅拌，得配料；

[0043] (2)将配料的水分控制在5％，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至8％进行造粒，最后经250℃温度下干燥，得粒料。

[0044] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以15℃/min的速度升温至200℃，保温1h；再以15℃/min的速度升温至600℃，保温0.5h；最后以20℃/min的速度升温至1180℃，保温30min，烧结成型；

[0045] (4)先以10℃/min的速度降温至700℃，保温2h；再以15℃/min的速度降温至300℃，保温0.5h；最后以15℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0046] 实施例3

[0047] (1)取95％的钼尾矿、3％的碳酸氢钠、1％的铁尾矿、0.8％的氮化硼、0.2％的氮化铝，在球磨机中研磨至400目，混合、搅拌，得配料；

[0048] (2)将配料的水分控制在2％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至15％进行造粒，最后经180℃温度下干燥，得粒料。

[0049] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以20℃/min的速度升温至400℃，保温0.5h；再以20℃/min的速度升温至700℃，保温1h；最后以10℃/min的速度升温至1200℃，保温20min，烧结成型；

[0050] (4)先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1h；再以10℃/min的速度降温至400℃，保温1h；最后以10℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0051] 对比例1(与实施例1比，尾矿用量不同)

[0052] (1)取70％的钼尾矿、2％的碳化硅、27％的铁尾矿、0.5％的氮化硼、0.5％的氮化铝，在球磨机中研磨至350目，混合、搅拌，得配料；

[0053] (2)将配料的水分控制在5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至10％进行造粒，最后经200℃温度下干燥，得粒料。

[0054] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以20℃/min的速度升温至300℃，保温0.75h；再以20℃/min的速度升温至800℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度升温至1190℃，保温25min，烧结成型；

[0055] (4)先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1.5h；再以10℃/min的速度降温至400℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0056] 对比例2(与实施例1比，尾矿用量不同)

[0057] (1)取75％的钼尾矿、2％的碳化硅、22％的铁尾矿、0.5％的氮化硼、0.5％的氮化铝，在球磨机中研磨至350目，混合、搅拌，得配料；

[0058] (2)将配料的水分控制在5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至10％进行造粒，最后经200℃温度下干燥，得粒料。

[0059] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以20℃/min的速度升温至300℃，保温0.75h；再以20℃/min的速度升温至800℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度升温至1190℃，保温25min，烧结成型；

[0060] (4)先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1.5h；再以10℃/min的速度降温至400℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0061] 对比例3(与实施例1比，尾矿用量不同)

[0062] (1)取80％的钼尾矿、2％的碳化硅、17％的铁尾矿、0.5％的氮化硼、0.5％的氮化铝，在球磨机中研磨至350目，混合、搅拌，得配料；

[0063] (2)将配料的水分控制在5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至10％进行造粒，最后经200℃温度下干燥，得粒料。

[0064] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以20℃/min的速度升温至300℃，保温0.75h；再以20℃/min的速度升温至800℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度升温至1190℃，保温25min，烧结成型；

[0065] (4)先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1.5h；再以10℃/min的速度降温至400℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0066] 对比例4(与实施例1比，辅料用量不同)

[0067] (1)取92％的钼尾矿、2％的碳化硅、2％的铁尾矿、2.5％的氮化硼、1.5％的氮化铝，在球磨机中研磨至350目，混合、搅拌，得配料；

[0068] (2)将配料的水分控制在5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至10％进行造粒，最后经200℃温度下干燥，得粒料。

[0069] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以20℃/min的速度升温至300℃，保温0.75h；再以20℃/min的速度升温至800℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度升温至1190℃，保温25min，烧结成型；

[0070] (4)先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1.5h；再以10℃/min的速度降温至400℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0071] 对比例5(与实施例1比，发泡剂占比不同)

[0072] (1)取90％的钼尾矿、4％的碳化硅、5％的铁尾矿、0.5％的氮化硼、0.5％的氮化铝，在球磨机中研磨至350目，混合、搅拌，得配料；

[0073] (2)将配料的水分控制在5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至10％进行造粒，最后经200℃温度下干燥，得粒料。

[0074] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以20℃/min的速度升温至300℃，保温0.75h；再以20℃/min的速度升温至800℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度升温至1190℃，保温25min，烧结成型；

[0075] (4)先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1.5h；再以10℃/min的速度降温至400℃，保温0.75h；最后以10℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0076] 对比例6(与实施例1比，煅烧工艺不同)

[0077] (1)取92％的钼尾矿、2％的碳化硅、5％的铁尾矿、0.5％的氮化硼、0.5％的氮化铝，在球磨机中研磨至350目，混合、搅拌，得配料；

[0078] (2)将配料的水分控制在5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至10％进行造粒，最后经200℃温度下干燥，得粒料。

[0079] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以20℃/min的速度升温至300℃，保温0.75h；再以10℃/min的速度升温至1190℃，保温25min，烧结成型；

[0080] (4)先以5℃/min的速度降温至800℃，保温1.5h；再以10℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0081] 对比例7(与实施例1比，煅烧工艺不同)

[0082] (1)取92％的钼尾矿、2％的碳化硅、5％的铁尾矿、0.5％的氮化硼、0.5％的氮化铝，在球磨机中研磨至350目，混合、搅拌，得配料；

[0083] (2)将配料的水分控制在5％内，采用分风系统和气力输送系统将其输送至造粒塔内；再利用多嘴水雾化系统将配料雾化增湿至10％进行造粒，最后经200℃温度下干燥，得粒料。

[0084] (3)将粒料采用自动布料机布入模具中，先以30℃/min的速度升温至300℃，保温0.75h；再以30℃/min的速度升温至1190℃，保温25min，烧结成型；

[0085] (4)先以30℃/min的速度降温至800℃，保温1.5h；再以30℃/min的速度降温至室温，加工成产品。

[0086] 效果例-效果性能

[0087] 试验方法：参照JG/T506-2016《尾矿微晶发泡板材及砌块》进行效果试验。其中，体积密度、抗压强度、抗折强度、吸水率的试验方法按照GB/T 5486《无机硬质绝热制品试验方法》的规定进行；导热系数的试验方法按照GB/T 10295《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》的规定进行。

[0088] 表1发泡陶瓷性能测试表

[0089]

[0090] 由此可知，本发明制备的钼尾矿微晶发泡材料具有质量较轻，抗压强度和抗折强度均较高，且导热系数较低、吸水率小等的优良性能。

[0091] 本发明以工业固体废弃物钼尾矿粉作为主要制备原料制备发泡陶瓷，不但解决了尾矿粉的环境污染问题，还降低了发泡陶瓷的制造成本，制得的发泡陶瓷具有轻质、高强度、低导热系数的优良性能，大大提升了发泡陶瓷的质量。

[0092] 上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。