一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法

摘要

本发明涉及一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法，其包括S1、将陶瓷基础原料包括硼泥、发泡剂和配合料混合后，进行研磨混匀；S2、在混匀后的陶瓷基础原料中加入粘结剂进行造球；S3、将料球填入高温射流料仓进行预热，采用气压竖向吹入高温竖炉，并调节螺旋气流，使料球做螺旋上升运动，进行发泡；S4、发泡后的空心球自由落入金属棍模具中，并进行压延定型，S5、成型后的发泡陶瓷材料进行精密退火，获得轻质发泡陶瓷墙板。本发明的方法采用了竖向发泡工艺和无模具退火工艺，解决了发泡陶瓷材料产线占地面积大，设备投入大，生产成本高的瓶颈问题，有利于推动发泡陶瓷产业发展。

权利要求

1.一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、将陶瓷基础原料包括硼泥、发泡剂和配合料混合后，进行研磨混匀；

S2、在混匀后的陶瓷基础原料中加入粘结剂进行造球；

S3、将料球填入高温射流料仓进行预热，采用气压竖向吹入高温竖炉，并调节螺旋气流，使料球做螺旋上升运动，进行发泡；

S4、发泡后的空心球自由落入金属棍模具中，并进行压延定型，S5、成型后的发泡陶瓷材料进行精密退火；

在步骤S1中，按重量份计，所述硼泥为10～30份，所述发泡剂为0.5～5份，所述配合料为70～90份；所述发泡剂为碳化硅，所述配合料为高硅成分，高硅成分为硅灰、石英砂、高硅铁尾矿中的任一种或几种混合；

在步骤S2中，所述粘结剂为桃胶、羧甲基纤维素钠、水玻璃中的一种或几种混合；

在步骤S3中，所述预热的温度600～800℃，预热时间为30～60min；所述发泡的温度为

1000～1200℃，发泡时间为30～60min；

在步骤S4中，压延定型的温度控制在700～1100℃；

在步骤S5中，所述退火的最高温度至680℃，退火时间为30～120min，680℃降至100℃，退火时间为10h。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，研磨混匀的时间为30～80min。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，粘结剂的添加量为陶瓷基础原料重量的5～15％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，造球后的料球直径为1～5mm。

说明书

一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法，属于硼泥资源综合利用和发泡陶瓷建材技术领域。

背景技术

[0002] 硼泥是生产硼酸、硼砂等产品产生的废渣，为灰白色、黄白色粉状固体，呈碱性，含氧化硼和氧化镁等组分，俗称"硼泥"。东北部区域硼镁资源储量丰富，多年来在硼酸、硼砂产能一直位居全球首位。通常生产1吨硼砂约排放4～5吨硼泥，多年来仅丹东宽甸和凤城一带，硼泥储量已经达到2000万吨以上。硼泥的堆存处置不仅占用大量土地，而且会使堆场附近的土壤碱化并引起硼的迁移转化，造成环境污染。硼泥含碱量较高，无法简单作为水泥或混凝土填料使用，硼泥资源综合利用问题对硼砂产业健康发展的影响日益凸显。

[0003] 发泡陶瓷墙板是采用大宗工业固废作为主要原料，经过高温烧结发泡制备的一种性能优异的新型、装配式建筑用内隔墙条板材料。传统发泡陶瓷墙板的生产工艺，主要是采用辊道窑和隧道窑水平烧结工艺，在生产过程中，需要把陶瓷粉料装填到模具中，进行统一烧结，生产过程中模具消耗量巨大，生产成本较高。另外由于发泡陶瓷材料需要精密退火，带模具退火工艺控制难，生产设备占地大，投入高，极大抑制了发泡陶瓷材料产业发展。

发明内容

[0004] (一)要解决的技术问题

[0005] 为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法。

[0006] (二)技术方案

[0007] 为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

[0008] 一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法，其包括如下步骤：

[0009] S1、将陶瓷基础原料包括硼泥、发泡剂和配合料称量后，混合，采用立式雷蒙磨进行研磨混匀；

[0010] S2、在混匀后的陶瓷基础原料中加入粘结剂，采用辊盘法造球进行造球；

[0011] S3、将料球填入高温射流料仓进行预热，采用气压竖向吹入高温竖炉，并调节螺旋气流，使料球做螺旋上升运动，进行发泡；

[0012] S4、发泡后的空心球自由落入310s金属棍模具中，并进行压延定型；

[0013] S5、成型后的发泡陶瓷材料送入网带退火炉进行精密退火，获得轻质发泡陶瓷墙板。

[0014] 如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，按重量份计，所述硼泥为 10～30份，所述发泡剂为0.5～5份，所述配合料为70～90份。

[0015] 如上所述的方法，优选地，所述发泡剂为碳化硅，所述配合料为高硅成分，高硅成分为硅灰、石英砂、高硅铁尾矿中的任一中或任几种的混合，其中高硅是指二氧化硅的含量≥85％。

[0016] 如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，研磨混匀的时间为 30～80min。

[0017] 如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述粘结剂为桃胶、羧甲基纤维素钠、水玻璃中的一种或几种混合。

[0018] 如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，粘结剂的添加量为陶瓷基础原料重量的5～15％。

[0019] 如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，造球的料球直径为≤ 5mm。

[0020] 如上所述的方法，优选地，在步骤S3中，所述预热的温度 600～800℃，预热时间为30～60min。

[0021] 如上所述的方法，优选地，在步骤S3中，所述发泡的温度为1000～1200℃，发泡时间为30～60min。

[0022] 如上所述的方法，优选地，在步骤S4中，压延定型的温度控制在 700～1100℃。

[0023] 如上所述的方法，优选地，在步骤S5中，所述退火的最高温度至 680℃，退火时间为30～120min，680℃降至100℃，退火时间为10h。

[0024] (三)有益效果

[0025] 本发明的有益效果是：

[0026] 本发明提供的一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法，采用高温射流工艺、竖向烧结工艺，发泡过程在高温热场中自由下落阶段完成，热效率大幅提升，成型方式采用压延工艺，尺寸精度高，无需二次切割加工，能够大幅降低发泡陶瓷材料生产成本，推动该产业健康快速发展；同时为硼泥找到了全新利用途径，有利于解决硼泥排放区域环境污染问题，获得的发泡陶瓷具有轻质高强，耐火保温，稳定持久，防水防潮防霉的性能优越，尤其在外墙体应用。本发明的方法采用了竖向发泡工艺和无模具退火工艺，解决了发泡陶瓷材料产线占地面积大、设备投入大、生产成本高的瓶颈问题，有利于推动发泡陶瓷产业发展。

附图说明

[0027] 图1为本发明方法的流程图；

具体实施方式

[0028] 本发明的发明原理是基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法，首先将硼泥等大宗工业固废，添加发泡剂和配合料，按照C‑M‑A‑S系统项目的既定配料点设计配方，确保配方组分的熔融温度和发泡剂的分解温度都在1050‑1150℃范围，而且配方组分在这个熔融温度下的稠度正好适合发泡，获得陶瓷基础原料。再将陶瓷基础原料添加粘结剂，并进行高温喷雾射流。射流后的陶瓷基础原料在高温热场条件下自由下落，并在下落过程中，完成发泡和晶体长大过程，长大后的陶瓷多孔空心球落至模具中，再进行压延定型和退火工艺，获得轻质发泡陶瓷墙板。

[0029] 现有传统的工艺一般是把原料混合均匀后放在堇青石模具中，采用隧道窑或者辊道窑烧结，由于模具比较重，会吸收很多热量，再加上隧道窑和辊道窑热效率太低，投资过大，导致产品生产成本太高，无法得到市场认可。而本发明是综合了这十几年来的生产经验，结合了喷雾造粒工艺和轧钢的工艺，发泡的过程中没有模具，在空中无约束发泡，成型采用轧钢的类似压延方式，完全不用再切割加工，没有边角料，成本特别低。且本发明工艺的设备投入、占地也会比当前的其他工艺小很多。现有传统的发泡陶瓷成型工艺都是完全烧结以后在切割磨削，耗损特别大，其发泡陶瓷隔墙板的直接生产成本是700‑800元/立方米，而本发明方法的直接生产成本是300元/立方米以下，成本大大降低。本发明提供的一种基于高温射流工艺制备发泡陶瓷墙板的方法，如图1所示，其包括如下步骤：

[0030] S1、将陶瓷基础原料包括硼泥、发泡剂和配合料混合后，进行研磨混匀；

[0031] S2、在混匀后的陶瓷基础原料中加入粘结剂进行造球，造球直径≤ 5mm；

[0032] S3、将料球填入高温射流料仓进行预热，采用气压竖向吹入高温竖炉，并调节螺旋气流，使料球做螺旋上升运动，进行发泡；

[0033] S4、发泡后的空心球自由落入金属棍模具中，并进行压延定型，

[0034] S5、成型后的发泡陶瓷材料进行精密退火，获得轻质发泡陶瓷墙板。

[0035] 优选地，在步骤S1中，按重量份计，所述硼泥为10～30份，所述发泡剂为0.5～5份，所述配合料为70～90份，所述发泡剂为碳化硅，所述配合料为高硅成分，如硅灰、石英砂、高硅铁尾矿等，研磨混匀的时间为 30～80min。

[0036] 优选地，在步骤S2中，所述粘结剂为桃胶、羧甲基纤维素钠、水玻璃中的一种或几种混合，粘结剂的添加量为陶瓷基础原料的5～15％，造球后的料球直径为1～5mm。

[0037] 优选地，在步骤S3中，所述预热的温度600～800℃，预热时间为 30～60min；所述发泡的温度为1000～1200℃，发泡时间为30～60min。

[0038] 优选地，在步骤S4中，压延定型的温度控制在700～1100℃。

[0039] 优选地，在步骤S5中，所述退火的最高温度至680℃，退火时间为 30～120min，680℃降至100℃，退火时间为10h。

[0040] 本发明方法中的配合料是严格按照C‑M‑A‑S相图进行设计，否则将无法发泡；粘结剂一般根据配合料的料性添加，太少的话无法成球，太多的话经济性不好；所以粘结剂的添加量优选为陶瓷基础原料的5～15％。

[0041] 经大量实验研究发现，本发明方法中的预热温度过低会导致发泡不均，预热温度太高产品会有一定程度的发泡，出现产成品过烧的情况；预热时间长也会过烧，预热时间短会发泡不均匀；所以预热的温度优选为 600～800℃，预热时间优选为30～60min。发泡温度是根据发泡剂的分解温度和熔体状态控制的温度，发泡温度低，无法形成泡孔，发泡温度过高，会使产品过烧；所以发泡的温度优选为1000～1200℃。

[0042] 本发明的方法中压延的温度是必须控制在700℃以上，温度低了以后产品已经凝固，就没办法压延了。温度太高会损伤辊棒，而且温度高了产品还会继续发泡，没办法获得规则的尺寸；所以压延定型的温度优选在 700～1100℃。如果不按照退火的最高温度至680℃，退火时间为 30～120min，680℃降至100℃，退火时间为10h，这个退火工艺控制退火会产生石英晶型转变，导致体积膨胀，因体积膨胀导致产品内部的残余应力过大会使产品炸裂。

[0043] 为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

[0044] 实施例1

[0045] 采用立式雷蒙磨将硼泥、发泡剂和配合料，按照重量份进行配制陶瓷基础原料：硼泥：30份，发泡剂采用碳化硅：5份，配合料采用硅灰(其二氧化硅的含量是93％)：65份，进行研磨混匀，混合时间60min；再在混匀后的陶瓷基础原料中添加其重量百分比为10％的桃胶采用辊盘法造球，料球直径≤5mm。将料球填入高温射流料仓进行预热，预热温度为 800℃，预热时间30‑60min采用气压竖向吹入高温竖炉，并调节螺旋气流，使料球做螺旋上升运动，进行发泡，发泡温度为1150℃，发泡时间为30～60min。发泡后的空心球自由落入310s金属棍模具中，并进行压延定型，压延定型温度为1000℃。将成型后的发泡陶瓷材料送入网带退火炉进行精密退火，最高温度至680℃，退火时间为120min，680℃降至 100℃，退火时间为10h，获得发泡陶瓷墙板。

[0046] 实施例2

[0047] 采用立式雷蒙磨将硼泥、发泡剂和配合料按照重量份计，硼泥：20 份，发泡剂采用碳化硅：5份，硅灰(其二氧化硅的含量是93％)：75 份，进行研磨混匀，混合时间60min；再将混匀后的陶瓷基础原料添加重量百分比10％的桃胶采用辊盘法造球，料球直径≤5mm。将料球填入高温射流料仓进行预热，预热温度为600℃，预热时间30min，采用气压竖向吹入高温竖炉，并调节螺旋气流，使料球做螺旋上升运动，进行发泡，发泡温度为1200℃，发泡时间45min。发泡后的空心球自由落入310s金属棍模具中，并进行压延定型，压延定型温度1000℃。成型后的发泡陶瓷材料送入网带退火炉进行精密退火，最高温度至680℃，退火时间为 
120min，680℃降至100℃，退火时间为10h，获得发泡陶瓷墙板。

[0048] 实施例3

[0049] 采用立式雷蒙磨将硼泥、发泡剂和配合料按照重量份计，硼泥：15 份，发泡剂采用碳化硅：5份，石英砂(其二氧化硅的含量是88％)：80 份，进行研磨混匀，混合时间60min；再将混匀后的陶瓷基础原料添加重量百分比10％的羧甲基纤维素钠采用辊盘法造球，料球直径≤5mm。将料球填入高温射流料仓进行预热，预热温度为600℃，预热时间60min，采用气压竖向吹入高温竖炉，并调节螺旋气流，使料球做螺旋上升运动，进行发泡，发泡温度为1100℃，发泡时间30min。发泡后的空心球自由落入310s金属棍模具中，并进行压延定型，压延定型温度1000℃。成型后的发泡陶瓷材料送入网带退火炉进行精密退火，最高温度至680℃，退火时间为120min，680℃降至100℃，退火时间为10h，获得发泡陶瓷墙板。

[0050] 实施例4

[0051] 采用立式雷蒙磨将硼泥、发泡剂和配合料按照，重量百分比硼泥：20 份，发泡剂采用碳化硅：5份，高硅铁尾矿(其二氧化硅的含量是 85％)：75份，进行研磨混匀，混合时间60min；再将混匀后的陶瓷基础原料添加重量百分比10％的水玻璃采用辊盘法造球，料球直径≤5mm。将料球填入高温射流料仓进行预热，预热温度为600℃，预热时间 50min，采用气压竖向吹入高温竖炉，并调节螺旋气流，使料球做螺旋上升运动，进行发泡，发泡温度为
1150℃，发泡时间为50min。发泡后的空心球自由落入310s金属棍模具中，并进行压延定型，压延定型温度 1000℃。成型后的发泡陶瓷材料送入网带退火炉进行精密退火，最高温度至
680℃，退火时间为120min，680℃降至100℃，退火时间为10h，获得发泡陶瓷墙板。

[0052] 上述实施例制备获得发泡陶瓷墙板的性能参数根据GB/T23451‑2009 进行检测，检测结果如下表1。

[0053] 表1

[0054]

[0055] 由上可见，本发明的方法制备的发泡陶瓷隔墙板符合现行标准的要求，但现有技术中制备的发泡陶瓷隔墙板的直接生产成本是700‑800元/ 立方米，而本发明中的直接生产成本是300元/立方米以下，大大降低了生产成本。

[0056] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。