一種錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建材及裝飾領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在我國錳工業(yè)的制造過程主要是以電解錳為主，隨著我國錳工業(yè)的發(fā)展，錳礦渣的排放量很大。全國各地對錳礦渣的處理主要還是以渣場堆存為主，大量的電解錳礦渣堆積，侵占土地，污染環(huán)境，造成公害。本發(fā)明從環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用為目的，解決其占用大量土地、污染環(huán)境等問題，同時(shí)達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境，變廢為寶，創(chuàng)造更高經(jīng)濟(jì)效益為目的，不僅可以改善錳礦渣對環(huán)境的污染，而且形成對錳礦渣的循環(huán)再利用，既解決對錳礦渣的處理又創(chuàng)造了新型建筑材料。由于我國早年的錳工業(yè)制造遺留了大量錳礦渣，因?yàn)樯a(chǎn)錳礦渣陶瓷型材主原料成本很低幾乎為零，使得錳礦渣陶瓷型材的材料成本較低，在建材市場中錳礦渣陶瓷型材有很好的市場前景和優(yōu)勢。同時(shí)從根本上解決了錳礦渣對環(huán)境和人類健康的危害以及對生態(tài)平衡的破壞。錳礦渣資源化利用具有較大社會(huì)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]目前市場上尚無利用錳礦渣生產(chǎn)錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材的報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材及其制備方法，該方法錳礦渣利用量大、工藝過程簡單、無二次污染，實(shí)現(xiàn)了錳礦渣的資源化利用;且本發(fā)明加入了稀土元素使發(fā)泡陶瓷強(qiáng)度更硬，韌性更好，發(fā)泡的大小更均勻，泡壁更薄，重量更輕提升了發(fā)泡陶瓷的性能。
[0005]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材，其特征在于，所述的錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材各原料的組成重量比為:錳礦渣粉:稀土配方添加劑=30-85:15-35;所述稀土配方添加劑的組成重量比為:固廢材料粉劑:稀土粉劑=50-90: 10-60;所述固廢材料粉劑組成重量比為:CaCo3:S12:NaCO3:B2O3:K20=20-40:30-60:6-19:5-15:3-10；所述稀土粉劑組成重量比為:Y2O3:La2〇3: S1T12O3: Yb2〇3: Fe203=30_50: 40_60: 5_15: 3_10: 15_30。
[0006]優(yōu)選的，所述的錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材各原料的組成重量比為:錳礦渣粉:稀土配方添加劑=57: 25 ;所述稀土配方添加劑的組成重量比為:固廢材料粉劑:稀土粉劑=70:35 ；所述固廢材料粉劑組成重量比為:CaCo3: S12: Nara3: B2O3: K20=30:45:12:10:6；所述稀土粉齊丨」組成重量比為:Y2O3: La2O3: Sm2O3: Yb2O3: Fe203=40:50:10:6:22。
[0007]—種錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材的制備工藝，其特征在于，步驟如下:
(1)對錳礦渣初揀選后去掉表淺雜物或浮土，得到較凈的錳礦渣，再篩選出石塊或其它雜物;將篩選出的錳礦渣進(jìn)行多次粉碎后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行碾磨成錳礦渣粉；
(2)配制稀土配方添加劑，所述稀土配方添加劑的組成重量比為:固廢材料粉劑:稀土粉劑=50-90: 10-60 ；所述固廢材料粉劑組成重量比為:CaCo3: S12: NaCO3: B2O3: Κ20=20_40:30-60:6-19: 5-15: 3-10 ；所述稀土粉劑組成重量比為:Y2O3: La2O3: Sm2O3: Yb2O3: Fe203=30-50:40-60:5-15:3-10:15-30；
(3)將步驟(I)的錳礦渣粉按照一定的重量比加入步驟(2)配制好的稀土配方添加劑中；所述錳礦渣粉與稀土配方添加劑的重量比為:錳礦渣粉:稀土配方添加劑=30-85: 15-35;然后加水混合均勻，使其含水量為3-8%;
(4)再將步驟(3)中混和均勻的混合物進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行碾磨形成混和錳礦渣粉料；
(5)將步驟(4)中得到的混和錳礦渣粉料進(jìn)行陳腐置放;然后灌入定制型材的模具，進(jìn)壓制定型；
(6)將步驟(5)中灌注成型的錳礦渣粉料進(jìn)行干燥處理，錳礦渣粉料的型件的水份控制在0.02%-0.08%;
(7)然后將步驟(6)進(jìn)行干燥處理后的成型的錳礦渣粉料進(jìn)行燒結(jié)、冷卻、硬加工即得到錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材。
[0008]優(yōu)選的，所述的步驟(I)中將篩選出的錳礦渣進(jìn)行2-4次粉碎后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行碾磨成錳礦渣粉，所述錳礦渣粉的目數(shù)為50-120目。
[0009]優(yōu)選的，所述的步驟(4)中形成混和錳礦渣粉料為60-70目。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟(5)中混和錳礦渣粉料進(jìn)行陳腐置放的時(shí)間為24_48h。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟(5)中壓制定型的壓強(qiáng)為2-15MPa，壓制時(shí)間為l-8min。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟(6)中干燥處理采用隧道式干燥窯，干燥溫度為70_120°C，運(yùn)動(dòng)速度為0.5-2M/min，干燥時(shí)間為16_28h。
[0013]優(yōu)選的，所述燒結(jié)過程分為兩部分，即發(fā)泡孔成型階段和燒結(jié)階段;所述發(fā)泡孔成型階段是將溫度升溫至300_850°C，保持40-100min，升溫速率為2_6°C/min;所述燒結(jié)階段是將溫度升溫至900-1350°C，保持30-90min，升溫速率為2-6°C/min。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明錳礦渣利用量大、工藝過程簡單、無二次污染，實(shí)現(xiàn)了錳礦渣的資源化利用；且本發(fā)明加入了稀土元素使發(fā)泡陶瓷強(qiáng)度更硬，韌性更好，發(fā)泡的大小更均勻，泡壁更薄，重量更輕;本發(fā)明采用了新的鑄型工藝及燒結(jié)工藝改變了其金相圖結(jié)構(gòu)。
[0015]2、本發(fā)明錳礦渣的主要化學(xué)成分及含量為Al2O3:16-17%，S12:27-29%，Ca0:38-41%，MgO: 8-10%，MnO: 3.5-5%，F(xiàn)e2O3:0.05-0.08%，本發(fā)明加入的稀土氧化物可促進(jìn)錳礦渣材料中Al2O3與S12XaO等組分的化學(xué)反應(yīng)，由于稀土氧化物如Y2O3、La203、Sm203等是良好的表面活性物質(zhì)，可改善Al2O3復(fù)合材料的潤濕性能，降低陶瓷材料的熔點(diǎn)，易于形成低熔點(diǎn)液相，并通過顆粒之間的毛細(xì)管作用，促使顆粒間的物質(zhì)向孔隙處填充，使陶瓷材料孔隙率降低，使得陶瓷材料密度提高;而且La2O3，F(xiàn)e2O3，CaO等相互反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生氣體，形成封閉的氣孔，因此可作為陶瓷型材的發(fā)泡劑。壓制成型的錳礦渣粉料在燒焙的過程中由于添加的稀土氧化物離子半徑相對鋁離子要大得多，很難與Al2O3形成固溶體，因此稀土主要存在于Al2O3陶瓷的晶界上.具有玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的稀土氧化物由于其體積較大，在結(jié)構(gòu)中自身迀移阻力大，并阻礙其他離子迀移，降低晶界迀移速率，抑制晶粒生長，有利于致密結(jié)構(gòu)的形成。摻入的稀土氧化物進(jìn)入晶界玻璃相，使玻璃相的強(qiáng)度得到提高，從而達(dá)到改善Al2O3陶瓷力學(xué)性能的目的，提高了材料的高溫?cái)嗔秧g性。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
[0019][實(shí)施例1]
本實(shí)施例錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材各原料的組成重量比為:錳礦渣粉:稀土配方添加劑=30: 35;所述稀土配方添加劑的組成重量比為:固廢材料粉劑:稀土粉劑=50: 60;所述固廢材料粉劑組成重量比為:CaCo3: S12: NaCO3: B2O3: K20=20:30: 19:5:3;所述稀土粉劑組成重量比為:Y2O3: La203: S1112O3: Yb203:Fe203=50:40:15:3:30。
[0020]本實(shí)施例錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材的制備方法為:先對錳礦渣初揀選后去掉表淺雜物或浮土，得到較凈的錳礦渣，再篩選出石塊或其它雜物;將篩選出的錳礦渣進(jìn)行2次粉碎后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行碾磨成錳礦渣粉，所述錳礦渣粉為50-120目；接著配制稀土配方添加劑;將錳礦渣粉與配制好的稀土配方添加劑加水混合均勻，所述錳礦渣粉與稀土配方添加劑的重量比為:錳礦渣粉:稀土配方添加劑=30: 35，所述混合物含水量為3%;再將混和均勻的混合物進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行碾磨形成混和錳礦渣粉料，所述混和錳礦渣粉料為60-70目；將碾磨好的混和錳礦渣粉料進(jìn)行陳腐置放24h后灌入定制型材的模具，進(jìn)壓制定型，壓制定型的壓強(qiáng)為2MPa，壓制時(shí)間為Imin;接著將壓制成型的錳礦渣粉料進(jìn)行干燥處理，使得錳礦渣粉料型件的水份含量為0.02%-0.08%，本實(shí)施例干燥處理采用隧道式干燥窯，干燥溫度為700C，運(yùn)動(dòng)速度為0.5 M/mi η，干燥時(shí)間為16h。接著將干燥處理后的成型的錳礦渣粉料在隧道式燒成窯發(fā)泡燒結(jié)成型，燒結(jié)過程分為兩部分，即發(fā)泡孔成型階段和燒結(jié)階段，所述發(fā)泡孔成型階段是將溫度升溫至300°C，保持10min，升溫速率為2°C/min;所述燒結(jié)階段是將溫度升溫至900°C，保持30min，升溫速率為2°C/min;然后進(jìn)入冷卻帶，冷卻帶采用的是緩沖冷卻方式對其進(jìn)行冷卻，以2°C/min降溫速率降溫;最后采用直線磨邊機(jī)及磨具對其進(jìn)行硬加工即得到錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材。
[0021][實(shí)施例2]
本實(shí)施例錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材各原料的組成重量比為:錳礦渣粉:稀土配方添加劑=85:15;所述稀土配方添加劑的組成重量比為:固廢材料粉劑:稀土粉劑=90:10;所述固廢材料粉劑組成重量比為:CaCo3:Si02:NaC03:B203:K20=40: 60:6: 15: 10;所述稀土粉劑組成重量比為:Y2O3: La203: S1112O3: Yb203:Fe203=30:60:5:10:15。
[0022]本實(shí)施例錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材的制備方法為:先對錳礦渣初揀選后去掉表淺雜物或浮土，得到較凈的錳礦渣，再篩選出石塊或其它雜物;篩選出的錳礦渣進(jìn)行4次粉碎后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行碾磨成錳礦渣粉，所述錳礦渣粉為50-120目；接著配制稀土配方添加劑；將錳礦渣粉與配制好的稀土配方添加劑加水混合均勻，所述錳礦渣粉與稀土配方添加劑的重量比為:錳礦渣粉:稀土配方添加劑=85:15，所述混合物含水量為8%;再將混和均勻的混合物進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行碾磨形成混和錳礦渣粉料，所述混和錳礦渣粉料為60-70目；將碾磨好的混和錳礦渣粉料進(jìn)行陳腐置放48h后灌入定制型材的模具，進(jìn)壓制定型，壓制定型的壓強(qiáng)為15MPa，壓制時(shí)間為8min;接著將壓制成型的錳礦渣粉料進(jìn)行干燥處理，使得錳礦渣粉料型件的水份含量為0.02%-0.08%，本實(shí)施例干燥處理采用隧道式干燥窯，干燥溫度為1200C，運(yùn)動(dòng)速度為2M/min，干燥時(shí)間為18h。接著將干燥處理后的成型的錳礦渣粉料在隧道式燒成窯發(fā)泡燒結(jié)成型，燒結(jié)過程分為兩部分，即發(fā)泡孔成型階段和燒結(jié)階段，所述發(fā)泡孔成型階段是將溫度升溫至850°C，保持40min，升溫速率為6°C/min;所述燒結(jié)階段是將溫度升溫至1350°C，保持30min，升溫速率為6°C/min;然后進(jìn)入冷卻帶，冷卻帶采用的是緩沖冷卻方式對其進(jìn)行冷卻，以8°C/min降溫速率降溫;最后采用直線磨邊機(jī)及磨具對其進(jìn)行硬加工即得到錳礦渣發(fā)泡稀土陶瓷型材。