利用锂尾矿生产发泡陶瓷的研究

本次实验采用的主要原料来源于北方某厂生产过 程中产生 的 锂 矿 尾 矿 锂 尾 矿,并 添 加 高 岭 土 (陕 西 泾 阳)、长石(陕西商洛)、方 解 石(陕 西 商 洛)等 陶 瓷 原 料 设计配方。各原料的化学组成见表 1。
吸水率为0.54%、抗 压 强 度 为 4.87 MPa、导 热 系 数 为
表2 发泡陶瓷坯体配比(wt%)
锂尾矿
高岭土
长石
方解石
发泡剂
70
8
15
7
0.6~0.8
图1 保温陶瓷板的制备工艺流程图
3.3 工艺参数 料∶球∶水=1∶2∶0.45;泥 浆 细 度(250 目 筛 筛
余 )≤1.00% ;造 粒 料 含 水 量 ≤1.5% ;陈 腐 时 间 ≥24h; 烧 成 温 度 为 1180 ℃ ~1220 ℃ 。 3.4 样品表征
16.65
0.25
0.04
0.31
0.01
8.85
2.97
0.28
方解石
1.82
0.58
0.22
0.02
50.86
3.17
0.21
0.29
42.92
由上表可以看出 锂 尾 矿 成 分 类 似 长 石 类 原 料,碱 金 属 氧 化 物 含 量 相 对 较 高 ,烧 失 较 大 ,有 利 于 制 备 发 泡 陶瓷。
* 作者简介:吴冀(1963-),本科,工程师;主要从事陶瓷釉料及钢铁固废循环利用等研究。
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陶 瓷 Ceramics
( 研 究 与 开 发 ) 2021 年 06 月
其中堆放或填埋既占用了耕地,又污染了环境。因此, 0.094W/(m·K)的保温陶瓷 材 料。 杨 航 等 以 [4] 铁 尾
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利用锂尾矿生产发泡陶瓷的研究*
吴 冀1 成智文2 卢庆阳2
(1 唐山庄信科技有限公司 河北 唐山 063000)(2 咸阳陶瓷研究设计院有限公司 陕西 咸阳 712000)
摘 要 笔者主要介绍了以锂尾矿为主要原料(尾矿 利 用 率 ≥70%),并 添 加 一 部 分 陶 瓷 原 料,通 过 原 料 处 理、球 磨 制 浆、 造粒、烧成、切割等工序,研究开发出一种导热系数低、强度高、容重小、尺寸可调、与建筑体 同 寿 命 的 新 型 无 机 建 筑 保 温 材 料 。 锂 尾 矿 基 隔 热 保 温 板 固 废 含 量 高 、隔 热 保 温 性 能 优 异 且 质 轻 ,是 一 种 具 有 广 阔 市 场 前 景 的 新 型 建 筑 保 温 材 料 。 关键词 锂尾矿 发泡剂 发泡陶瓷 体积密度 导热系数 中图分类号:TQ174.4 文献标识码:A 文章编号:1002-2872(2021)06-0017-04 ResearchonProducingCeramicInsulationBoardfrom Lithium MineTailings WUJi1,CHENGZhiwen2,LU Qingyang2(1TangshanZhuangxinTechnologyCo.,Ltd.HebeiTangshan,063000,China)(2 XianyangResearch & DesignInstituteofCeramicsCo.,Ltd.ShaanxiXianyang,712000,China) Abstract:Thisarticlemainlyintroducestheuseoflithiumtailingsasthemainraw material(tailingutilizationrate≥70%), andaddingapartofceramicraw materials,throughraw materialprocessing,ballmillpulping,granulation,firing,cutting andotherprocesses,researchanddevelopmentofalowthermalconductivitycoefficient,Anewtypeofinorganicbuilding insulation materialwithhighstrength,smallbulkdensity,adjustablesize,andthesamelifespanasthebuildingbody. Lithium oretailings-basedthermalinsulationboardhashighsolidwastecontent,excellentthermalinsulationperformance andlightweight.Itisanewtypeofbuildingthermalinsulation materialwithbroad marketprospects. Keywords:lithiumtailings;blowingagent;cellularceramic;bulkdensity;thermalconductivity;
从建筑节能、工业尾矿利用的角度出发,开发兼具良好 矿和 废 石 为 主 要 原 料,于 1160 ℃ 烧 结 制 备 了 吸 水 率
的保温隔热、节能、隔音、防火、与建筑体同寿命等多功 为 0.48%、抗 压 强 度 为 2.20 MPa、导 热 系 数 为
能于一身的建筑陶瓷 保 温 材 料,可 替 代 现 有 的 建 筑 围 0.090W/(m·K)、防火等级为 A 级的保温陶瓷材料。
采用 湘 潭 湘 仪 仪 器 有 限 公 司 生 产 的 GKF-VIII 硅酸盐化学成分快速测定仪测定原料化学组成。使用 筛分法测试了 湿 磨 泥 浆 的 细 度。 通 过 Archimedes原 理测试了保温陶瓷板的吸水率和体积密度。采用北京
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增加,样品的体积密 度 减 小;当 成 孔 剂 加 入 量 一 定 时, 随 着 烧 成 温 度 的 提 高 ,样 品 的 体 积 密 度 减 小 。 因 此 ,本 研 究 中 发 泡 剂 最 佳 添 加 量 为 0.6% 左 右 。 4.3 烧成温度对发泡陶瓷性能的影响
陶瓷烧成是坯体 致 密 化 及 晶 粒 长 大 的 过 程,而 烧 成温度显著影响保温材料中的孔结构与孔径。图2为 同 一 配 比、相 同 放 大 倍 数,烧 成 温 度 在 1180 ℃ ~1 220 ℃ 。
表4 发泡剂加入量对产品性能的影响
发泡剂百分含量 (wt% )
1180 ℃
密 度 (g/cm3)
1200 ℃
1220 ℃
0.2
2.03
1.05
0.70
0.4
1.42
0.93
0.45
0.6
1.29
0.42
0.32
0.8
1.18
0.39
0.23
1.0
1.16
0.31
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.22
由 表 4 可 以 看 出 ,当 温 度 一 定 时 ,随 着 成 孔 剂 量 的
表1 原料化学成分(wt%)
原料名称 锂尾矿
SiO2 52.92
Al2O3 21.03
TFe2O3 2.31
TiO2 0.13
CaO 6.98
MgO 0.93
K2O 0.71
Na2O 0.32
烧失 15.02
高岭土
44.4
37.85
0.19
0.56
0.11
0.2
0.39
0.01
16.67
长石
70.26
2 实验原料
保 温 陶 瓷 板 节 能 、防 火 等 级 高 、高 强 度 、耐 腐 蚀 、与
建 筑 同 寿 命 且 具 有 保 温 隔 热 性 能,是 当 前 研 究 的 热 点 。 [1] 万云萍等[2]以建筑抛光泥为主要原料,于1230℃ 烧结制备了吸水率 为 0.41%(质 量 分 数)、抗 压 强 度 为 10.89MPa、导 热 系 数 为0.198 W/(m·K)的 保 温 陶 瓷 材料。罗淑芬等 以 [3] 陶土尾 矿 于 1160 ℃ 烧 结 制 备 了
当 泥 浆 细 度 变 粗 时 ,坯 体 中 产 生 的 玻 璃 相 量 不 足 , 坯 体 的 孔 隙 较 大 ,成 孔 剂 所 生 成 的 气 体 就 会 逸 出 ,从 而 使得坯体内形成的闭 口 气 孔 量 不 足,所 形 成 的 样 品 体 积密度较大,导热 系 数 也 随 之 增 大。 故 本 研 究 中 最 优 的 泥 浆 细 度 (250 目 筛 筛 余 )应 控 制 在 ≤1.00% 。 4.2 发泡剂对发泡陶瓷性能的影响
3 发泡陶瓷的制备
3.2 工艺流程 保温陶瓷板的制备工艺流程(见图1)包 括 称 重 混
料 、湿 磨 制 浆 、喷 雾 造 粒 、布 料 及 入 窑 烧 成 ,为 获 得 符 合 要 求 的 保 温 陶 瓷 板 ,需 对 工 艺 参 数 进 行 控 制 。
3.1 基础配比的确定 本研究 以 K2O-Al2O3 -SiO2 系 统 相 图 为 理 论
依据,通过查阅相关 资 料,分 别 采 用 锂 尾 矿 与 高 岭 土、 长 石 、方 解 石 等 陶 瓷 原 料 进 行 样 品 试 制 ,添 加 高 岭 土 改 善坯体可塑 性;添 加 长 石、方 解 石 以 降 低 产 品 烧 成 温 度;并外加 一 定 量 的 发 泡 剂 以 在 烧 成 时 形 成 闭 气 孔。 采用正交试验方法进行多组实验。分别考察不同的配 方对烧成温度范围、成 孔 性 能、体 积 密 度、产 品 强 度 的 影响,并寻找最佳 性 能 的 坯 体 配 比。 满 足 产 品 性 能 要 求的坯体配比如表2所示。
(a)烧 成 温 度 1180 ℃
(b)烧 成 温 度 1200 ℃
(c)烧 成 温 度 1220 ℃ 图2 不同烧成温度制备的保温陶瓷板的显微形貌
之间产品的扫描电镜图。在1180℃烧制出的产品的孔
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陶 瓷 Ceramics
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表3 泥浆细度对产品性能的影响
泥浆细度 (250 目 筛 筛 余 % )
样品体积密度 (g/cm3)
样品导热系数 (W/m·k)
≤1.0
0.22~0.53
0.043~0.082
≤3.0
0.43~0.86
0.074~0.181
≤5.0
0.71~1.06
0.162~0.204
由 表 3 可 以 看 出 ,在 成 孔 剂 的 加 入 量 、烧 成 温 度 相 同的情况下,泥 浆 的 细 度 越 细 小,产 品 的 烧 成 温 度 越 低 ,玻 璃 相 在 成 孔 剂 生 成 气 体 之 前 已 形 成 。
护墙外装饰有机保温材料。利用工业尾矿生产建筑陶
利用锂尾矿为主 要 原 料 制 备 保 温 陶 瓷 板,以 期 对
瓷保温材料既解决了 工 业 尾 矿 对 环 境 的 污 染,又 解 决 其进行综合利用,同时弥补相关领域的研究不足。
了建筑耗能过大的问 题,是 一 种 新 型 的 绿 色 建 筑 陶 瓷
保温材料产品。
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时代新天测控技 术 有 限 公 司 生 产 的 TPMBE-300 平 板导热仪测定了材料的导热系数。通过日本电子株式 会社制造的JSM-5610LV 型扫描电子显微镜 对 其 显 微结构进行了观测。
4 结果与讨论
要生产出合格的 发 泡 陶 瓷,对 泥 浆 细 度 要 进 行 严 格控制。我们用3种 不 同 细 度 的 泥 浆 制 备 原 料,并 进 行对比试验。 4.1 泥浆细度对产品性能的影响
生 产 发 泡 陶 瓷 保 温 材 料 ,目 前 的 成 孔 方 法 有 很 多 , 即 加 入 有 机 物 、微 珠 、经 过 物 质 间 反 应 产 生 气 体 形 成 孔 等。我们通过大量的 实 验,最 后 确 定 了 一 种 较 适 合 本 产 品 的 发 泡 剂 ,并 进 行 了 定 量 试 验 ,确 定 了 最 佳 的 加 入 量。发泡剂对试制样品的影响如表4所示。
前言
随着我国城市建 设 的 发 展,建 筑 耗 能 过 大 已 成 为
一个丞待解决的问 题。 目 前,国 内 用 于 保 温 功 能 的 建 筑围护墙外装饰保温 材 料 多 为 有 机 材 料,这 种 材 料 的 缺点是易吸水变 质、易 燃 烧、耐 久 性 差。 另 一 方 面,我 国 工 业 尾 矿 的 主 要 处 理 方 式 是 堆 放 、填 埋 和 综 合 利 用 ,