发泡陶瓷的制备方法及发泡陶瓷与流程

本发明涉及发泡陶瓷技术领域，具体涉及一种发泡陶瓷的制备方法及发泡陶瓷。

背景技术：

发泡陶瓷是一种新型的陶瓷材料，其原料采用废弃物，有利于绿色环保的发展，且发泡陶瓷为高闭气孔率的陶瓷材料，具有轻质、隔热隔音的特点受到欢迎，应用广泛。然而，相关技术中，发泡陶瓷气泡大小不均或气泡过多时，会导致其抗压强度下降，因此，如何提高发泡陶瓷的强度成为需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种能够提高强度的发泡陶瓷的制备方法及一种发泡陶瓷。

一方面，本发明实施例提供的一种发泡陶瓷的制备方法，所述发泡陶瓷的制备方法包括提供发泡陶瓷的原料；将所述原料混合均匀，形成第一混合料；对所述第一混合料进行造粒，形成第一粉料；在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第一粉料与所述发泡剂混合均匀，形成第二混合料；烧结所述第二混合料，形成所述发泡陶瓷。

其中，所述第一粉料包括若干第二颗粒，所述在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第一粉料与所述发泡剂混合均匀，形成第二混合料，包括在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第一粉料与所述发泡剂混合均匀，使所述发泡剂粘附于所述第二颗粒的外表层，以形成粉料混合颗粒；将所述粉料混合颗粒混合形成第二混合料。

其中，所述发泡剂包括若干发泡颗粒，所述发泡颗粒的粒径小于所述第二颗粒的粒径；所述在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第一粉料与所述发泡剂混合均匀，使所述发泡剂粘附于所述第二颗粒的外表层，以形成粉料混合颗粒，包括在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第二颗粒和所述发泡颗粒混合均匀，以使每个所述第二颗粒的外表面上粘附多个所述发泡颗粒。

其中，所述第一粉料还包括粘接于所述第二颗粒外表面的粘接剂；所述在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第一粉料与所述发泡剂混合均匀，使所述发泡剂粘附于所述第二颗粒的外表层，以形成粉料混合颗粒；还包括所述在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第二颗粒和所述发泡颗粒混合均匀，使所述发泡颗粒粘附于所述第二颗粒的外表层上的所述粘接剂，以形成粉料混合颗粒。

其中，所述在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第二颗粒和所述发泡颗粒混合均匀，以使每个所述第二颗粒的外表面上粘附多个所述发泡颗粒，包括通过滚筒将若干所述第二颗粒与若干所述发泡颗粒混合均匀，形成所述第二混合料。

其中，所述对所述第一混合料进行造粒，形成第一粉料，包括通过喷雾干燥造粒法对所述第一混合料进行造粒，形成第一粉料，使所述第一粉料的粒径小于或等于0.83mm。

其中，所述原料包括尾矿，所述尾矿的含量占所述原料的50％-90％；所述发泡剂的含量为所述原料的0.1％-5％，所述发泡剂的组成成份包括碳化硅、碳粉、碳酸镁、碳酸锂中的一种或多种。

其中，所述烧结所述第二混合料，形成所述发泡陶瓷，包括将所述第二混合料进行铺料。

其中，所述烧结所述第二混合料，形成所述发泡陶瓷，还包括在烧结温度下烧结所述第二混合料，使所述第二混合料熔融，使所述发泡剂产生气体并在所述第二混合料内形成气孔，所述烧结温度为1140℃～1200℃。

另一方面，本发明实施例还提供了一种发泡陶瓷，所述发泡陶瓷通过所述的发泡陶瓷的制备方法制成。

通过将发泡剂与造粒后的第一粉料进行混合，发泡剂存在于第一粉料的颗粒上或第一粉料的颗粒与颗粒之间，而第一粉料的颗粒的粒径大于第一混合料中颗粒的粒径，因此，在烧结发泡陶瓷的过程中，发泡剂在第一粉料的颗粒与颗粒之间产生气泡，而在第一粉料的颗粒内部形成的气泡较少。最终形成的发泡陶瓷的内部具有气泡保证发泡陶瓷的轻质化，而在孔壁上的气泡减少，能够增加发泡陶瓷的受力面积，提高抗压强度。此外，通过改变发泡剂添加顺序增强发泡陶瓷强度的方式中未改变发泡陶瓷的成分组成，能够保证发泡陶瓷的低物料成本且工艺简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的发泡陶瓷的制备方法的流程示意图；

图2为第一混合料的颗粒的示意图；

图3为第一粉料的颗粒的示意图；

图4为第一粉料的颗粒与发泡剂形成粉料混合颗粒的示意图；

图5为本发明实施例二提供的发泡陶瓷的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为更清楚地阐述本发明的内容，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

请参照图1，图1为本发明实施例一提供的发泡陶瓷的制备方法的流程示意图。发泡陶瓷的制备方法包括以下步骤：

110：提供发泡陶瓷的原料。

其中，发泡陶瓷的原料可以是陶土尾矿、陶瓷碎片、河道淤泥、工业废渣、石英、粘土等中的一种或多种。在一些实施方式中，发泡陶瓷的原料还可以包括增强剂用于弥补原料的塑性差或改善发泡陶瓷制品的强度。其中，添加增强剂的含量可以以原料的4％～15％的占比进行添加，增强剂可以是膨润土、无机纤维等。发泡陶瓷的原料中还可以包括分散剂用于增加颗粒之间的排斥力。其中，添加分散剂的含量可以以原料的0.1％～1％的占比进行添加，分散剂可以是氯化钠、硅酸钠、二乙酸钠、聚丙烯酰胺等。发泡陶瓷制备过程中为降低烧结温度，扩大烧成范围，发泡陶瓷的原料中还可以包括助烧剂用于形成少量液相，促进烧结。其中，添加助烧剂的含量可以以原料的5％-30％的占比进行添加，助烧剂可以是氧化镁、氧化钙等。当然，在其他实施方式中，发泡陶瓷的原料中还可以包括悬浮稳定剂、黏结剂等。

请参照图1和图2所示，图2为第一混合料的部分第一颗粒10的示意图。

120：将所述原料混合均匀，形成第一混合料。

具体的，第一混合料具有若干第一颗粒10。将原料混合均匀，形成第一混合料是指将发泡陶瓷原料不同组分按照配方比例进行混合，形成第一混合料。

一实施方式中，按照重量含量百分数对陶瓷原料进行配料。具体的，罗源红尾矿50wt％～65wt％，钢厂水渣30wt％～35wt％，粘土3wt％～10wt％，粘结剂0.1wt％～3wt％。

另一实施方式中，原料及原料的配方比例可以为65-85wt％的尾矿、10-30wt％的长石和3-10wt％的助熔剂。其中，尾矿可以是二氧化硅含量在60wt％以上的铁矿尾矿、石英尾矿、蓝晶石尾矿、铝矾土尾矿中的至少一种。

其中，将原料混合均匀的方式可以是将按照配方比例进行混合后的原料进行破碎。具体的，用破碎机对混合后的原料进行破碎，使大块原料变小。过目筛，将整体粒度控制在一定的范围，得到粒度在在一定的范围的第一混合料。在一些实施方式中，还可以对破碎后的原料进行球磨。具体的，将破碎后的原料加入到球磨机内，按照一定球磨工艺进行球磨粉碎，达到均化和细化原料的目的。其中，球磨的时间可以是5小时～10小时。一实施方式中，采用湿法球磨进行球磨粉碎，即在球磨过程中加入一定量的水将破碎后的原料磨成粉磨成浆体。可以理解的，球磨后的第一混合料为各组分均匀的液体浆料。湿法球磨没有粉尘飞场且噪音较小。当然，在其他实施方式中，也可以采用干法球磨的方式进行球磨，球磨后的第一混合料可以是粉料。

请参照图1和图3所示，图3为第一粉料的部分第二颗粒40的示意图。

130：对所述第一混合料进行造粒，形成第一粉料。

具体的，第一粉料具有若干第二颗粒40；第一颗粒10的粒径小于或等于第二颗粒40的粒径。对第一混合料进行造粒是指将破碎后或球磨后的粉料或浆料，经过干燥、加胶黏剂，制成流动性好的第一粉料，第二颗粒40的粒径较大。其中，第一颗粒10的粒径大致为10μm～50μm，第二颗粒40的粒径大致为0.1mm。通过胶黏剂可以将若干第一颗粒10胶黏为多个第二颗粒40。图3所示各第一颗粒10之间为胶黏剂。其中，第一颗粒10的数量多于第二颗粒40的数量。第一颗粒10的粒径小于第二颗粒40的粒径。其中，造粒的方法可以是压缩造粒法、破碎造粒法、喷雾干燥造粒法，挤压造粒法、凝聚造粒法、流化喷雾造粒等。

140：在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第一粉料与所述发泡剂混合均匀，形成第二混合料。

具体的，在第一粉料中加入发泡剂可以是加入液体发泡剂或固体发泡剂。发泡剂是发泡陶瓷能够形成气孔的原因。可以理解的，发泡剂具有较高的表面活性，能够降低液体的表面张力，在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡。举例而言，发泡剂可以是碳化硅、碳粉、碳酸镁、碳酸锂中的一种或多种。发泡剂的含量为原料的0.1％-5％。

请参照图1和图4所示，图4为第二颗粒与发泡剂形成粉料混合颗粒的示意图。一实施方式中，发泡剂为固体发泡剂。将第一粉料与发泡剂混合均匀为第一粉料与固体发泡剂混合，形成的第二混合料为粉料。

在另一实施方式中，发泡剂为液体发泡剂。将第一粉料与发泡剂混合均匀为第一粉料与液体的混合，形成的第二混合料为固液混合料。第一粉料与发泡剂混合均匀的方式可以是在第一粉料中加入液体发泡剂，通过搅拌进行混合。当然，在其他实施方式中，也可以是在液体发泡剂中加入第一粉料的方式混合。

150：烧结所述第二混合料，形成所述发泡陶瓷。

其中，烧成过程中，第二混合料的熔融伴随着发泡剂的气体挥发，当熔体内的气体溶解饱和后，封闭在熔体中的气体开始膨胀，再随着烧成温度的降低，气体无法冲破高粘度的熔体而封闭在熔体内，形成多个独立的闭气孔，从而得到高闭气孔率、轻质的发泡陶瓷材料。其中，烧结的方式可以是放电等离子烧结、微波烧结、反应烧结等。

通过将发泡剂与造粒后的第一粉料进行混合，发泡剂存在于第一粉料的颗粒上或第一粉料的颗粒与颗粒之间，而第一粉料的颗粒的粒径大于第一混合料中颗粒的粒径，因此，在烧结发泡陶瓷的过程中，发泡剂在第一粉料的颗粒与颗粒之间产生气泡，而在第一粉料的颗粒内部形成的气泡较少。最终形成的发泡陶瓷的内部具有气泡保证发泡陶瓷的轻质化，而在孔壁上的气泡减少，能够增加发泡陶瓷的受力面积，提高抗压强度。此外，通过改变发泡剂添加顺序增强发泡陶瓷强度的方式中未改变发泡陶瓷的成分组成，能够保证发泡陶瓷的低物料成本且工艺简单。

请参照图4和图5所示，图5为本发明实施例二提供的发泡陶瓷的制备方法的流程示意图。发泡陶瓷的制备方法包括以下步骤：

210：提供发泡陶瓷的原料。

具体的该步骤可以参考上述实施例中的步骤110，在此不再赘述。

220：通过球磨工艺将所述原料混合均匀，形成第一混合料。

具体的该步骤可以参考上述实施例中的步骤120，在此不再赘述。

230：通过喷雾干燥造粒法对所述第一混合料进行造粒，形成第一粉料。

具体的，第一粉料具有若干第二颗粒40，第二颗粒的粒径小于或等于0.83mm。喷雾干燥造粒法的造粒速度较快，系统可密闭连续操作，环境污染小，适合于大规模生产。

240：所述第一粉料包括若干第二颗粒，在所述第一粉料中加入发泡剂，将所述第一粉料与所述发泡剂混合均匀，使所述发泡剂粘附于若干所述第二颗粒的外表层，以形成粉料混合颗粒。

在一种实施方式中，发泡剂为固体发泡剂，发泡剂包括若干发泡颗粒30，发泡颗粒30的粒径小于第二颗粒40的粒径。步骤240可以理解为：

在第一粉料中加入发泡剂，将第二颗粒40和发泡颗粒30混合均匀，以使每个第二颗粒40的外表面上粘附多个发泡颗粒30。

具体的，可以通过滚筒将若干第二颗粒40与若干发泡颗粒30混合均匀，形成第二混合料。

通过在每个第二颗粒40的外表面上粘附多个发泡颗粒30，使得在发泡陶瓷烧结后，多个发泡颗粒30在若干第二颗粒40之间形成多个气泡，有利于发泡陶瓷的轻质化。此外，由于发泡剂未经过破碎或球磨，发泡剂颗粒较大且在第二颗粒40上分布均匀，使得烧结形成的发泡陶瓷的气泡较大且均匀，能够保证发泡陶瓷的轻质化和均匀性。

在另一种实施方式中，第一粉料还包括粘接于第二颗粒40外表面的粘接剂。

步骤240可以理解为：

在第一粉料中加入发泡剂，将第二颗粒40和发泡颗粒30混合均匀，使发泡颗粒30粘附于第二颗粒40的外表层上的粘接剂，以形成粉料混合颗粒。

可选的，粘接剂可以是在造粒的过程中加入的用于保证发泡陶瓷良好的成型性和坯体的机械强度加入的胶黏剂。胶黏剂可以是聚乙烯醇水溶液、石蜡、酚醛清漆、亚硫酸纸浆废液等任意一种或多种。造粒过程中加入的粘接剂可以用于使第一混合料的第一颗粒10粘结形成第一粉料的第二颗粒40；同时，该粘结剂能够使发泡剂粘附于第二颗粒40的外表面，从而使得发泡剂与第一粉料混合均匀。当然，在其他实施例中，粘接剂还可以是在造粒后与发泡剂一同加入的粘接剂。其中，第二颗粒40的外表层上具有粘接剂，使发泡颗粒30通过粘接剂粘附于第二颗粒40的外表层上。

250：将所述第二混合料进行铺料，在烧结温度下烧结所述第二混合料，使所述第二混合料熔融，使所述发泡剂产生气体并在所述第二混合料内形成气孔，所述烧结温度为1140℃～1200℃。

具体的，将第二混合料放置在防火匣内，将防火匣放入窑炉。其中烧结温度为烧结的最高温度。

在一种实施方式中，烧成曲线为从室温到1000℃，采用700～800℃/h的升温速率，从1000℃到烧成温度，采用400～550℃/h的升温速率；在烧成温度保温1～1.5h；从烧成温度到600℃，采用500～800℃/h的降温速率；从600℃到室温，采用300～500℃/h的降温速率。

通过将发泡剂粘附于第二颗粒40的外表层，使得发泡剂在烧结时形成的气泡位于若干第二颗粒40与第二颗粒40之间，从而成型的发泡陶瓷的孔壁内无小气泡，进而提高孔壁的强度。

在另一种实施例中，烧结第二混合料，形成发泡陶瓷后还包括对烧结后的发泡陶瓷进行冷加工，以形成预设形状的发泡陶瓷。

此外，本发明还提供一种发泡陶瓷，发泡陶瓷通过上述任一实施例的发泡陶瓷的制备方法制成。

本发明实施例的模块或单元可以根据实际需求组合或拆分。

以上是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。