长石-石英尾矿微波养护生产免烧陶瓷的工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用长石-石英尾矿微波养护生产免烧陶瓷的工艺。
技术背景
[0002]本免烧陶瓷是基于矿物聚合材料原理而制备的一种陶瓷。矿物聚合材料(Geopolymer)是一种新型的无机非金属聚合材料，这种材料多以天然的招娃酸盐矿物或工业固体废物为主要原料，配以煅烧高岭土和碱激发剂，在20?120°C的养护温度下成型硬化，是一类由铝硅酸盐凝胶成分粘接的化学键陶瓷材料。由铝硅酸盐凝胶相形成的基体相，其化学组成与沸石相近，物理形态上呈三维网络结构，将未溶解的固体颗粒胶结为坚硬块体，是材料获得良好力学性能和化学稳定性的结构基础。本发明不需加入水泥，相对于加气混凝土和泡沫混凝土，减少了水泥的应用。同时，矿物聚合材料的养护方式主要以空气加热养护为主，其养护周期长，成本高，不易实施推广。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种利用长石-石英尾矿生产免烧陶瓷的方法。该方法设计合理，工艺流程简单，无“三废”排放，原料来源广泛，成本低廉。
[0004]本发明的另一个目的在于用微波养护代替传统的空气加热养护方式，该方式养护周期短，能耗低，便于实施推广。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0006]这种利用长石-石英尾矿微波养护生产免烧陶瓷材料的工艺，包括下述步骤:
[0007](I)原料处理步骤:将60?80重量％的长石-石英尾矿与20?40重量％的锻烧高岭土混磨后作为固相物料；将32?39重量％的工业片碱、45?55重量％的水玻璃和13?16重量％的水混合均匀作为液相物料；
[0008](2)配料混合步骤:将步骤(I)中混合好的固相物料和液相物料按照2.0?3.0重量比置于搅拌器中搅拌5?10分钟后，即制得混合浆料；
[0009](3)浇注成型步骤:将步骤(2)所得浆料直接浇注入固定模具模压成型，成型压力3-8MPa，成型后静置3?5小时后脱模；
[0010](4)微波养护步骤:将步骤(3)所得固体样品转移到微波干燥器中，在微波频率为2450 ± 50MHz条件下养护40?120分钟，即制得免烧陶瓷材料。
[0011]在本发明中的原料处理步骤中，长石-石英尾矿为金属矿山花岗岩选矿的尾矿，去除磁性矿物和暗色矿物后，其主要物相为钾长石、钠长石和石英。煅烧高岭土为高岭土在850°C下煅烧2?4小时的产物，主要物相为非晶态的铝硅酸盐。
[0012]在本发明中的原料处理步骤中，长石-石英尾矿和煅烧高岭土的粒度均为200目以下，即长石-石英尾矿和煅烧高岭土粒径均为0.074mm以下。
[0013]在本发明中的原料处理步骤中，水玻璃的模数(Na2O和3102的摩尔比)为2.2?
2.6，波美度为35?40° Be，其通用的分子式为Na20.nSi02，呈无色透明或半透明的粘稠状液体；工业片碱为工业级氢氧化钠；使用的水为普通自来水。
[0014]在本发明中的配料混合步骤中，长石-石英尾矿和煅烧高岭土为固相物料，将工业片碱加入到水中搅拌均匀后，再加入水玻璃搅拌均匀成为液相物料，混合后的液相物料pH彡14。然后将混合后的固相物料加入到液相物料中，混合5?10分钟。
[0015]在本发明中的配料混合步骤中，所述的固相物料是按照固液重量比为2.0?3.0加入上述的液相物料中。
[0016]在本发明中的微波养护步骤中，微波干燥器输出功率为600?800W，微波频率为2450±50MHz，养护时间为40?120分钟。
[0017]本发明的免烧陶瓷材料具有如下主要优点:
[0018]1、强度性能高。采用本发明的配方由长石-石英尾矿制备的免烧陶瓷材料，抗压强度可以达70?80MPa，破坏强度大于3KN，断裂模数大于45MPa，所制备的免烧陶瓷性能上远高于现有的陶瓷砖(GB/T 4100-2006)标准要求。
[0019]2、热震性稳定。将由长石-石英尾矿制备的免烧陶瓷材料按照陶瓷砖抗热震性测试方法(GB/T 3810.9-2006)测试其抗热震性，测试样品表面没有发生剥落现象，未出现裂纹，完全符合陶瓷热稳定性的要求。
[0020]3、抗冻性稳定。将由长石-石英尾矿制备的免烧陶瓷材料按照陶瓷砖抗冻性测试方法(GB/T 3810.12-2006)测试其抗冻性，测试样品表面完整，未出现剥落、裂纹等现象，完全符合陶瓷抗冻性的要求。
[0021]4、生产工艺简单，能耗低。由长石-石英尾矿制备的免烧陶瓷材料，其生产工艺流程为:原料处理一配料混合一浇注成型一微波养护一材料样品。材料微波养护频率为2450±50MHz，养护时间为40?120分钟，相对于养护箱的养护过程，大大减少了生产过程中的能耗。
[0022]5、原料来源广，成本低廉，利废量大。本发明的工艺方法其配料中长石-石英尾矿为工业矿山的尾矿，来源广泛，成本低廉，其用量高达60?80重量％，可以减少金属矿山尾矿的排放，便于在各地推广使用。
[0023]本发明工艺设计合理、工艺流程简单、无“三废”排放，符合高效节能和“清洁生产”的环保要求。采用本发明的方法制备的陶瓷与现有陶瓷材料的工艺相比，其主要改进之处是，以工业固体废弃物长石-石英尾矿代替了传统的粘土，从而大大减少了对粘土的消耗；与传统的免烧陶瓷相比减少了水泥的应用，从而使材料的生产成本有一定程度降低；同时，解决了矿山尾矿的长期堆存造成的环境问题。本发明原料来源广泛，工艺流程短，产品成本低，经济效益高，投资回收期短，便于实施推广。
【附图说明】
[0024]图1长石-石英尾矿微波养护生产免烧陶瓷的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，长石-石英尾矿与煅烧高岭土经混磨后得到固相物料。将工业片碱按一定的配合比在水中充分溶解后，与水玻璃进行混合搅拌，混合均匀后得到液相物料。将固相物料加入到液相物料中，经充分混合搅拌，即制得一种混合浆料，将该浆料注入模具中进行模压成型，压制成型后，经过一定时间后脱模，样品经微波养护，即制得免烧建筑陶瓷材料制品。
[0026]实施例1
[0027]长石-石英尾矿中主要物相含量组成为35.93重量%的钾长石、14.04重量％的钠长石和48.40%的石英；煅烧高岭土中主要成分含量为49.75重量％ S1jP 43.23重量％Al2O3;水玻璃模数为2.46，波美度为40° Be。固相物料中各组分的配比为