核壳结构复合发泡剂及其制备方法，以及花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃及其制备方法

本发明属于多孔陶瓷领域，具体涉及核壳结构复合发泡剂和轻质釉面微晶玻璃的制备方法。

背景技术：

1、花岗岩是一种资源丰富、分布广泛的岩石，主要由石英及长石等矿物组成。花岗岩由于品类繁多、式样丰富且硬度高、耐久度好，广泛用于建筑装饰材料。花岗岩开采和加工过程中产生大量泥渣，泥渣长久堆积容易造成粉尘污染，并影响堆场周围的地表和地下水质。

2、目前花岗岩泥渣资源化主要集中于混凝土、微晶玻璃、精细陶瓷及回收矿物等领域（wang d, lu j, zhan j, et al. recent advances in the reutilization ofgranite waste in various fields[j]. journal of material science andtechnology research, 2021, 8: 30-40.），但绝大多数用于混凝土骨料，附加值较低，相关行业积极性不高。由于泥渣含有大量有色杂质，制约其规模化增值利用。发泡陶瓷作为多孔材料，具有隔音降噪，体积密度小，气孔率高等优异性能（姜葱葱,等.基于原位发泡工艺的固废基发泡陶瓷研究进展[j/ol].硅酸盐学报:1-17 [2022-09- 19].）。花岗岩泥渣含有sio2和al2o3，可作为发泡陶瓷主要原料，含有的碱土金属氧化物可作为助溶剂，促进发泡，使发泡过程更加便捷。专利cn106187134a公开了一种基于花岗岩废渣的发泡轻质墙体材料，利用花岗岩作为辅助材料，与黏土混合烧结，制备发泡材料，但花岗岩废渣利用率低，产品性能较差，难于推广应用。

技术实现思路

1、本发明向花岗岩泥渣中添加核壳结构的复合发泡剂，采用分步烧结技术，先低温致密烧结，再高温釉烧发泡，制备出花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃。

2、本发明提出核壳结构复合发泡剂及其制备方法，以及花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃及其制备方法。

3、一种核壳结构复合发泡剂，以单质硅为核，以氮化硅或碳化硅为壳层，所述复合发泡剂颗粒尺寸在1～10，所述壳层厚度为0.1～0.5。

4、一种核壳结构复合发泡剂的制备方法，所述硅微粉在氨气与氩气或甲烷与氩气混合气氛中热处理，热处理的温度范围为800～1000 ℃，热处理时间为1～30 min；分别制备出氮化硅或碳化硅包覆硅颗粒的核壳结构复合发泡剂。

5、一种花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：

6、步骤1：将所述核壳结构复合发泡剂与花岗岩泥渣混合，压力成型，得到素坯；

7、步骤2：将所述素坯在1050～1200 ℃恒温烧制2 h，进行低温致密烧结；

8、步骤3：将所述致密烧结后的素坯在1250～1300 ℃恒温烧制1～30 min，进行高温釉烧发泡，制得轻质釉面微晶玻璃。

9、作为优选的，所述硅微粉的颗粒尺寸为1～10 。

10、作为优选的，所述核壳结构复合发泡剂的用量为花岗岩泥渣质量的0.5～5%。

11、花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃的气孔尺寸在0.5～2.5 mm。

12、花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃可用在建筑装饰材料。

13、在较低烧结温度下，泥渣中长石熔化，形成液态玻璃相，促进素坯致密烧结。烧结过程中，核壳结构复合发泡剂的壳层氮化硅或碳化硅氧化，生成的二氧化硅溶入液态玻璃相，生成的氮气或二氧化碳在玻璃相中形成气泡核。在较高烧结温度下，素坯中长石继续熔化，泥渣中石英逐渐溶于玻璃相，表面形成釉层。此时，复合发泡剂中硅颗粒缓慢氧化，释放一氧化硅气体，促进玻璃相中气泡核长大，获得气孔大小均匀，尺寸可控的轻质釉面微晶玻璃。

14、本发明提供的核壳结构复合发泡剂及其制备方法，以及花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃及其制备方法，其有益效果主要体现在：

15、（1）本发明使用花岗岩泥渣为原料，除了复合发泡剂之外，无其他外加剂，大幅提高花岗岩泥渣利用率。同时，核壳结构复合发泡剂中壳层的氮化硅或碳化硅与核的硅颗粒，分别作为低温致密烧结和高温釉烧的发泡剂，有利于减少发泡剂使用量。

16、（2）本发明采用分步烧结发泡技术，制备出的轻质釉面微晶玻璃气孔均匀可控、性能优异。

17、综上所述，此发明可大幅度提高花岗岩泥渣利用率和附加值；另外，采用复合发泡剂和分步烧结方法不仅耗能低，而且制备出的轻质釉面微晶玻璃气孔均匀可控、性能优异，可用于高档建筑装饰材料。

技术特征：

1.一种核壳结构复合发泡剂，其特征在于，以单质硅为核，以氮化硅或碳化硅为壳层，所述复合发泡剂颗粒尺寸在1～10 mm，所述壳层厚度为0.1～0.5。

2.一种核壳结构复合发泡剂的制备方法，其特征在于，硅微粉在氨气与氩气或甲烷与氩气混合气氛中热处理，热处理的温度范围为800～1000 ℃，热处理时间为1～30 min，分别制备出氮化硅或碳化硅包覆硅颗粒的核壳结构复合发泡剂。

3.一种花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述核壳结构复合发泡剂的用量为花岗岩泥渣质量的0.5～5%。

5.根据权利要求3所述的方法得到的花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃，其特征在于，所述花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃的气孔尺寸在0.5～2.5 mm。

技术总结
本发明核壳结构复合发泡剂及其制备方法，以及花岗岩泥渣轻质釉面微晶玻璃及其制备方法。本发明用硅微粉在氨气与氩气或甲烷与氩气混合气氛中热处理，得到复合发泡剂；将所述复合发泡剂与花岗岩泥渣混合，压力成型，得到素坯；再进行低温致密烧结和进行高温釉烧发泡，制得轻质釉面微晶玻璃。本发明可大幅度提高花岗岩泥渣利用率和附加值；另外，采用复合发泡剂和分步烧结方法不仅耗能低，而且制备出轻质釉面微晶玻璃气孔均匀可控、性能优异，有望用于高档建筑装饰材料。

技术研发人员：刘长有,卢金山,周剑
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12