淺述尾礦生產多孔陶瓷的研究及應用

姚青山

佛山眾陶聯供應鏈服務有限公司 佛山禪城 528000

隨著我國經濟的快速發展，礦產的大規模開發使用，導致大量的尾礦產生，工業尾礦的產生，一方面會占用大量的堆放場地，另一方面會造成環境污染。近年來，我國對節能環保的要求越來越嚴格，企業環保意識也逐漸加強，因此尾礦生產的多孔陶瓷具有廣闊的市場前景，本文就從尾礦用于生產多孔陶瓷工藝、性能及應用方面進行闡述。

1 、多孔陶瓷生產的方法及原理

多孔陶瓷是一種內部多氣孔材料，具有耐高溫、保溫及隔音的特性。工業尾礦作為主要原料，按照配方要求添加一定量的碳酸鈉、碳化硅等產生氣體的物質，經過破碎、研磨、混料、布料、成型、高溫燒成、切割等工序生產而成。

多孔陶瓷原料放入定型的裝置中，再進入窯爐，當溫度達到 900℃左右時，Na2O -Al2O3- SiO2等進入熔融狀態而產生玻璃相，隨著溫度的不斷提高，玻璃相熔融液態越來越多，同時，在熔融過程中，原料中的多孔劑（以碳化硅和碳酸鈣為例）氧化反應，生成氣體，其反應方程式如下：S i C+2 O2=S i O2+C O2或者CaCO3=CaO+CO2，隨著燒成溫度不斷升高，CO2不斷生成，產生的CO2越來越多，無法溶解玻璃相液態中的氣體，以氣泡形式產生，存留于玻璃相的液態中；由于玻璃相的液態具有高粘度，氣體很難完全排出去，就算有部分氣體往外排，但是排氣速度緩慢，導致大量氣體滯留在玻璃相液態中，出現玻璃相鼓起的現象，經過冷卻后，生產出了多孔陶瓷。

2 、尾礦生產多孔陶瓷的工藝

目前，多孔陶瓷主要集中在 Na2SiO3·CaSiO3體系中，因而多孔陶瓷在很大范圍可以利用尾礦，這也就成為多孔陶瓷利用固體廢棄物的優勢。由于多孔原理是多孔劑產生的氣體在液相中膨脹，在陶瓷坯體內部形成孔狀結構。陶瓷坯體的玻璃液相與氣孔的大小及多少、多孔陶瓷內部組成與燒成溫度曲線就成為多孔陶瓷研究的關鍵。

當一種廢尾礦不能完全滿足多孔陶瓷配方設計的要求時，就需要多種原料按比例組成滿足生產多孔陶瓷的工藝要求，多孔陶瓷在燒成過程中，從玻璃相形成角度，多孔陶瓷可以是原料在高溫下燒成產生低共熔的液相，也可以利用尾礦中本身的玻璃相，如陶瓷磚加工廢料、玻璃廢料等均有大量的玻璃相，而玻璃相高溫粘度對多孔陶瓷生產工藝及孔狀結構具有直接的影響。

目前技術研發人員對當地的固體廢棄物（如礦物尾礦、建筑垃圾等）生產多孔陶瓷進行了大量的研究及應用，探究基礎配料成分、質量配比、多孔劑選擇、燒成曲線等對多孔陶瓷性能影響的研究，經過資料查詢，在我國利用尾礦制造多孔陶瓷處于先進水平，具備能夠生產不同致密度、不同性能和不同應用場地的產品品類。

3 、多孔陶瓷的性能及應用

多孔陶瓷磚用于建筑材料性能優越，為多孔陶瓷發揮最佳的性能，多孔陶瓷產品達到如下要求：其一是多孔材料的孔徑要適當且要多；其二是孔徑大小及分布要均勻；其三是孔的占比率越大越好。要獲得以上指標，技術工程師需要通過配方的設計、燒成溫度曲線的設定、高溫保溫時間的設定等方面才能獲得最佳的多孔陶瓷材料。其尾礦生產多孔陶瓷具備如下優點：

1）綠色環保性能：其生產原料可采用鋰尾礦、建筑垃圾等廢棄固體物，減少了工業廢棄物的堆存，實現資源的可循環利用，將廢棄資源循環應用產生經濟效益，符合國家提出的綠色環保要求。

2）節能保溫性能：多孔陶瓷的導熱系數低，具有隔熱保溫的作用。

3）防火性能：多孔陶瓷產品與其他材料相比，具備明顯的防火優勢，安全性高。

4）隔音性能：多孔陶瓷內部孔徑及形狀結構復雜，氣孔率高，阻礙聲音的傳遞，具有良好的防噪音作用。

5）耐化學腐蝕性能：多孔陶瓷具有耐久經用，且具有無毒、無放射性、不腐蝕其他物質的性能。

4 、結語

根據我國工業的發展要求，在尾礦循環應用方面應該加大力度研究，研究及設計尾礦循環應用的生產工藝，變廢為寶，從而解決尾礦造成的環境污染等問題，為我國的工業制造可持續發展奠定基礎。