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一种发泡陶瓷用复合发泡剂的研制与探究
作者:网站采编关键词:
摘要：1 引言 发泡陶瓷作为一种陶瓷新材料，早在90年代已在我国登上市场舞台，但由于其推广难度大，市场定位不明确等因素，很长时间不能产生规模经济效益，也制约着其技术研究及工业
1 引言
发泡陶瓷作为一种陶瓷新材料，早在90年代已在我国登上市场舞台，但由于其推广难度大，市场定位不明确等因素，很长时间不能产生规模经济效益，也制约着其技术研究及工业化发展。随着国家十三五、十四五规划对固体废弃物等综合利用及新材料的重视，发泡陶瓷行业自2017年以来出现井喷式发展。各厂家在发泡陶瓷这种性能优异，功能复合的新材料的目光吸引下，纷纷入场预备大施拳脚。
据业内人士不完全统计，我国大概有31家企业从事发泡陶瓷生产。受限于目前各厂家技术背景参差不齐，其产品质量及生产合格率堪忧。笔者从业内获知，这些发泡陶瓷厂家也大多数处于停工停产或半开半闭的状态。究其原因，能源成本高，成品率低是限制其发展主要问题。而对于提高其成品率和产品质量，发泡剂是一个非常重要的因素。本文通过多次实验论证，提供一种发泡效果比较稳定的发泡陶瓷复合发泡剂，希望能对行业生产有所帮助。
2 实验内容
2.1 实验原料
目前闭气孔发泡陶瓷主要发泡剂原料是磨料碳化硅及陶瓷砖切削磨抛过程中产生的含有磨料碳化硅的抛光废渣[1]。本实验主要选用磨料碳化硅厂的收尘微粉和处理池池泥（干）混合勾兑，辅以含铁赤泥，萤石等原料，以一定量配比为复合专用发泡剂。
实验碳化硅微粉选用开封某磨料厂碳化硅收尘粉2#，碳化硅池泥渣7#，其组分和粒度如表1和表2所示。
表1所用碳化硅的化学组成（wt%）名称 SiC F.C Fe2O3水分（%）2#碳化硅收尘粉 95.37 0.28 0.31 0.22 7#碳化硅处理池池泥90.93 0.33 0.37 3.47
表2所用碳化硅粒度分析（μm）序号 D3 D50 D94 2#碳化硅收尘粉 8.57 1.72 0.51 7#碳化硅处理池池泥 9.87 6.42 2.10
所用辅料为焦作某铝厂拜耳法赤泥，其化学成分如表3所示；萤石为信阳本地萤石矿浮选矿粉，CaF2含量≥40%，其他矿物成分为石英、黑云母、绢云母、方解石、角闪石成分也比较稳定。
表3辅料原料化学组成（wt%）名称SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O I.L赤泥20.32 18.22 40.86 2.11 6.46 0.01 0.10 2.06 10.03
2.2 实验过程
（1）将上述原料准备齐全后，按下面所示工艺流程操作：
图1工艺流程操作
（2）实验参数
实验发泡陶瓷基体配方材料选用科美工厂喷雾料基体配方TC-1#，其化学成分如表4所示。
表4发泡陶瓷基体材料化学成分（%）名称SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O I.L TC-1# 72.35 13.60 0.35 0.01 1.02 0.10 6.32 3.21 2.83
总质量按100份计算，取2#碳化硅粉15-25份，7#碳化硅池泥30-50份，碳化硅粉预混勾兑，备用，另赤泥15-40份，萤石粉20-30份，辅料每100g干法球磨时间5min，作为成品复合发泡剂。配合后的复合发泡剂，其掺量占发泡陶瓷基体材料TC-1#总质量的0.5%～3.0%。
按百分比质量分数1.5%带入TC-1#配方，烧成成品外观膨胀倍数适中，尺寸规整，闭气孔率大于90%，孔径均匀。其实际使用发泡温度范围在1050～1230℃，烧成时间为3-4h，电炉升温曲线如图2所示。
图2产品烧成升温曲线
2.3 探索性实验
通过查找相关文献资料，磨料碳化硅微粉是一种比较优异的泡沫陶瓷（玻璃）用发泡剂，但因其粒度越细价格越高，纯度越高，发生氧化反应的温度也越高。因此本文采用的是碳化硅厂的收尘尾粉，处理池泥等尾料，降低成本。
实验通过引入助氧化剂含高铁赤泥[2]，掺入一定量的萤石为稳泡剂。限定的实验条件下，调整2#碳化硅收尘粉与7#碳化硅池泥勾兑比例，稳定粒径中值D50，将干磨处理后的上述氧化剂，助泡剂，稳泡剂，按适当比例混匀，通过调整混合配比来优化复合发泡剂的配方成分。
根据实际烧成效果，发泡孔径均匀性，闭气孔率的表征来确认最佳配比。
3 实验结果与分析
3.1 碳化硅粒度对复合发泡剂发泡效果的影响
保持其它原料组成不变，改变碳化硅粉2#与7#的混合比例含量，使其粒径中值D50变动，当粒径D50中值大约稳定在2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0时，对其外观尺寸，孔径状态的影响如表5所示。
从表5可以看出，当SiC粒径中值比较小时，其易参与高温氧化还原反应，产生气体多，与原料中其他物质不能同步排气，通气孔比较多。随着SiC粒径中值（D50）的增加，产品尺寸膨胀倍数降低，外观尺寸规整，闭气孔率高，但当D50超过6.0μm后，SiC难以参与氧化还原反应，产生气孔反而减少。因此，当SiC的粒度中值在3.5～4.5μm之间时，效果最好。
文章来源：《世界复合医学》 网址: http://www.sjfhyx.cn/qikandaodu/2021/0510/1270.html
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