本發明涉及固體廢棄物綜合利用技術領域，特別是指一種利用陶瓷廢渣制備多孔材料的方法。

背景技術：

我國固體廢棄物的排放及危害，隨著能耗不斷增加而逐年增大。如何變廢為寶，是我們面臨的重大挑戰。陶瓷磚在我國建筑陶瓷行業是一種具有相對優勢的產品，我國陶瓷磚的產量占世界總產量的80％以上。大量的陶瓷磚產量不光意味著需要消費大量的原材料，還意味著會產生大量的廢棄物。目前，我國陶瓷磚的主要產地為廣東、江西和山東等，其中以廣東為代表。據統計，僅廣東地區一年的陶瓷拋光廢渣的排放已超過1000萬噸，估計全國年排放量將有可能超過1400萬噸。目前，每年竣工的房屋建筑面積為20億m²，而預計到2020年，我國的建筑面積將新增加250～300億m²。隨著建筑面積的增加，陶瓷磚的需求將大幅度增加，因此陶瓷廢渣廢料將會成為急要解決的重大問題。

陶瓷廢渣是陶瓷企業在陶瓷磚的生產制作過程中，由于制品磨邊和打磨等加工工序，產生的一種大量陶瓷工業固體廢棄渣。據統計，生產1m²的陶瓷磚，經過磨邊和打磨處理后，會產生1.5kg的廢料，并損失0.6kg的磨頭原料，因此共產生2.1kg左右的陶瓷廢渣。陶瓷廢渣的組成和其形成過程有很大的關系，所以陶瓷廢渣是由陶瓷產品被磨削下的廢料和磨頭上的雜質。陶瓷廢渣中所含的主要化學成分為二氧化硅sio2和氧化鋁al2o3。據有關文獻可知，陶瓷廢渣也含有大量的堿金屬和堿土金屬氧化物，另外磨頭損失也會帶入碳化硅磨料和氯氧鎂水泥粘結劑。

由于陶瓷廢渣含有不同的雜質，在直接作為原料循環再利用過程中會造成產品的發泡膨脹現象，從而使得陶瓷磚的磚體造成嚴重變形破壞，甚至造成窯爐的毀壞，因此陶瓷廢渣還無法在制陶過程中重新利用。目前，對陶瓷廢渣的研究停留在表面，還不夠深入。在我國，90％以上的陶瓷廢渣還不能得到很好的資源化循環再利用，其主要還是采用填埋的方法處理。陶瓷廢渣堆放不僅耗費了大量的人力、物力和財力，而且會占用大量寶貴的土地資源。另外，陶瓷廢渣的粒度很小，顆粒細小，粒徑一般可以維持在100μm以下，因此很容易形成揚塵現象，造成粉塵污染，對人體健康產生危害。此外，陶瓷廢渣經雨水淋濾后，還會與水混合流入附近的土地、河流等，改變土壤結構，妨礙植物生長，甚至破壞生態環境，造成嚴重的環境污染。如何減少陶瓷廢渣的污染，將其變廢為寶，促進陶瓷廢渣的高效循環利用，是一個值得關注的問題。

多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料。由于其獨有的結構特點使其具有低密度、低導熱和高比表面積的特點，所以多孔材料具有廣泛的應用范圍。早在多年前的古埃及金字塔中就已經使用了木制建材，在羅馬時代軟木就被用作酒瓶的瓶塞。而到了近代，人們便開始嘗試自己制造多孔材料，其中最簡單的是由大量相似的棱形孔洞組成的蜂窩狀材料，可用作輕質構件。更常見的是高分子泡沫材料，其用途廣泛，可用于小到隨處可見的咖啡杯，大到飛機坐艙的減震墊。現代技術的發展使得金屬、陶瓷、玻璃等材料也能像聚合物那樣發泡。這些新型泡沫材料正逐漸地被用作絕緣、緩沖、吸收沖擊能量的材料，從而發揮了其由多孔結構決定的獨特的綜合性能。

由于陶瓷多孔材料具有硬度大、耐熱、抗腐蝕性、質量輕等特點,在宇航、化工、民用等多個領域應用廣泛,開發利用陶瓷渣制備多孔材料具有較好的應用前景,這不僅有效利用陶瓷渣廢渣,避免了資源浪費,同時解決了由于陶瓷廢渣大量堆放造成的環境污染問題；此外，制備的多孔材料還具有很高的附加價值。因此，采用陶瓷廢渣直接制備高性能高附加價值的多孔材料變得至關重要。

技術實現要素：

本發明針對目前陶瓷廢渣由于雜質的存在，無法循環再利用，且大量堆放造成環境污染等缺點，提供一種利用陶瓷廢渣制備多孔材料的方法。

該方法充分利用陶瓷廢渣本身的化學組成的特點，(主要組成以sio2和al2o3為主，并含有大量的堿金屬和堿土金屬氧化物)，充分利用陶瓷廢渣中雜質造成的發泡缺點，轉變為制備多孔材料的優點，結合添加劑的調節作用，采在碳化硅為化學發泡劑，利用高溫發泡的方法制備得到一種高性能的多孔材料，其具有很廣的應用范圍。

該方法首先將陶瓷渣與添加劑、發泡劑通過球磨混合均勻，加入粘結劑后，攪拌混勻，然后將所得物料干燥造粒后預壓成型，采用高溫化學發泡，最后經干燥后燒制，得到多孔材料。

其中，陶瓷渣主要成分為sio2：50～70wt％，al2o3：15～30wt％，mgo：1～5wt％，cao：1～4wt％，k2o：1～5％，na2o：2～8％。

添加劑為磷酸鈉和氧化鎂，其中，磷酸鈉占陶瓷渣質量的0.5％～5％，氧化鎂占陶瓷渣質量的1％～7％。

粘結劑為水玻璃，粘結劑占陶瓷渣質量的5％～15％。

發泡劑為碳化硅，發泡劑用量為陶瓷渣的0.5％～7％。

該方法所制得的多孔材料表觀密度為400～1800kg/m³，導熱系數為0.105～0.334w/(m·k)。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：

本發明綜合考慮了陶瓷廢渣本身的化學組成的特點，將雜質造成的發泡缺點轉變為制備多孔材料的優點，通過加入添加劑對主要原料進行調試，調節原料、添加劑和發泡劑的配比含量，嚴格控制制備過程的每個環節，使得發泡速度與基體軟化的溫度與時間相匹配，從而制備出孔徑小于1mm，氣泡分布均勻的低密度高強度的多孔材料。本發明工藝流程短，設備簡單，易操作，可充分利用工業固廢陶瓷廢渣，且得到的產品應用范圍廣，附加值高，且對環境有保護作用。

附圖說明

圖1為本發明的利用陶瓷廢渣制備多孔材料的方法工藝流程圖；

圖2為本發明實施例制得多孔材料樣品的掃描電鏡圖；

圖3為本發明實施例制得多孔材料樣品的外觀形貌圖。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發明針對目前陶瓷廢渣由于雜質的存在，無法循環再利用，且大量堆放造成環境污染等問題，提供一種利用陶瓷廢渣制備多孔材料的方法。

如圖1所示，該方法首先將陶瓷渣與添加劑、發泡劑通過球磨混合均勻，加入粘結劑后，攪拌混勻，然后將所得物料干燥造粒后預壓成型，采用高溫化學發泡，最后經干燥后燒制，得到多孔材料。

在具體實施過程中，以陶瓷廢渣(主要成分為：sio2：50～70wt％，al2o3：15～30wt％，mgo：1～5wt％，cao：1～4wt％，k2o：1～5％，na2o：2～8％)為主要原料，分別添加主要原料質量的3％，4％和3％的磷酸鈉，氧化鎂和發泡劑碳化硅，充分混合后再加入質量為主要原料質量的5％的粘結劑水玻璃。將混合好的原料進行攪拌均勻，干燥造粒，并在模具中預壓成型。將胚體在馬弗爐中按照事先制定好的燒結制度進行燒結，保溫20min后自然冷卻到室溫，得到最終所要的樣品。如圖2和圖3所示，分別為所得樣品的掃描電鏡和外觀形貌圖。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。