一種鎳渣多孔微晶材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎳渣多孔微晶材料及其制備方法，以冶煉鎳鐵合金廢渣為主要原料，以SiO2、CaCO3、Na2CO3、ZnO、K2CO3等添加劑和澄清劑為輔料。本發(fā)明多孔微晶材料質(zhì)輕、保溫、抗磨、耐酸堿腐蝕、具有良好的切削加工性能，可廣泛應(yīng)用于化工、冶金、建筑裝飾、石油、礦山、機(jī)械等領(lǐng)域的管道、儲(chǔ)罐、換熱系統(tǒng)的隔熱保溫，及特殊條件下工作的復(fù)合隔熱系統(tǒng)及隔音吸聲系統(tǒng)。
【專利說明】一種鎳渣多孔微晶材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔微晶材料，尤指一種利用鎳鐵合金煉冶煉過程中排放的鎳渣制備的鎳渣多孔微晶材料及制備方法，目的在于提供一種輕質(zhì)、保溫、抗磨、耐酸堿腐蝕和具有良好切削加工性能的多孔材料，可大量利用工業(yè)固體廢棄物鎳渣，且產(chǎn)品具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳渣是指在冶煉金屬鎳及鎳鐵過程中排放的一種固體廢渣，即在冶煉過程中所形成的熔融物經(jīng)水淬處理后形成的粒化爐渣。
[0003]我國(guó)的鎳渣排放量巨大，大量的鎳渣棄置或堆積，不僅占用大量土地、增加經(jīng)濟(jì)成本，而且還對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此有必要對(duì)鎳渣進(jìn)行治理和資源化綜合利用。目前，鎳渣作為配料和混合材生產(chǎn)水泥、建筑砌塊的凝膠組分和集料、礦井采空區(qū)回填的井下填充材料，另外，還可制作成黑色玻璃、黑色陶瓷、以及高溫熔化后可以制成各種鑄石板材、
管材等。
[0004]利用鎳渣制備高附加值的泡沫微晶玻璃，不僅可以綜合利用鎳渣降低環(huán)境污染，而且具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]多孔微晶材料是以基礎(chǔ)玻璃、非金屬礦等為主要原料，加入發(fā)泡劑、成核劑和外加劑等，經(jīng)粉碎后混合均勻形成配合料，然后將配合料放到特制的模具中放入電爐中加熱，經(jīng)過預(yù)熱、熔融、發(fā)泡、析晶、退火等工藝制成的新型多孔微晶玻璃材料。
[0006]多孔微晶材料是一種性能優(yōu)越的隔熱、吸聲、防潮、防火輕質(zhì)高強(qiáng)的新型環(huán)保建筑材料。多孔微晶材料與微晶玻璃和泡沫玻璃相比，微晶玻璃容重大（> 2500kg/m3)，大量用于建筑裝飾材料。泡沫玻璃質(zhì)輕(< 500kg/m3)、保溫，但機(jī)械強(qiáng)度低，所以適宜做保溫材料而不宜做墻體承重材料。多孔微晶材料由玻璃相、晶體和氣孔三部分組成。在均勻分布著大量氣孔的玻璃相基體中，均勻散布著大量的微小晶體，使玻璃與晶體網(wǎng)絡(luò)連結(jié)在一起，形成玻晶交織結(jié)構(gòu)，大大提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度，從而能用于制作墻體承重、裝飾保溫材料。
[0007]多孔微晶材料本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料特性，注定了多孔微晶材料具有諸多的優(yōu)良性能：（I)不吸濕、不吸水；（2)具有良好的隔熱性能，不燃燒，可在-270~900°C廣闊溫度范圍內(nèi)使用；（3)具有良好的吸聲性能；（4)機(jī)械強(qiáng)度高，且易于加工、切割或粘拼成各種形狀的制品；（5)不風(fēng)化、不老化、無毒、無放射性和腐蝕性；（6)不受鼠嚙蟲咬和微生物腐蝕；
[7]具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐除氫氟酸以外的所有的化學(xué)侵蝕。
[0008]多孔微晶材料主要用于：（I)建筑物的承重墻、天花板、圍護(hù)墻、內(nèi)隔墻；（2)低溫管道、設(shè)備、容器與儲(chǔ)罐；（3)中溫和高溫管道、設(shè)備；（4)熱油和熱浙青儲(chǔ)罐；（5)石油化工、硫化生產(chǎn)過程；（6)流體換熱系統(tǒng)；（7)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)房的隔音和吸音墻；（8)在特殊條件下工作的復(fù)合隔熱系統(tǒng)。
[0009]綜上所述，目前還未見報(bào)道利用鎳渣制備多孔微晶材料，本發(fā)明利用鎳渣為主要原料制備多孔微晶材料，既可以大量消納鎳渣、減輕其對(duì)土地和環(huán)境的污染，又可以生產(chǎn)低成本的高附加值產(chǎn)品，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是大宗量、資源化利用鎳渣，通過清潔的生產(chǎn)工藝，制備出輕質(zhì)保溫、抗磨耐腐蝕、強(qiáng)度較高的多孔微晶材料，該種多孔微晶材料可以具有不同的顏色，且可根據(jù)實(shí)際需要切割加工成不同的形狀。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下具體的方案來實(shí)現(xiàn)。
[0012]一種鎳渣多孔微晶材料，由基礎(chǔ)玻璃、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、調(diào)節(jié)成分和著色劑組成，其中基礎(chǔ)玻璃占總重量的85. 0-90. 0%，發(fā)泡劑占總重量的3. 0-10. 0%，穩(wěn)泡劑占總重量的
2.0-6. 0%，調(diào)節(jié)成分 占總重量的0-5. 0%，著色劑占總重量的0-2. 0%。
[0013]所述基礎(chǔ)玻璃的原材料由鎳渣、添加劑和助熔澄清劑組成，其中鎳渣占總重量的50. 0-76. 0%，添加劑占總重量的20. 0-27. 0%，助熔澄清劑占總重量的5. 0-8. O % ;所述添加劑為 Si02、CaCO3> Na2CO3' CaF2' Zn。、Al2O3' BaCO3> K2CO3> Mg。、NaNO3 中的五種或五種以上或全部，它們之間的重量比是 15-20:7-11:6-13:0-15:0-6:7-12:0-3:1-4:0-2:0-7 ；所述助熔澄清劑為Ce02、Na2O, NH4NO3和Na2SO4中的一種或一種以上，它們之間的重量比是0-4:0-7:2-5:0-15 ο
[0014]所述鎳渣的主要化學(xué)成分是O. 1-0. 6%Na20、17. 0-24. 0%Mg0、3. 0-5. 0%A1203、50. 0-53. 0%Si02、12. 0-15. 0%Ca0、0. 05-0. 15%Ti02、0. 9-2. 0%Cr203、0. 3-0. 7%Mn0、
4.0-10. 0%Fe203、其余成分為 CuO、ZnO, SrO，含量均小于 0. 01%。
[0015]所述添加劑還可以由含有SiO2、CaO、Na20、CaF2、Zn0、Al203、Ba0、K20、Mg0 的礦物、化工原料、尾礦、廢渣提供；所述尾礦包括煤矸石或鐵礦尾砂；所述廢渣包括高爐渣、磷渣或硼泥。
[0016]所述發(fā)泡劑為SiC、碳粉（C)、碳酸鈣（CaC03)、Mn02、Fe203中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是2-5:0-3:0-2:0-3:0-1。
[0017]所述穩(wěn)泡劑為磷酸鈉、磷酸、磷酸二氫鈉、磷酸鎂中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是1-6:0-2:0-3:0-4 ο
[0018]所述調(diào)節(jié)成分為硼砂、硼酸、硝酸鈉、氟硅酸鈉、碳酸鈉或碳酸鎂中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是2-5:0-3:0-2:0-5:0-3:0-2。
[0019]根據(jù)實(shí)際需要加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、Ni、Ti著色離子的著色劑制成不同顏色的得到多孔微晶材料。
[0020]所述鎳渣多孔微晶材料的造型是板狀或圓筒形或彎曲形，或根據(jù)實(shí)際需要加工的任何其它形狀。
[0021]一種鎳渣多孔微晶材料的制備方法，
[0022]首先制備基礎(chǔ)玻璃，然后將基礎(chǔ)玻璃粉碎與發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、調(diào)節(jié)成分和著色劑混合均勻，裝入模具中成型，成型后素坯和模具送入窯爐中燒成，得到多孔微晶材料，具體步驟如下：
[0023](I)基礎(chǔ)玻璃制備
[0024]①配料：將鎳渣和各種輔料粉碎，然后過40目篩，各種輔料是指添加劑和助熔澄清劑；按照成分配比精確稱量占總重量55. 0-65. O %的鎳渣，占總重量20. 0-27. O %的添加劑，占總重量5. 0-8. 0%的助熔澄清劑，其中添加劑為Si02、CaCO3> Na2C03、CaF2, ZnO, A1203、BaCO3、K2CO3、MgO、NaNO3中的五種或五種以上或全部，它們之間的重量比是15-20:7-11:6-13:0-15:0-6:7-12:0-3:1-4:0-2:0-7 ;所述助熔澄清劑為 CeO2、Na2O'NH4NO3 和 Na2SO4 中的一種或一種以上，它們之間的重量比是0-4:0-7:2-5:0-15。；助熔清劑為CeO2、Na2O、NH4NO3和Na2SO4中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是0-4:0-7:2-5:0_15。各種原材料投入混料機(jī)或攪拌器，另外加入原材料總重量I. 0-6. 0%的水，攪拌均勻，制成基礎(chǔ)玻璃配合料。
[0025]鎳渣的主要化學(xué)成分是O. 1-0. 6%Na20、17. 0-24. 0%Mg0、3. 0-5. 0%A1203、50.0-53.0%Si02、12.0-15.0%Ca0、0.05-0. 15%Ti02、0.9-2. 0%Cr203、0.3-0. 7%Mn0、
4.0-10. 0%Fe203、其它成分為余量。
[0026]或者將添加劑和助熔澄清劑粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量占總重量20. 0-27. 0被％的添加劑，占總重量5. 0-8. Owt %的助熔澄清劑；將添加劑與助熔澄清劑充分混合，形成均勻的輔料配合料；
[0027]此外，基礎(chǔ)玻璃的原材料的添加劑還可由含有Si02、CaO、Na2O, CaF2, ZnO, A1203、BaO, K2O, MgO的礦物、化工原料、尾礦(煤矸石、鐵礦尾砂)、廢渣(高爐渣、磷渣、硼泥）提供。
[0028]②熔化：將基礎(chǔ)玻璃配合料在1450_1560°C范圍內(nèi)熔化I. 0-6. 0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1500°C范圍內(nèi)保溫1.0-3. 0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔 體。
[0029]或者將輔料配合料投入到占總重量55. 0-65. Owt %的高溫?zé)釕B(tài)鎳渣中，在1460-1560°C范圍內(nèi)熔化2. 0-4. 0h，制成玻璃熔液，然后在1350_1500°C范圍內(nèi)保溫
I.0-3. 0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔體；
[0030]③冷卻：玻璃液通過壓延形成基礎(chǔ)玻璃板；或?qū)⒊吻宓牟Ａб簼沧⒌皆陬A(yù)熱的鋼制模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或?qū)⒉Ａб褐苯铀愫蟾稍铮玫交A(chǔ)玻璃粒料。
[0031]④制粉：將基礎(chǔ)玻璃板(塊、粒料）粉碎、球磨，得到基礎(chǔ)玻璃粉料。
[0032](2)鎳渣多孔微晶材料的制備
[0033]首先，按照多孔微晶材料的原材料配比精確稱量基礎(chǔ)玻璃粉料、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、調(diào)節(jié)成分和著色劑，基礎(chǔ)玻璃占總重量的85. 0-90. 0%，發(fā)泡劑占總重量的3. 0-10. 0%，穩(wěn)泡劑占總重量的2. 0-6. 0%，調(diào)節(jié)成分占總重量的0-5. 0%，著色劑占總重量的0-2. 0%。其中發(fā)泡劑為SiC、碳粉（C)、碳酸鈣（CaC03)、MnO2, Fe2O3中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是2-5:0-3:0-2:0-3:0-1。穩(wěn)泡劑為磷酸鈉、磷酸、磷酸二氫鈉、磷酸鎂中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是1-6:0-2:0-3:0-4。調(diào)節(jié)成分為硼砂、硼酸、硝酸鈉、氟硅酸鈉、碳酸鈉、碳酸鎂中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是
2-5:0-3:0-2:0-5:0-3:0_2。著色劑可以根據(jù)實(shí)際需要的顏色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、Ni、Ti等著色離子的著色劑。
[0034]然后，將原材料混合球磨至180目以下，達(dá)到均勻混合，形成多孔微晶材料原料待用。
[0035](3)成型
[0036]首先，把脫模劑(氧化鋁和水玻璃按1-3:1-5混合）刷涂在耐熱模具表面，然后，將混合好的原料裝入模具中成型，使還體的體積密度為0. 5-1. Og/cm3。[0037](4)燒成
[0038]首先，將坯體和模具一起送入窯爐，以8_20°C /min的升溫速度，升溫至950-1250°C，保溫10-30min，再降溫至600°C以下保溫0-4. 0h，形成多孔玻璃；然后，以
5-200C /min的升溫速度升溫至650-800°C，保溫2. 0-6. Oh核化，再以5-15°C /min的升溫速度，升溫至780-940°C，保溫2. 0-4. Oh晶化，得到多孔微晶材料。
[0039]或者將坯體和模具一起送入窯爐，以5_20°C /min的升溫速度，升溫至950-1250°C，保溫20-45min，再降溫至600°C以下保溫0-4. Oh,得到多孔微晶材料。
[0040]所述鎳渣多孔微晶材料的外形是板狀或圓筒形或彎曲形，或根據(jù)實(shí)際需要加工的任何其它形狀。
[0041]本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)在于：
[0042]( 1)能夠有效地資源化綜合利用鎳渣
[0043]本發(fā)明以鎳渣為主要原料生產(chǎn)高附加值的泡沫微晶玻璃，鎳渣在多孔微晶材料的基礎(chǔ)玻璃原材料中的摻量可在55. 0-65. Owt. %范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，不僅可以降低多孔微晶材料的生產(chǎn)成本，還可以減輕工業(yè)固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。
[0044](2)多孔微晶材料優(yōu)異的物理力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性
[0045]①重量輕、保溫效果好
[0046]多孔微晶材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)以閉合型氣孔為主，平均孔徑O. 2-3. Omm,密度≤0.9g/cm3,隔熱保溫性能優(yōu)良，導(dǎo)熱系數(shù)≤O. 15ff/m · K。
[0047]②機(jī)械強(qiáng)度高、抗磨耐腐蝕
[0048]多孔微晶材料抗壓強(qiáng)度≥10.0MPa,耐磨性≤2. 3 X l0_3g/cm2，耐酸堿腐蝕(耐酸性k≤0.05%,耐堿性k≤0.03%) ο
[0049]③可切削加工性能優(yōu)良
[0050]多孔微晶材料可根據(jù)實(shí)際需要，切割加工成不同規(guī)格和形狀。
[0051](3)熱態(tài)鎳渣和冷態(tài)鎳渣資源化利用工藝
[0052]本發(fā)明不僅提供利用冷態(tài)鎳渣生產(chǎn)多孔微晶材料的工藝，還結(jié)合高溫?zé)釕B(tài)鎳渣的實(shí)際排放過程，提供一種直接利用高溫熔融態(tài)鎳渣生產(chǎn)多孔微晶材料的工藝。
[0053](4)多孔微晶材料一次燒成工藝
[0054]本發(fā)明可經(jīng)過一次燒成，完成多孔材料的熔融、發(fā)泡、晶化、退火等過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖I是本發(fā)明冷態(tài)鎳渣基礎(chǔ)玻璃的制備工藝；
[0056]圖2是本發(fā)明熱態(tài)鎳渣基礎(chǔ)玻璃的制備工藝；
[0057]圖3是本發(fā)明的多孔微晶材料的制備工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0058]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明。但以下的實(shí)施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部?jī)?nèi)容，不僅僅限于本實(shí)施例。而且本發(fā)明通過下面實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員是能夠完全實(shí)現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求記載的所有內(nèi)容的。
[0059]實(shí)施例I[0060](I)基礎(chǔ)玻璃的制備
[0061]將冷態(tài)鎳渣和各種輔料粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量60.0千克冷態(tài)鎳渣，8. O千克碳酸鈣，9. O千克三氧化二鋁，18. O千克二氧化硅，9. O千克碳酸鈉，3. O千克碳酸鉀。各種原材料投入混料機(jī)或攪拌器，另外加入原材料總重量5. 0%的水，攪拌均勻，制成基礎(chǔ)玻璃配合料。將基礎(chǔ)玻璃配合料在1485-1520°C范圍內(nèi)熔化2. 0-4. 0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1370°C范圍內(nèi)保溫1.0-3. 0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔體(如圖I所示)。
[0062]或者將各種輔料粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量8. O千克碳酸鈣，
9.O千克三氧化二鋁，18. O千克二氧化硅，9. O千克碳酸鈉，3. O千克碳酸鉀。各種輔料投入混料機(jī)或攪拌器，另外加入輔料總重量5. 0%的水，攪拌均勻，制成基礎(chǔ)玻璃配合料輔料，將基礎(chǔ)玻璃配合料輔料加入到60.0千克高溫?zé)釕B(tài)鎳渣中。在1485-1520°C范圍內(nèi)熔化
2.0-4. 0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1370°C范圍內(nèi)保溫I. 0-3. 0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔體(如圖2所示)。
[0063]玻璃液通過壓延形成基礎(chǔ)玻璃板；或?qū)⒊吻宓牟Ａб簼沧⒌皆陬A(yù)熱的鋼制模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或?qū)⒉Ａб褐苯铀愫蟾稍?，得到基礎(chǔ)玻璃粒料。將基礎(chǔ)玻璃板(塊、粒料）粉碎、球磨，得到基礎(chǔ)玻璃粉料。
[0064](2)鎳渣多孔微晶 材料的制備(如圖3所示）
[0065]首先，按照多孔微晶材料的原材料配比，精確稱量85. 0%基礎(chǔ)玻璃粉料、6. 0%發(fā)泡劑、4. 0%穩(wěn)泡劑、4. 0%調(diào)節(jié)成分和I. 0%著色劑。其中發(fā)泡劑為SiC、碳粉（C)、Mn02、Fe203，它們之間的重量比是5:1:2: I。穩(wěn)泡劑為磷酸鈉、磷酸鎂，它們之間的重量比是4:1。調(diào)節(jié)成分為硼砂、硼酸，它們之間的重量比是3: I。著色劑可以根據(jù)實(shí)際需要的顏色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、Ni、Ti等著色離子的著色劑。
[0066]然后，將原材料混合球磨至180目以下，達(dá)到均勻混合，形成多孔微晶材料原料待用。
[0067](3)成型
[0068]首先，把脫模劑刷涂在耐熱模具表面，然后，將混合好的微晶泡沫玻璃原料裝入模具中成型。
[0069](4)燒成
[0070]首先，將坯體和模具一起送入窯爐，以15°C /min的升溫速度，升溫至1180°C，保溫20min，再降溫至500°C以下保溫3. 0h，形成泡沫玻璃；然后，以15°C /min的升溫速度升溫至650°C，保溫2. Oh核化，再以8°C /min的升溫速度，升溫至920°C，保溫3. Oh晶化，得到多孔微晶材料。
[0071]該多孔微晶材料的密度為0. 70g/cm3,平均泡徑0. 9mm,導(dǎo)熱系數(shù)0. 08ff/m -K,抗壓強(qiáng)度12MPa，耐酸性k=0. 05%,耐堿性k=0. 03%。
[0072]實(shí)施例2
[0073](I)基礎(chǔ)玻璃的制備
[0074]將冷態(tài)鎳渣和各種輔料粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量55. O千克冷態(tài)鎳渣，8. O千克碳酸鈣，2. O千克氟化鈣，9. O千克三氧化二鋁，2. O千克硝酸鈉，1.0千克碳酸鋇，18. O千克二氧化硅，9. O千克碳酸鈉，3. O千克碳酸鉀。。各種原材料投入混料機(jī)或攪拌器，另外加入原材料總重量5. 0%的水，攪拌均勻，制成基礎(chǔ)玻璃配合料。將基礎(chǔ)玻璃配合料在1470-1500°C范圍內(nèi)熔化2. 0-4. 0h，制成玻璃熔液，然后在1300_1350°C范圍內(nèi)保溫1.0-3. 0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔體(如圖I所示)。
[0075]或者將各種輔料粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量8. O千克碳酸鈣，2.O千克氟化鈣，9. O千克三氧化二鋁，2. O千克硝酸鈉，1.0千克碳酸鋇，18. O千克二氧化硅，9. O千克碳酸鈉，3. O千克碳酸鉀。各種輔料投入混料機(jī)或攪拌器，另外加入輔料總重量5. 0%的水，攪拌均勻，制成基礎(chǔ)玻璃配合料輔料，將基礎(chǔ)玻璃配合料輔料加入到55. O千克高溫?zé)釕B(tài)鎳渣中。在1470-1500°C范圍內(nèi)熔化2. 0-4. 0h，制成玻璃熔液，然后在1300-1350°C范圍內(nèi)保溫I. 0-3. 0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔體(如圖2所示)。
[0076]玻璃液通過壓延形成基礎(chǔ)玻璃板；或?qū)⒊吻宓牟Ａб簼沧⒌皆陬A(yù)熱的鋼制模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或?qū)⒉Ａб褐苯铀愫蟾稍铮玫交A(chǔ)玻璃粒料。將基礎(chǔ)玻璃板(塊、粒料）粉碎、球磨，得到基礎(chǔ)玻璃粉料。
[0077](2)鎳渣多孔微晶材料的制備(如圖3所示）
[0078]首先，按照多孔微晶材料的原材料配比，精確稱量87. 0%基礎(chǔ)玻璃粉料、4. 5%發(fā)泡劑、5. 0%穩(wěn)泡劑、2. 5%調(diào)節(jié)成分和O. 5%著色劑。其中發(fā)泡劑為SiC、碳粉（C)、Mn02，它們之間的重量比是5:1:1。穩(wěn)泡劑為磷酸鈉、磷酸鎂，它們之間的重量比是5:1。調(diào)節(jié)成分為硼砂、硼酸、氟硅酸鈉，它們之間的重量比是4:2: I。著色劑可以根據(jù)實(shí)際需要的顏色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、Ni、Ti等著色離子的著色劑。
[0079]然后，將原材料混合球磨至180目以下，達(dá)到均勻混合，形成多孔微晶材料原料待用。
[0080](3)成型
[0081]首先，把脫模劑刷涂在耐熱模具表面，然后，將混合好的微晶泡沫玻璃原料裝入模具中成型。
[0082](4)燒成
[0083]首先，將坯體和模具一起送入窯爐，以15°C /min的升溫速度，升溫至1150°C，保溫15min,再降溫至500°C以下保溫4. Oh,形成泡沫玻璃；然后，以15°C /min的升溫速度升溫至735°C，保溫3. 5h核化，再以5°C /min的升溫速度，升溫至840°C，保溫2. Oh晶化，得到多孔微晶材料。
[0084]該多孔微晶材料的密度為O. 63g/cm3,平均泡徑I. 7mm,導(dǎo)熱系數(shù)O. llff/m -K,抗壓強(qiáng)度10. 3MPa,耐酸性k=0. 04%,耐堿性k=0. 03%。
[0085]實(shí)施例3
[0086](1)基礎(chǔ)玻璃的制備
[0087]將冷態(tài)鎳渣和各種輔料粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量65. O千克冷態(tài)鎳渣，7. O千克碳酸鈣，8. 5千克三氧化二鋁，15. 5千克二氧化硅，9. O千克碳酸鈉，3. 5千克碳酸鉀，2. O千克硝酸鈉，O. 5千克氧化鋅。各種原材料投入混料機(jī)或攪拌器，另外加入原材料總重量5. 0%的水，攪拌均勻，制成基礎(chǔ)玻璃配合料。將基礎(chǔ)玻璃配合料在1485-1520°C范圍內(nèi)熔化2. 0-4. Oh,制成玻璃熔液，然后在1350-1370°C范圍內(nèi)保溫I. 0-3. Oh,均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔體(如圖I所示)。[0088]或者將各種輔料粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量7. O千克碳酸鈣，
8.5千克三氧化二鋁，15. 5千克二氧化硅，9. O千克碳酸鈉，3. 5千克碳酸鉀，I. 5千克硝酸鈉，O. 5千克氧化鋅。各種輔料投入混料機(jī)或攪拌器，另外加入輔料總重量5. 0%的水，攪拌均勻，制成基礎(chǔ)玻璃配合料輔料，將基礎(chǔ)玻璃配合料輔料加入到65. O千克高溫?zé)釕B(tài)鎳渣中。在1485-1520°C范圍內(nèi)熔化2. 0-4. 0h，制成玻璃熔液，然后在1350_1370°C范圍內(nèi)保溫
I.0-3. 0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔體(如圖2所示)。
[0089]玻璃液通過壓延形成基礎(chǔ)玻璃板；或?qū)⒊吻宓牟Ａб簼沧⒌皆陬A(yù)熱的鋼制模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或?qū)⒉Ａб褐苯铀愫蟾稍?，得到基礎(chǔ)玻璃粒料。將基礎(chǔ)玻璃板(塊、粒料）粉碎、球磨，得到基礎(chǔ)玻璃粉料。
[0090](2)鎳渣多孔微晶材料的制備(如圖3所示）
[0091]首先，按照多孔微晶材料的原材料配比，精確稱量90. 0%基礎(chǔ)玻璃粉料、4. 0%發(fā)泡劑、3. 0%穩(wěn)泡劑、2. 7%調(diào)節(jié)成分和O. 3%著色劑。其中發(fā)泡劑為SiC、碳粉（C)、碳酸鈣(CaOT3),它們之間的重量比是5:1: I。穩(wěn)泡劑為磷酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸鎂，它們之間的重量比是4:1:1。調(diào)節(jié)成分為硼砂、硝酸鈉、氟硅酸鈉，它們之間的重量比是5:1:3。著色劑可以根據(jù)實(shí)際需要的顏色加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、Ni、Ti等著色離子的著色劑。
[0092]然后，將原 材料混合球磨至180目以下，達(dá)到均勻混合，形成多孔微晶材料原料待用。
[0093](3)成型
[0094]首先，把脫模劑刷涂在耐熱模具表面，然后，將混合好的微晶泡沫玻璃原料裝入模具中成型。
[0095](4)燒成
[0096]首先，將坯體和模具一起送入窯爐，以18°C /min的升溫速度，升溫至1160°C，保溫20min，再降溫至500°C以下保溫3. 0h，形成泡沫玻璃；然后，以10°C /min的升溫速度升溫至650°C，保溫3. Oh核化，再以7V Mn的升溫速度，升溫至920°C，保溫2. Oh晶化，得到多孔微晶材料。
[0097]該多孔微晶材料的密度為O. 66g/cm3,平均泡徑I. 2mm,導(dǎo)熱系數(shù)O. 95ff/m -K,抗壓強(qiáng)度 11. OMPa,耐酸性 k=0. 04%,耐堿性 k=0. 025%。
[0098]總之，本發(fā)明的多孔微晶材料質(zhì)輕、保溫、抗磨、耐酸堿腐蝕、具有良好的切削加工性能，可廣泛應(yīng)用于化工、冶金、建筑裝飾、石油、礦山、機(jī)械等領(lǐng)域的管道、儲(chǔ)罐、換熱系統(tǒng)的隔熱保溫，及特殊條件下工作的復(fù)合隔熱系統(tǒng)及隔音吸聲系統(tǒng)。
[0099]需要說明的是，按照本發(fā)明上述各實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員是完全可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明獨(dú)立權(quán)利要求及從屬權(quán)利的全部范圍的，實(shí)現(xiàn)過程及方法同上述各實(shí)施例；且本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
[0100]以上所述，僅為本發(fā)明部分【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：由基礎(chǔ)玻璃、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、調(diào)節(jié)成分和著色劑組成，其中基礎(chǔ)玻璃占總重量的85. 0-90. 0%，發(fā)泡劑占總重量的3. 0-10. 0%，穩(wěn)泡劑占總重量的2. 0-6. 0%，調(diào)節(jié)成分占總重量的0-5. 0%，著色劑占總重量的0-2. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：所述基礎(chǔ)玻璃的原材料由鎳渣、添加劑和助熔澄清劑組成，其中鎳渣占總重量的50. 0-76.0%，添加劑占總重量的20. 0-27. 0%，助熔澄清劑占總重量的5. 0-8. 0% ;所述添加劑為Si02、CaCO3> Na2C03、CaF2,ZnO, A1203、BaCO3> K2CO3> MgO, NaNO3中的五種或五種以上或全部，它們之間的重量比是15-20:7-11:6-13:0-15:0-6:7-12:0-3:1-4:0-2:0-7 ;所述助熔澄清劑為 Ce02、Na2O, NH4NO3 和Na2SO4中的一種或一種以上，它們之間的重量比是0-4:0-7:2-5:0_15。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：所述鎳渣的主要化學(xué)成分是 O. 1-0. 6%Na20、17. 0-24. 0%Mg0、3. 0-5. 0%A1203、50. 0-53. 0%Si02、12. 0-15. 0%Ca0、0.05-0. 15%Ti02、0. 9-2. 0%Cr203、0. 3-0. 7%Mn0、4. 0-10. 0%Fe203、其余成分為 CuO, ZnO, SrO,含量均小于0.01%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：所述添加劑還可以由含有Si02、Ca0、Na20、CaF2、Zn0、Al203、Ba0、K20、Mg0的礦物、化工原料、尾礦、廢渣提供；所述尾礦包括煤矸石或鐵礦尾砂；所述廢渣包括高爐渣、磷渣或硼泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：所述發(fā)泡劑為SiCj^粉（C)、碳酸鈣（CaC03)、MnO2, Fe2O3中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是2~5:0_3:0_2:0_3:O-I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：所述穩(wěn)泡劑為磷酸鈉、磷酸、磷酸二氫鈉、磷酸鎂中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是1-6:0-2:0-3:0-4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：所述調(diào)節(jié)成分為硼砂、硼酸、硝酸鈉、氟硅酸鈉、碳酸鈉或碳酸鎂中的一種或一種以上或全部，它們之間的重量比是2~5:0_3:0_2:0_5:0_3:0_2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：根據(jù)實(shí)際需要加入含有Fe、Mn、Cu、Cr、Co、Ni、Ti著色離子的著色劑制成不同顏色的得到多孔微晶材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳渣多孔微晶材料，其特征在于：所述鎳渣多孔微晶材料的造型是板狀或圓筒形或彎曲形，或根據(jù)實(shí)際需要加工的任何其它形狀。
10.一種鎳渣多孔微晶材料的制備方法，其特征在于：首先制備基礎(chǔ)玻璃，然后將基礎(chǔ)玻璃粉碎與發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、調(diào)節(jié)成分和著色劑混合均勻，裝入模具中送入窯爐中燒成，得到多孔微晶材料，具體步驟如下： (I)基礎(chǔ)玻璃制備 ①配料：將鎳渣、添加劑和助熔澄清劑粉碎，然后過40目篩，按照成分配比精確稱量占原材料總重量55. 0-65. 0被％的鎳渣，占原材料總重量20. 0-27. 0被％的添加劑，占原材料總重量5. 0-8. Owt %的助熔澄清劑，各種原材料投入混料機(jī)或攪拌器，另外加入原材料總重量I. 0-6. 0%的水，攪拌均勻，制成基礎(chǔ)玻璃配合料； ②熔化：將基礎(chǔ)玻璃配合料在1450-1560°C范圍內(nèi)熔化I.0-6. 0h，制成玻璃熔液，然后在1350-1500°C范圍內(nèi)保溫I. 0-3. 0h，均化、澄清玻璃液，得到熔融態(tài)的高溫玻璃熔體；③冷卻：玻璃液通過壓延形成基礎(chǔ)玻璃板；或?qū)⒊吻宓牟Ａб簼沧⒌皆陬A(yù)熱的鋼制模具中成型，得到基礎(chǔ)玻璃塊；或?qū)⒉Ａб褐苯铀愫蟾稍?，得到基礎(chǔ)玻璃粒料； ④粉料：將基礎(chǔ)玻璃板或基礎(chǔ)玻璃塊或基礎(chǔ)玻璃粒料粉碎、球磨，得到基礎(chǔ)玻璃粉料； (2)鎳渣多孔微晶材料制備 ①首先，按照鎳渣多孔微晶材料的原材料配比精確稱量基礎(chǔ)玻璃粉料、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和調(diào)節(jié)成分；然后，將它們混合球磨至180目以下，達(dá)到均勻混合，形成泡沫微晶玻璃原料待用； ②成型 首先，把脫模劑即氧化鋁和水玻璃按一定比例混合刷涂在耐熱模具表面，然后，將混合好的多孔微晶材料原料裝入模具中成型，使坯體的體積密度為O. 5-1. Og/cm3 ； ③燒成 首先，將坯體和模具一起送入窯爐，以8-20°C /min的升溫速度，升溫至950-1250°C，保溫10-30min，再降溫至600°C以下保溫0-4. Oh,形成泡沫玻璃；然后，以5_20°C /min的升溫速度升溫至650-800°C，保溫2. 0-6. Oh核化，再以5_15°C /min的升溫速度，升溫至780-940°C，保溫2. 0-4. Oh晶化，得到多孔微晶材料；或者將坯體和模具一起送入窯爐，以5-200C /min的升溫速度，升溫至950_1250°C，保溫20_45min，再降溫至600°C以下保溫0-4. Oh，得到多孔微晶`材料。
【文檔編號(hào)】C03C4/02GK103708731SQ201310745768
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】曹建尉, 王志, 杜建亮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所