[发明专利]基于石墨多源固废的发泡陶瓷材料及其制备方法和隔墙板

说明书

本发明公开了一种基于石墨多源固废的发泡陶瓷材料及其制备方法和隔墙板，以质量百分比计，所述发泡陶瓷材料包括石墨选矿尾矿50～70％，采矿废石5～20％，剥离粘土5～25％，辅助粘结剂0～15％。通过采用本发明的技术方案，不仅系统利用了剥离粘土、采矿废石和选矿尾矿等石墨采选固废，且将石墨尾矿的三种劣质资源根据配比设计综合利用起来，无需添加优质矿源，大大节约了对高岭土、长石等外来优质粘土资源的依赖程度，改善了现有技术中由于劣质矿源添加量过高导致发泡陶瓷的力学性能降低的问题，实现石墨多源固废的综合利用，降低生产成本的同时，实现批量的劣质固废对建筑行业的消耗性输送，促进石墨矿物开采的良性循环。

技术领域

本发明涉及建筑新材料技术领域，具体涉及一种基于石墨多源固废的发泡陶瓷材料及其制备方法和隔墙板。

背景技术

石墨在采选过程中会产生大量的固废，其中剥离粘土、开采废石、选矿尾矿是最大的三大类固废，目前我国石墨采选固废堆存量已经超过3亿吨。按照常规的剥采比3:1、固定碳含量6～8％估算，每生产1吨石墨精粉，会产生超过 15吨的采选固废，近几年石墨行业每年产生的采选固废超过1500万吨，且随着石墨需求量的提高每年仍在以较快的速度增长。对剥离粘土、采矿废石和选矿尾矿等大宗石墨采选固废进行开发利用势在必行。

目前，石墨采选固废的主要利用方向包括回收有价值矿物、制备白炭黑和建材工业上的应用。前两者均不能大宗的消耗固废，因此，在建材工业上的应用成为消除石墨采选固废的有效途径。一般地，采矿废石添加比例为5～10％作为免烧砖等力学性能要求相对较低的产品中，大量添加则对于该类产品质量已不符合要求。

另一方面，发泡陶瓷材料是近年来发展起来的一种新型材料，具有气孔率高、热导率低、重量轻、硬度高、抗热震、耐高温、耐腐蚀以及良好的机械强度等优点。发泡陶瓷板具有质量轻、防水性好、防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定等特点，与墙基层和抹面层兼容性好，安全稳固性好，能克服有机材料怕明火、易老化等缺点。然而现有发泡陶瓷板大都采用价格昂贵的矿石和精细陶瓷作为主要原料，生产成本高昂且消耗大量资源。

目前，利用石墨采选固废中的矿尾矿来制备发泡陶瓷材料，例如，中国发明专利CN101913899A公开地利用高钙石墨选矿尾矿做填充剂制煤矸石多孔砖的方法，采用高含量CaO的石墨选矿尾矿作为填充剂，添加量为30％制备煤矸石多孔砖，利用煤矸石和CaO在高温烧结过程中生成硅酸钙的原理来解决CaO在多孔砖中遇水粉砖、鼓泡而无法用来生产墙体材料的问题，但是该方法也同时限制了石墨选矿尾矿的添加比例，若过大，则导致多孔砖遇水粉砖，同时，对高硅矸石的硅含量要求较高，限制了高硅矸石的利用。

中国发明专利CN112321319A公开了一种基于石墨尾矿的发泡陶瓷及其制备方法，包括石墨尾矿45～70％，石英10～15％，铝矾土5～15％，长石15～25 ％；同时外加0.1～0.5％的碳化硅；通过将石墨尾矿、石英、铝矾土、长石、碳化硅依次进行球磨混料、加水造粒、制备坯料、陈腐、压制、烧制等工艺制备而成。其中，该发明在利用石墨尾矿的同时，需要添加石英、铝矾土和长石等优质矿物质，提高了发泡陶瓷的制备成本。与之类似的还包括中国发明专利 CN11205103A，石墨尾矿40～70％，再辅以高岭土和长石来制备轻质陶瓷砖。显然，上述的现有技术方案，均采用石墨尾矿再辅以精矿后进行制备出空心砖或多孔砖等，当石墨尾矿添加量过大，会严重影响产品的力学性能，同时，将尤其是采用上述的现有技术制备隔墙板时，力学性能并不能达到要求。

综上，现有技术中，石墨采选固废的综合利用存在以下问题：(1)尚停留在单独的石墨选矿尾矿研究上，对剥离粘土和采矿废石等联合利用研究较少，尤其是认为采矿废石与其他固废的联合利用无法获得符合要求的发泡陶瓷材料；(2)石墨尾矿的添加量一般都不超过70％，且仍需要加入一定量的高岭土、石英、长石等外来优质资源，对优质资源的依赖程度较高；(3)石墨固废添加量过高，尤其是采矿废石的添加量过高时，容易导致陶瓷材料力学性能降低，尤其是制备隔墙板建筑材料，其力学性能并不能符合要求。

发明内容