利用尾矿制备功能陶瓷材料的研究
随着人们生活水平的提高，现代社会对建筑材料在保温、隔音、防水、防磁、机械强度等方面提出了更高的要求。因此，开发具有这些特性的新型墙体材料具有重要的意义。高温泡沫陶瓷具有隔热、隔音、防水、阻磁、机械强度高等优点，泡沫陶瓷是一种功能陶瓷，与目前各种功能陶瓷在材料和成孔机理上都有所不同。泡沫陶瓷是高温烧制的，具有广阔的应用前景。利用尾矿制备泡沫陶瓷为尾矿的再利用提供了可靠的途径，可以降低泡沫陶瓷的制造成本。
2.1功能陶瓷的制备技术
目前利用尾矿制备的功能陶瓷主要是指多孔陶瓷，其制备工艺包括添加造孔剂、颗粒堆积、有机泡沫浸渍、发泡和挤出。
2.1.1加入造孔剂的过程
加入造孔剂的过程是一种多孔陶瓷的制备过程，造孔剂与陶瓷成分按一定比例充分混合，经过高温烧结后，造孔剂从陶瓷坯体中燃烧分解出来，留下大量的孔隙。工艺流程如图1 有机泡沫浸渍工艺是指将制备好的原料充分涂覆在有机泡沫网络上，干燥并加热一段时间以去除有机泡沫网络，从而获得具有网络结构的多孔陶瓷。这种制备方法是由K.Schwartzwalder和A.V.Somers于1963年首先提出的。该工艺具有制备成本低、设备简单等特点。适用于制备大孔径、高孔隙率的多孔陶瓷，是制备泡沫陶瓷的常用工艺之一。有机泡沫浸渍技术的关键是有机泡沫的选择。常用于制备有机泡沫网络的材料包括聚氯乙烯、纤维素、聚氨酯、乳胶和聚苯乙烯。所示。加入造孔剂制备多孔陶瓷的过程与普通陶瓷相似，但其制备工艺简单，因此是多孔陶瓷常用的制备工艺之一。加入造孔剂的工艺关键在于造孔剂的使用，如棉纤维、淀粉、碳酸氢钠等。研究者对造孔剂的加入过程进行了大量的研究。如刘瑞平一研究者对有机泡沫的浸渍工艺做了大量的研究，例如P.Colombo等2.2 5五种功能陶瓷制备工艺的比较在1999年以甲基羟基硅氧烷和聚氨酯泡沫为原料，采用有机泡沫的浸渍工艺制备了孔径为300 ~ 600 & mum泡沫陶瓷材料。在2001年，X.W.Zhu等人研究了有机泡沫网络厚度的改善。结果表明，以聚氨酯海绵为模板制备的多孔陶瓷的力学性能和可靠性大大提高，孔径大小可以适当调节。周梅等根据目前的研究，以上五种功能陶瓷的制备工艺& mdash& mdash& mdash在加入致孔剂、颗粒堆积、有机泡沫浸渍、发泡和挤出成型等过程中，不同的制备工艺有不同的特点和适用范围，相应地也有一些问题需要研究和解决。2009年以粘土为原料，采用有机泡沫浸渍工艺制备了生物载体用泡沫陶瓷材料。研究结果表明，当硅溶胶质量分数为1.5%，浆料质量分数为65%时，制备的泡沫陶瓷抗压强度为2.5 MPa，孔隙率为85%，综合性能优异。于2013年采用叔丁醇凝胶注射成型工艺结合造孔剂添加法制备了高固含量的8YSZ多孔陶瓷。研究结果表明，当固相体积分数为50%时，不同造孔剂的加入会影响烧结8YSZ多孔陶瓷的孔径及分布、孔隙率、抗弯强度和热导率。张龙等人发泡过程在2016年研究了添加造孔剂对制备粉煤灰基多孔陶瓷的影响。结果表明，在造孔剂用量为15%、成型压力为10 MPa、保温时间为2h的条件下，烧结多孔陶瓷的显气孔率达到34.23%。
颗粒堆积过程
颗粒堆积工艺又称固态烧结工艺，是指通过较大的陶瓷颗粒堆积形成孔隙，利用较小的陶瓷颗粒在高温下容易生成液相将骨料粘结在一起制备多孔陶瓷，如图2 发泡工艺是指在陶瓷骨料中加入发泡剂，在一定条件下，发泡剂反应分解生成泡沫，经干燥、烧结后除去泡沫，留下孔隙，从而得到多孔陶瓷的制备工艺。与有机泡沫浸渍工艺相比，发泡工艺制备的多孔陶瓷的密度、形状和组成更容易控制，因此可以制备不同形状的多孔陶瓷，广泛应用于闭孔多孔陶瓷的制备。发泡剂的选择是发泡过程的关键。常用的发泡剂包括碳酸钙、过氧化氢和碳酸氢钠。研究人员对发泡过程进行了大量研究。如P.Seepulveda等[23]在1999年对传统发泡工艺进行了改进，提出了发泡-有机单体原位聚合工艺。该工艺具有制备时间短、多孔陶瓷体强度高的特点。研究结果表明，抗弯强度为26MPa，孔径为30～600 μm。m，并且孔是相互连通的。吴丽娜等[24]总结了2010年发泡法制备多孔陶瓷的成孔机理、发泡剂种类及制备领域的研究进展，介绍了发泡法制备多孔陶瓷的孔结构。孙等[25]在2015年研究了用工业锆英砂制备多孔陶瓷。结果表明，以0.1%~0.5%表面活性剂水溶液(Surf-E)为发泡剂，采用凝胶注射成型和机械发泡工艺制备的多孔硅酸锆陶瓷的密度、显气孔率和抗压强度分别可达1.83g/cm3。。
在颗粒堆积技术制备多孔陶瓷的过程中，骨料粒径、添加剂的种类和用量以及烧结温度是影响多孔陶瓷性能的重要因素。聚集体尺寸与多孔陶瓷的孔径成正比。聚集体尺寸越大且越均匀，多孔陶瓷的孔径就越大且越均匀。研究人员对颗粒堆积技术做了一些研究。如朱新文等挤出成型工艺在2003年根据不同的成孔机理总结了多孔陶瓷制备技术的研究进展，详细介绍了颗粒堆积技术。王晓刚等人挤出工艺是制备蜂窝陶瓷常用的工艺之一。影响挤压法制备多孔陶瓷的因素很多，其中最主要的是控制合适的干燥条件和多孔陶瓷的孔隙率。与其他多孔陶瓷制备工艺相比，挤压成型工艺制备的多孔陶瓷具有孔隙率均匀、隔墙厚、适用范围广、生产效率高、设备简单等特点。于2004年采用颗粒堆积法以碳化硅为原料制备多孔陶瓷，研究了不同骨料粒径和造孔剂粒径对多孔陶瓷性能的影响。结果表明，通过改变骨料和造孔剂的粒径，可以制备出2 ~ 4ω的电阻率。& middotm .孔隙率为40%的多孔碳化硅陶瓷。周健儿等人研究人员对挤压过程进行了大量的研究。如任等[26]于2006年以粉煤灰为主要原料，采用模压成型和挤出成型工艺在低温下制备多孔陶瓷滤膜。研究了造孔剂和烧成温度对多孔陶瓷样品的孔隙率、孔结构、物相和强度的影响。T.Isobe等人[27]2007年，以氧化铝为原料，通过挤压成型制备多孔陶瓷。研究结果表明，挤压成型可以制备抗压强度为0.28 MPa、气孔率为83%、孔隙分布均匀的多孔氧化铝陶瓷。2011年，Y.W.Moon等人[28]使用聚醋酸乙烯酯作为造孔剂，通过挤出成型工艺制备多孔氧化铝陶瓷。结果表明，当聚醋酸乙烯酯添加量为40%时，制备的多孔氧化铝陶瓷具有较高的单向渗透率和孔的定向排列。在2014年采用了control & alpha采用-Al2O3颗粒堆积法制备了孔径分布均匀的多孔氧化铝陶瓷膜。研究了孔径、孔隙率和抗弯强度对多孔陶瓷膜的影响。结果表明，较大的&α；-Al2O3颗粒在多孔陶瓷的孔径分布中起主要作用；在适当的陶瓷颗粒堆积条件下，较小的陶瓷颗粒有利于多孔陶瓷抗弯强度的提高。
2.1.3有机泡沫浸渍工艺
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