一种泡沫多孔材料及其制备方法

技术领域

本发明属于泡沫材料领域，具体涉及一种泡沫多孔材料及其制备方法。

背景技术

铜冶炼工业每年要产生大量的铜尾渣，且产生量逐年增加。除少量用于提取有价金属、作建筑材料外，大量的铜尾渣仍堆存在渣场或回填采空区。这不仅需要大量的堆存场地，增加了企业的生产成本；还会对土壤、水源和大气造成污染，危害动植物安全。铜渣选尾渣是铜底吹熔炼炉产出的熔炼渣，经渣缓冷场冷却后送选矿系统经过粗碎、磨矿后，进入浮选回收其中的有价金属金、银、铜后产生的固体废渣。

目前铜渣选尾渣作建筑材料的用途主要有制备透水砖，作水泥熟料，制备井下充填填料，生产加气混凝土等，这些利用途径仍不能大量消耗铜渣选尾渣。因此如何拓展铜渣选尾渣的用途，以大量消耗铜渣选尾渣是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中存的问题，本发明的目的在于提供一种泡沫多孔材料及其制备方法，本发明通过合理的组分以及提供的工艺，将铜渣选尾渣用来制作泡沫多孔材料，拓展了铜渣选尾渣的用途，同时得到了高效环保的高附加值的保温多孔泡沫材料。

本发明采用的技术方案如下：

一种泡沫多孔材料，所述泡沫多孔材料由组分A、起泡剂、温度调节剂、泡沫结构稳定剂和水经均匀混合、模压成型、干燥、发泡后制得；

其中，以重量百分比计，起泡剂的含量为组分A的1wt％～5wt％，温度调节剂的含量为组分A的20wt％～30wt％，泡沫结构稳定剂的含量为组分A的1wt％～5wt％；

组分A的组分包括：铜渣选尾渣20wt％～40wt％，增稠剂20wt％～40wt％，黏度调节剂20wt％～60wt％。

优选的，所述组分A中，铜渣选尾渣含量为20wt％，增稠剂含量为20wt％，黏度调节剂含量为60wt％；起泡剂含量为组分A的3wt％，温度调节剂含量为组分A的30wt％，泡沫结构稳定剂含量为组分A的3wt％；

或者，所述组分A中，铜渣选尾渣含量为40wt％，增稠剂含量为40wt％，黏度调节剂含量为20wt％；起泡剂含量为组分A的3wt％，温度调节剂含量为组分A的30wt％，泡沫结构稳定剂含量为组分A的3wt％。

优选的，增稠剂采用粉煤灰、粘土、高岭土、膨润土、云母和长石中的一种或几种。

优选的，黏度调节剂采用平板玻璃、瓶罐玻璃和阴极射线管玻璃中的一种或几种。

优选的，起泡剂采用碳酸钙、碳酸钠、硫酸钙和炭黑中的一种或几种。

优选的，温度调节剂采用氟硅酸钠、硼砂、硝酸钠和碳酸钠中的一种或几种。

优选的，泡沫结构稳定剂采用磷酸钠、六偏磷酸钠、硼砂、硼酸和氧化铁中的一种或几种。

本发明如上所述泡沫多孔材料的制备方法，包括如下过程：

将铜渣选尾渣和增稠剂混合均匀，然后干燥、晾干，之后研磨并过250～300目筛，得到混合物A；

将泡沫结构稳定剂干燥、晾干，并与混合物A混合，之后研磨并过200～250目筛，得到混合物B；

将黏度调节剂洗净并干燥，之后破碎并过250～300目筛；

将温度调节剂干燥、晾干，将温度调节剂与破碎后的黏度调节剂混合、研磨并过200～250目筛，得到混合物C；

将起泡剂干燥、晾干，然后将起泡剂与混合物A、混合物B、以及混合物C混合、研磨并过200～250目筛，得到混合物D；

将混合物D加水1wt％～2wt％搅拌均匀并模压成型，得到坯样，将坯样干燥、发泡、保温、冷却退火，得到所述泡沫多孔材料。

优选的，模压成型过程中，压力为15～25MPa。

优选的，坯样保温阶段的温度为640～840℃，保温时间为20～40min，冷却退火时采用空冷。

本发明具有如下有益效果：

本发明的泡沫多孔材料中以铜渣选尾渣、增稠剂和黏度调节剂为主原料，并以起泡剂、温度调节剂、泡沫结构稳定剂为外加剂，本发明中所采用的原料价格低廉、成本较低，并且有效的利用了铜渣选尾渣，得到了高附加值的多孔泡沫材料，不仅可以达到固体废弃物资源化利用的目的，铜尾渣大量消耗，减少铜尾渣的堆存量，而且也是铜尾渣综合利用的一种新途径，符合节能减排和可持续发展的战略要求。同时，本发明的泡沫多孔材料与传统的泡沫材料相比，具有导热系数低、不易燃烧、保温、隔热性能好。具有高机械强度、表观密度小、热膨胀系数低等优良性能，在建筑、保温、节能、吸声降噪、吸波等领域具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明利用铜渣选尾渣生产泡沫多孔材料的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明

本发明泡沫多孔材料由组分A、起泡剂、温度调节剂、泡沫结构稳定剂和水经均匀混合、模压成型、干燥、发泡后制得；其中，以重量百分比计，起泡剂的含量为组分A的1wt％～5wt％，温度调节剂的含量为组分A的20wt％～30wt％，泡沫结构稳定剂的含量为组分A的1wt％～5wt％；组分A的组分包括：铜渣选尾渣20wt％～40wt％，增稠剂20wt％～40wt％，黏度调节剂20wt％～60wt％。

本发明泡沫多孔材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)尾渣成分调节：将铜渣选尾渣、增稠剂按比例称量并混合均匀，在90～100℃下干燥4h取出晾干，研磨后过250～300目筛备用。

(2)发泡前驱体制备：将泡沫结构稳定剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干，再与步骤(1)得到的混合料混合，研磨后过200～250目筛备用。

(3)稀释降温溶解：将黏度调节剂称量，洗净并干燥4h，破碎并过250～300目筛；将温度调节剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将黏度调节剂和温度调节剂混合，研磨后过200～250目筛备用。

(4)增稠发泡：将起泡剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将起泡剂与步骤(2)、步骤(3)得到的混合料混合，研磨1h后过200～250目筛。

(5)将步骤(4)研磨好的混合料加水1wt％～2wt％充分搅拌后，在15～25MPa压力下模压成型。将压制好的坯样干燥5h，待到设定温度后，直接入炉发泡，保温一段时间后取出，在炉外快速降温。发泡时，升温阶段的温度从炉温升高到640～840℃，升温速率为10～15℃/min；保温阶段温度保持在640～840℃，保温时间在20～40min；冷却退火阶段直接取出在炉外冷却。

本发明采用的铜渣选尾渣的主要成分有SiO

实施例1

本实例泡沫多孔材料中，以重量百分比计，组分A包括：铜渣选尾渣20wt％，增稠剂20wt％，黏度调节剂60wt％。起泡剂的含量为组分A的3wt％，温度调节剂的含量为组分A的30wt％，泡沫结构稳定剂的含量为组分A的3wt％。其中，起泡剂是炭黑，温度调节剂是氟硅酸钠，泡沫结构稳定剂是硼砂，增稠剂为粉煤灰，黏度调节剂为平板玻璃。

本实例泡沫多孔材料制备过程包括以下步骤：

(1)将铜渣选尾渣、增稠剂按比例称量并混合均匀，在90～100℃下干燥4h取出晾干。研磨30min后过250目筛备用。

(2)将泡沫结构稳定剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将泡沫结构稳定剂与步骤(1)得到的混合料混合，研磨40min后过200目筛备用。

(3)将黏度调节剂称量洗净并干燥4h，砸碎后破碎10min并过250目筛。将温度调节剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将黏度调节剂和温度调节剂混合，研磨40min后过200目筛备用。

(4)将起泡剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将起泡剂与步骤(2)、步骤(3)得到的混合料混合，研磨1h后过200目筛。

(5)将步骤(4)研磨好的混合料加水1wt％充分搅拌后，在15MPa压力下模压成型。将压制好的坯样干燥5h。将烘干后的坯样放入坩埚，待到设定温度800℃后，直接入炉发泡，保温40min后取出，在炉外快速降温，得到所述泡沫多孔材料。

本例中，制备的泡沫多孔材料经测试：密度是0.73g/cm

实施例2

本实例泡沫多孔材料中，以重量百分比计，组分A包括：铜渣选尾渣30wt％，增稠剂30wt％，黏度调节剂40wt％。起泡剂的含量为组分A的1wt％，温度调节剂的含量为组分A的25wt％，泡沫结构稳定剂的含量为组分A的1wt％。其中，起泡剂是碳酸钠，温度调节剂是硼砂，泡沫结构稳定剂是磷酸钠，增稠剂为粉煤灰，黏度调节剂为平板玻璃。

本实例泡沫多孔材料制备过程包括以下步骤：

(1)将铜渣选尾渣、增稠剂按比例称量并混合均匀，在90～100℃下干燥4h取出晾干。研磨30min后过250目筛备用。

(2)将泡沫结构稳定剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将泡沫结构稳定剂与步骤(1)得到的混合料混合，研磨40min后过200目筛备用。

(3)将黏度调节剂称量洗净并干燥4h，砸碎后破碎10min并过250目筛。将温度调节剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将黏度调节剂和温度调节剂混合，研磨40min后过200目筛备用。

(4)将起泡剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将起泡剂与步骤(2)、步骤(3)得到的混合料混合，研磨1h后过200目筛。

(5)将步骤(4)研磨好的混合料加水1.5wt％充分搅拌后，在20MPa压力下模压成型。将压制好的坯样干燥5h。将烘干后的坯样放入坩埚，待到设定温度840℃后，直接入炉发泡，保温30min后取出，在炉外快速降温，得到所述泡沫多孔材料。

本例中，制备的泡沫多孔材料经测试：密度是0.82g/cm

实施例3

本实例泡沫多孔材料中，以重量百分比计，组分A包括：铜渣选尾渣40wt％，增稠剂40wt％，黏度调节剂20wt％。起泡剂的含量为组分A的5wt％，温度调节剂的含量为组分A的20wt％，泡沫结构稳定剂的含量为组分A的5wt％。其中，起泡剂是碳酸钙，温度调节剂是碳酸钠，泡沫结构稳定剂是硼酸，增稠剂为粉煤灰，黏度调节剂为平板玻璃。

本实例泡沫多孔材料制备过程包括以下步骤：

(1)将铜渣选尾渣、增稠剂按比例称量并混合均匀，在90～100℃下干燥4h取出晾干。研磨30min后过250目筛备用。

(2)将泡沫结构稳定剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将泡沫结构稳定剂与步骤(1)得到的混合料混合，研磨40min后过200目筛备用。

(3)将黏度调节剂称量洗净并干燥4h，砸碎后破碎10min并过250目筛。将温度调节剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将黏度调节剂和温度调节剂混合，研磨40min后过200目筛备用。

(4)将起泡剂称量，在80～90℃干燥2h取出晾干。将起泡剂与步骤(2)、步骤(3)得到的混合料混合，研磨1h后过200目筛。

(5)将步骤(4)研磨好的混合料加水2wt％充分搅拌后，在25MPa压力下模压成型。将压制好的坯样干燥5h。将烘干后的坯样放入坩埚，待到设定温度860℃后，直接入炉发泡，保温20min后取出，在炉外快速降温，得到所述泡沫多孔材料。

本例中，制备的泡沫多孔材料经测试：密度是0.90g/cm

本发明以铜渣选尾渣、增稠剂和黏度调节剂为主原料，添加适当的外加剂，能够制备出性能优良的保温多孔泡沫材料。铜渣选尾渣含有大量制备泡沫材料所需的SiO