1 前言
泡沫玻璃强度高，吸水性极低，可用于墙体和屋顶保温。在泡沫玻璃的基础上发展起来的发泡陶瓷，不仅继承了泡沫玻璃的各种优点，而且原料易于取得，制造过程比泡沫玻璃更为简化，在建筑节能领域得到了更广泛的应用。
现有的发泡陶瓷保温板是以陶土尾矿、陶瓷碎片、河道淤泥、掺加料等作为主要原料，采用发泡技术经高温焙烧而成的高气孔率的闭孔陶瓷材料。
产品具有防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好，与墙基层和抹面层相容性好、安全稳固性好，可与建筑物同寿命、防火等级为A1级等诸多性能优势，适用于建筑外墙保温、防火隔离带、建筑自保温冷热桥处理等。
珍珠岩是一种玻璃化的矿物， 在我国河南、东北、内蒙古、河北等地均有丰富的珍珠岩矿产资源，全国储量达百亿吨以上。目前珍珠岩的开发利用年产量达800 万m3。
但是，我国珍珠岩行业所用的矿砂多为中粗砂， 大量小于70 目的细砂被当作尾砂废弃，占全部矿石处理量的25%～30%，全国每年要产生约600 万吨的珍珠岩尾砂。这部分尾砂被堆积在矿山、加工厂附近，不仅污染农田和矿山环境，而且造成资源的极大浪费。
本研究主要使用珍珠岩尾矿为原料，制备具有较低导热系数的发泡陶瓷，重点研究了尾矿的加入量、配方、烧成温度制度对最终制品的导热系数、机械强度、物化性能等指标的影响。
2 实验方法
2.1 原料及配方
所用原料：珍珠岩尾矿，产自内蒙古包头市，细度小于70 目；膨润土、白云石、长石、紫砂、高温砂，均产自内蒙古，其性能指标见表1。
对以上原料进行了XRD 分析，结果见表2、图1。
高温砂主晶相为钾长石和石英，含有部分蛋白石和少量伊利石；紫砂主晶相以高岭石为主，含有部分石英、少量蒙脱石和赤铁矿；长石主晶相以长石为主，含有少量石英；膨润土主晶相以蒙脱石为主，含有部分蛋白石；珍珠岩尾矿以非晶相为主。
使用差热分析仪对原料进行热分析，通过分析图可直观得到原料的吸热峰、放热峰及烧成范围，结果见表3，实验所用配方见表4。
使用碳化硅和萤石为发泡剂。其中碳化硅和萤石分别选用绿碳化硅收尘粉和萤石收尘组成复合发泡剂。复合发泡剂的加入量均为0.4%。
2.2 制备工艺
将上述物料按照配方配好。加入瓷瓶球磨机中，按照料∶水∶球=1∶0.6∶1.5 的比例，研磨18h，烘干，手工造粒。在堇青石-莫来石板上，使用堇青石-莫来石条做成腔体。
将造好粒的物料倒入腔体约一半高，刮平。在1160℃～1220℃的范围内烧成。高温段保温45min。冷却后，取出、切割为样品。
2.3 性能测试
使用日本X-Pert PRO MPD（PANalytical）X-衍射仪对样品进行晶相分析；使用日本日立公司SEM对样品进行形貌观察；对样品进行强度、容重、导热系数等物理指标的检测。
3 结果与讨论
3.1 X衍射晶相分析
图2 为发泡陶瓷的X 衍射图。
通过X 衍射图可以看出样品的晶相比较复杂，有石英、莫来石、斜长石、钾长石、镁铝尖晶石和较大量的玻璃相等。
3.2 普通照相及SEM观察
通过观察发现，样品由直径2mm～4mm 的微孔组成，孔的大小比较均匀，且微孔为封闭孔。通过SEM 可以发现，样品有各种各样的孔，孔的大小较为均匀，且孔的壁上密布更为微小的孔，其具体情况见图3。
图3 发泡陶瓷照片及SEM
3.3 发泡陶瓷的化学成分
经过试验，最终确定较佳化学成分范围，见表5。根据成分表可以看出，具有良好发泡效果的珍珠岩发泡陶瓷其化学成分有一个较为适宜的范围。
3.4 性能与配方的关系
对于保温材料， 要想使其具有高效的保温性能，也就是具有较低的导热系数，其关键点在于如何保证材料具有合理的微孔结构。这包含三部分的内容：
（1）坯体中孔的大小是否合适，也就是孔的大小是多少；
（2）坯体中孔的大小是否均匀，也就是孔的大小分布情况；
（3）坯体中孔的数量所占的比例，也就是孔在坯体中所占体积的比例。
以上三部分直接决定了该材料导热系数的大小。制作绝热材料，首先要控制材料中孔的大小，孔越小越好，这样可以使热的对流作用尽量小。
其次，孔的大小尽量均匀，不要出现一部分孔特别小，而另一部分孔又特别大。在热的传递过程中，大孔径孔中的对流作用就比较剧烈，加大了导热系数。
再次，孔的体积比率越大，孔壁就越薄，孔壁的曲折程度就越大，降低热传导作用，也就降低了材料的导热系数。
对于发泡陶瓷，起到保温作用的主要是样品中气泡的大小、数量和均匀程度。
同时兼顾材料的物理性能，以保证产品可以工业化使用。在此思路的基础上，通过对配方、烧结温度、高温保温时间的调整，使得样品的气泡状况得到最佳状态。所制样品的性能指标见表6。
在研究过程中，珍珠岩的化学成分接近所得到的最佳发泡陶瓷的成分范围，因此可以大量使用珍珠岩尾砂。
在实验过程中，最高用量高达85%，只加入少量的膨润土、长石等其它原料进行配方矫正和保证成分稳定。因此，通过本研究可以证实：可以大量使用尾砂生产发泡陶瓷。
4 结论
（1）可以使用珍珠岩尾砂为主要原料制作发泡陶瓷，珍珠岩尾砂最大用量为85%。
（2）所制的发泡陶瓷的抗拉强度≥0.35MPa，导热系数≤0.09W/（m·K），可用于外墙外保温系统。
（3） 所使用的其他原料均为当地低等级原料，易于取得，扩大了建厂的地域范围。
（4）所制作的发泡陶瓷具有A1级防火性能，耐久性好，不老化，与建筑物同寿命，与水泥砂浆、混凝土等相容性好，吸水率极低，性能稳定，在阳光暴晒、冷热剧变、风雨交加等恶劣气候条件下不变形、不老化、不开裂。
【转载声明】本网站所转载的文章，其版权均归原作者所有，遵循原作者的版权声明，如果原文没有版权声明，我们将按照目前互联网开放的原则，在不通知作者的情况下转载文章。如果转载行为不符合作者的版权声明或者作者不同意转载，请来信告知：bjb@fiberglass365.com。如其他媒体或个人从本网转载有关文章时，务必尊重原作者的著作权，保留本网注明的“稿件来源”，并自负版权等法律责任。
