本發(fā)明屬于吸聲板及固廢資源化利用，尤其涉及一種膨脹多孔瓷化骨料吸聲板及其制備方法與應用。

背景技術(shù)：

1、這里的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，而不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、隨著軌道交通的快速發(fā)展，在帶動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和便民的同時，其帶來的噪聲問題也不容小覷。目前工程上使用的吸聲板類型主要包括纖維水泥吸音板、輕骨料水泥吸聲板等。其中，輕骨料水泥吸聲板主要通過外摻陶粒等輕質(zhì)骨料來制備多孔水泥基吸聲材料，但在生產(chǎn)水泥的過程中燃料燃燒和原料碳酸鹽分解會導致大量的碳排放，不符合綠色低碳發(fā)展的要求。

3、磷泥是以磷礦石為主要原料制磷時產(chǎn)生的重要副產(chǎn)物，主要成分為sio2、cao、fe2o3、al2o3等，此外還含有重金屬等有害元素，主流處理方法包括物理法回收磷主要有蒸磷法、抽濾法、萃取法等，其中，①蒸磷法是通過加溫磷泥，利用單質(zhì)磷隨溫度發(fā)生的物理變化來與水、雜質(zhì)分離，再將磷蒸氣冷凝回收。②抽濾法是將含磷60％左右的磷泥在70～80℃的熱水中溶化，同時保溫，熔融狀的磷泥通過用二層柞蠶絲作濾布的吸濾槽，進行真空抽濾，雜質(zhì)被截留在濾布上，濾出成品黃磷。③溶劑萃取法是利用黃磷不溶于水，微溶于苯、氯仿，易溶于二硫化碳的性質(zhì)來提取磷泥中的黃磷。磷泥的以上處理方法均為采用物理方法回收磷泥中的磷，但對磷泥處理不完全，磷泥中含有的大量有毒重金屬，進入環(huán)境中在土壤和植物中富集，最終危害人體健康。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種膨脹多孔瓷化骨料吸聲板及其制備方法與應用，本發(fā)明制備的骨料吸聲板具有高孔隙率、質(zhì)輕、抗壓強度高、耐火性好等優(yōu)異性能，在制備過程中能夠同時實現(xiàn)低碳排放以及固廢資源化利用。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種膨脹多孔瓷化骨料吸聲板，其材料按質(zhì)量份計，包括如下組分：磷泥35-60份，垃圾焚燒飛灰10-25份，鋼渣10-55份，膨脹劑0.4-1份。

4、在一些實施例中，磷泥、垃圾焚燒飛灰、鋼渣和膨脹劑均為粉料，粉料的粒徑為80-100目。

5、在一些實施例中，所述膨脹多孔瓷化骨料吸聲板，其材料按質(zhì)量份計，包括如下組分：磷泥35-60份，垃圾焚燒飛灰15-25份，鋼渣20-40份，膨脹劑0.4-1份。

6、第二方面，本發(fā)明提供所述膨脹多孔瓷化骨料吸聲板的制備方法，包括如下步驟：

7、將磷泥、垃圾焚燒飛灰和鋼渣經(jīng)干燥、球磨后獲得粉料，粉料中sio2占比為53％-79％范圍內(nèi)、al2o3占比為15-25％，％為質(zhì)量百分數(shù)；

8、將各原料的粉料按比例與膨脹劑混合均勻，加水混合造粒，制得骨料素坯；

9、將骨料素坯堆置于模具中形成板狀，然后將其隨同模具一起干燥，在400-500℃預熱后，升溫至1100-1200℃進行燒結(jié)，燒結(jié)完成后進行急冷，即得膨脹多孔瓷化骨料吸聲板。

10、現(xiàn)有制備骨料吸聲板的方法是利用固廢和分散劑、膠凝劑、發(fā)泡劑等進行制備，該技術(shù)適應性差，對固廢原料的組分限制較高，目前還沒有對磷泥、飛灰制備吸聲板的相關(guān)研究。

11、制備的瓷化骨料吸聲板多孔膨脹的機理為：磷泥原料中sio2含量在30～40％之間，fe2o3含量在10～25％之間。fe2o3與垃圾焚燒飛灰、鋼渣和添加的膨脹劑中的c發(fā)生反應釋放出co和co2等氣體，在快速升溫階段被生成的液相包裹，冷卻后形成蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，導致骨料吸聲板發(fā)生膨脹。

12、通過急冷使骨料吸聲板的溫度下降，在溫度下降的過程中可以使吸聲板表面形成玻璃相，獲得更好的抗壓強度。

13、垃圾焚燒飛灰中的主要組分為sio2、cao、al2o3及fe2o3，與鋼渣進行科學配比，主要作為骨料吸聲板的骨架作用。

14、鋼渣的作用為鋼渣中主要成分為氧化鈣、氧化鎂等，可用于降低熔點，降低能耗，此外，鋼渣與焚燒飛灰進行合理配比，作為骨料吸聲板的骨架。

15、高溫燒制過程中磷泥、垃圾焚燒飛灰與鋼渣進行科學配比，使sio2占比約在53％-79％范圍內(nèi)、al2o3占比約在15-25％范圍內(nèi)，加入膨脹劑，在高溫燒制過程中原料中的c與fe2o3反應釋放co2氣體，被玻璃相包裹造成吸聲板膨脹。吸聲板經(jīng)1100-1200℃高溫燒制而成，抗壓強度高。

16、在一些實施例中，球磨后的粉料的粒徑為80-100目。

17、優(yōu)選的，球磨的工藝條件為球磨機轉(zhuǎn)速為220～300r/min，翻轉(zhuǎn)速度設置5～8次/min，球磨時間30～50min。

18、在一些實施例中，所述骨料素坯的粒徑為0.5-1cm。

19、在一些實施例中，所述膨脹劑為碳化硅膨脹劑。

20、在一些實施例中，在400-500℃預熱的保溫時間為20-35min。

21、優(yōu)選的，預熱的程序升溫速率為5-10℃/min。預熱的作用主要有兩個方面：一方面是為了減少素胚由于突然進入高溫環(huán)境，溫度急劇變化使素胚表面和內(nèi)部形成溫差而引起炸裂；其次是為了降低由于素胚中氣體量過大造成氣孔偏大的現(xiàn)象。預熱的升溫速率過大可能會導致素胚破裂，升溫速率過小會導致燒制時間延長，效率降低。

22、在一些實施例中，燒結(jié)的程序升溫速率為10-20℃/min；燒結(jié)的保溫時間為15-40min。燒結(jié)的升溫速率過大會導致吸聲板破裂，升溫速率過小可能會導致內(nèi)部反應過慢，素胚膨脹性降低。

23、在一些實施例中，所述急冷的方法為：燒制結(jié)束后，保溫15-40min后將制成的膨脹多孔瓷化骨料吸聲板直接從高溫爐中取出，冷卻至室溫，即可。

24、第三方面，本發(fā)明提供一種膨脹多孔瓷化骨料吸聲板，由所述制備方法制備而成。

25、在一些實施例中，所述膨脹多孔瓷化骨料吸聲板的孔隙率為35-50％，面密度為10-35kg/m2，吸聲系數(shù)為0.6-0.9，膨脹倍數(shù)為0.5-3。

26、孔隙率為塊狀材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下總體積的百分比。

27、面密度為指定厚度8-12mm的物體單位面積的質(zhì)量。

28、吸聲系數(shù)是表示吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)性能的量，不同材料具有不同的吸聲能力。當吸聲系數(shù)為0時，表示聲音全反射，材料不吸聲；當吸聲系數(shù)為1時，表示材料吸收了全部聲能，沒有反射。一般材料的吸聲系數(shù)在0-1之間，吸聲系數(shù)越大，表明材料的吸聲性能越好。

29、第四方面，本發(fā)明提供所述膨脹多孔瓷化骨料吸聲板在地鐵、隧道或高速公路隔音降噪中的應用。

30、上述本發(fā)明的一種或多種實施例取得的有益效果如下：

31、(1)本發(fā)明制得的膨脹多孔瓷化骨料吸聲板的原料全部來自固體廢物，能夠極大的消納固體廢物，實現(xiàn)了固廢的高值資源化利用，極大地節(jié)約了自然資源。

32、(2)本發(fā)明利用鋼渣作為堿激發(fā)劑，在高溫燒制過程中磷泥和垃圾焚燒飛灰中的重金屬等污染物固定在吸聲板中，實現(xiàn)了固廢處理的無害化。

33、(3)本發(fā)明制得的膨脹多孔瓷化骨料吸聲板相較于水泥基吸聲材料，孔隙率(35％～50％)和抗壓強度更高，吸聲板內(nèi)部多孔的特性提高了對中低頻環(huán)境的吸聲性能，并且在制備過程中碳排放量遠低于水泥基吸聲材料制備，具有顯著的碳減排意義。