本发明专利技术涉及一种基于稻壳堇青石‑莫来石多孔陶瓷制备方法，属于陶瓷科技材料技术领域。针对堇青石‑莫来石多孔陶瓷制备烧成温度高、制备过程复杂、弯曲强度低、热膨胀系数高的问题，本发明专利技术提供一种基于稻壳堇青石‑莫来石多孔陶瓷的制备方法。本发明专利技术用经酸处理的稻壳粉作为成孔剂，热解稻壳制备的二氧化硅为硅源，加入氧化铝和氧化镁为主原料，添加少量三氧化二钕为烧结剂，用一步法合成堇青石‑莫来石多孔陶瓷。稻壳中含有丰富的二氧化硅和碳，可作为硅源和成孔剂，添加三氧化二钕能显著降低堇青石‑莫来石的形成温度，对堇青石‑莫来石复相的形成有良好的促进作用，显著提高堇青石‑莫来石多孔陶瓷的力学强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于稻壳堇青石-莫来石多孔陶瓷的制备方法，属于陶瓷科技材料
技术介绍
近年来，应用于高温气体净化、太阳能热发电、高温金属熔体过滤等领域的堇青石-莫来石陶瓷的制备及性能已成为国内外研究的热点。堇青石属环状结构硅酸盐，结构中有较大空隙。当质点受热时，可向空隙处振动，故堇青石陶瓷有热膨胀系数小和热震稳定性优异的特点，莫来石陶瓷具有高温强度高、高温蠕变率和热膨胀率较低、抗热震性好等优点。耐火度高、高温稳定性好，这使得堇青石-莫来石陶瓷具有优良的抗热震性和高温性能。绝大多数已有研究用预先合成的堇青石、莫来石为原料成型再烧结制成该复相陶瓷，存在着原料价格高、烧成温度较高、制备过程较复杂、弯曲强度低、热膨胀系数高等缺陷。因而，寻求新的价廉原料，在较低温下制备堇青石-莫来石多孔陶瓷具有实际意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对堇青石-莫来石多孔陶瓷制备烧成温度高、制备过程复杂、弯曲强度低、热膨胀系数高的问题，本专利技术提供一种基于稻壳堇青石-莫来石多孔陶瓷的制备方法。本专利技术用经酸处理的稻壳粉作为成孔剂，热解稻壳制备的二氧化硅为硅源，加入氧化铝和氧化镁为主原料，添加少量三氧化二钕为烧结剂，用一步法合成堇青石-莫来石多孔陶瓷。稻壳是大宗农业废料，是数量巨大的可再生物质资源，稻壳中含有丰富的二氧化硅和碳，可作为硅源和成孔剂，成为廉价的原料制备堇青石-莫来石多孔陶瓷。添加三氧化二钕能显著降低堇青石-莫来石的形成温度，对堇青石-莫来石复相的形成有良好的促进作用，同时能在气孔率、体积密度和热膨胀系数均无明显变化的前提下，显著提高堇青石-莫来石多孔陶瓷的力学强度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）称取90~120g稻壳，加入200~300mL的10%盐酸溶液，保持温度在90~100℃水浴中，搅拌1~2h，过滤，得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至中性，置入烘箱，保持温度120~150℃，持续烘干10~12h，取出粉碎，得稻壳粉，备用；（2）称取100~120g稻壳置入管式炉中，在氮气保护下，加热至400~500℃，热解5~8min，继续通入氮气，冷却至室温，得稻壳热解灰；（3）称取50~60g稻壳热解灰，置入不锈钢反应釜，加入350~480mL的质量浓度为10%氢氧化钠溶液，保持温度在90~100℃水浴中，搅拌2~3h，过滤，去除滤渣，得硅酸钠溶液，将二氧化碳气体以1~2L/min通入溶液，加热溶液至沸腾2~3h，过滤，得胶体，用去离子水洗涤胶体3~5次，置入马弗炉中在800~900℃煅烧2~3h，得二氧化硅；（4）分别称取40~42g上述步骤（1）制备的稻壳粉，20~24g上述制备的二氧化硅，25~27g氧化铝粉，7~8g氧化镁粉，1~2g三氧化二钕，混合均匀，加入80~100mL质量分数为5%的聚乙烯醇，搅拌1~2h，置入模具中，以10MPa压力成型，置入150~180℃烘箱干燥，得堇青石-莫来石多孔陶瓷粗坯；（5）取上述堇青石-莫来石多孔陶瓷粗坯置入高温炉，保持温度在1380~1400℃下煅烧4~5h，随炉冷却得堇青石-莫来石多孔陶瓷。本专利技术制备的堇青石-莫来石多孔陶瓷烧制温度在1380~1400℃，抗弯强度为20~22MPa，显气孔率为48~50%，热膨胀系数为3.5~4.0×10-6/℃。本专利技术的有益技术效果是：（1）本专利技术制备的堇青石-莫来石多孔陶瓷，显气孔率高，耐火度高、高温稳定性好，热膨胀率小；（2）本专利技术使用稻壳作为原料，来源广泛，价格低廉，烧成温度低，有效提高生产效率，降低成本。具体实施方式称取90~120g稻壳，加入200~300mL的10%盐酸溶液，保持温度在90~100℃水浴中，搅拌1~2h，过滤，得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至中性，置入烘箱，保持温度120~150℃，持续烘干10~12h，取出粉碎，得稻壳粉，备用；称取100~120g稻壳置入管式炉中，在氮气保护下，加热至400~500℃，热解5~8min，继续通入氮气，冷却至室温，得稻壳热解灰；称取50~60g稻壳热解灰，置入不锈钢反应釜，加入350~480mL的质量浓度为10%氢氧化钠溶液，保持温度在90~100℃水浴中，搅拌2~3h，过滤，去除滤渣，得硅酸钠溶液，将二氧化碳气体以1~2L/min通入溶液，加热溶液至沸腾2~3h，过滤，得胶体，用去离子水洗涤胶体3~5次，置入马弗炉中在800~900℃煅烧2~3h，得二氧化硅；分别称取40~42g上述制备的稻壳粉，20~24g上述制备的二氧化硅，25~27g氧化铝粉，7~8g氧化镁粉，1~2g三氧化二钕，混合均匀，加入80~100mL质量分数为5%的聚乙烯醇，搅拌1~2h，置入模具中，以10MPa压力成型，置入150~180℃烘箱干燥，得堇青石-莫来石多孔陶瓷粗坯；取上述堇青石-莫来石多孔陶瓷粗坯置入高温炉，保持温度在1380~1400℃下煅烧4~5h，随炉冷却得堇青石-莫来石多孔陶瓷。实例1称取90g稻壳，加入200mL的10%盐酸溶液，保持温度在90℃水浴中，搅拌1h，过滤，得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至中性，置入烘箱，保持温度120℃，持续烘干10h，取出粉碎，得稻壳粉，备用；称取100g稻壳置入管式炉中，在氮气保护下，加热至400℃，热解5min，继续通入氮气，冷却至室温，得稻壳热解灰；称取50g稻壳热解灰，置入不锈钢反应釜，加入350mL的质量浓度为10%氢氧化钠溶液，保持温度在90℃水浴中，搅拌2h，过滤，去除滤渣，得硅酸钠溶液，将二氧化碳气体以1L/min通入溶液，加热溶液至沸腾2h，过滤，得胶体，用去离子水洗涤胶体3次，置入马弗炉中在800℃煅烧2h，得二氧化硅；分别称取40g上述制备的稻壳粉，20g上述制备的二氧化硅，25g氧化铝粉，7g氧化镁粉，1g三氧化二钕，混合均匀，加入80mL质量分数为5%的聚乙烯醇，搅拌1h，置入模具中，以10MPa压力成型，置入150℃烘箱干燥，得堇青石-莫来石多孔陶瓷粗坯；取上述堇青石-莫来石多孔陶瓷粗坯置入高温炉，保持温度在1380℃下煅烧4h，随炉冷却得堇青石-莫来石多孔陶瓷。本专利技术制备的堇青石-莫来石多孔陶瓷烧制温度在1380℃，抗弯强度为20MPa，显气孔率为48%，热膨胀系数为4.0×10-6/℃。实例2称取100g稻壳，加入250mL的10%盐酸溶液，保持温度在95℃水浴中，搅拌1.5h，过滤，得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至中性，置入烘箱，保持温度130℃，持续烘干11h，取出粉碎，得稻壳粉，备用；称取110g稻壳置入管式炉中，在氮气保护下，加热至450℃，热解6min，继续通入氮气，冷却至室温，得稻壳热解灰；称取55g稻壳热解灰，置入不锈钢反应釜，加入400mL的质量浓度为10%氢氧化钠溶液，保持温度在95℃水浴中，搅拌2.5h，过滤，去除滤渣，得硅酸钠溶液，将二氧化碳气体以1.5L/min通入溶液，加热溶液至沸腾2.5h，过滤，得胶体，用去离子水洗涤胶体4次，置入马弗炉中在850℃煅烧2.5h，得二氧化硅；分别称取41g上述制备的稻壳粉，22g上述制备的二氧化硅，26g氧化铝粉，7.5g氧化镁粉，1.5g三氧化二钕，混合均匀，加入90mL质量分数为5%的聚乙烯醇，搅拌1.5h，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于稻壳堇青石‑莫来石多孔陶瓷制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取90~120g稻壳，加入200~300mL的10%盐酸溶液，保持温度在90~100℃水浴中，搅拌1~2h，过滤，得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至中性，置入烘箱，保持温度120~150℃，持续烘干10~12h，取出粉碎，得稻壳粉，备用；（2）称取100~120g稻壳置入管式炉中，在氮气保护下，加热至400~500℃，热解5~8min，继续通入氮气，冷却至室温，得稻壳热解灰；（3）称取50~60g稻壳热解灰，置入不锈钢反应釜，加入350~480mL质量浓度为10%氢氧化钠溶液，保持温度在90~100℃水浴中，搅拌2~3h，过滤，去除滤渣，得硅酸钠溶液，将二氧化碳气体以1~2L/min通入溶液，加热溶液至沸腾2~3h，过滤，得胶体，用去离子水洗涤胶体3~5次，置入马弗炉中在800~900℃煅烧2~3h，得二氧化硅；（4）分别称取40~42g上述步骤（1）制备的稻壳粉，20~24g上述制备的二氧化硅，25~27g氧化铝粉，7~8g氧化镁粉，1~2g三氧化二钕，混合均匀，加入80~100mL质量分数为5%的聚乙烯醇，搅拌1~2h，置入模具中，以10MPa压力成型，置入150~180℃烘箱干燥，得堇青石‑莫来石多孔陶瓷粗坯；（5）取上述堇青石‑莫来石多孔陶瓷粗坯置入高温炉，保持温度在1380~1400℃下煅烧4~5h，随炉冷却得堇青石‑莫来石多孔陶瓷。...
【技术特征摘要】
1.一种基于稻壳堇青石-莫来石多孔陶瓷制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取90~120g稻壳，加入200~300mL的10%盐酸溶液，保持温度在90~100℃水浴中，搅拌1~2h，过滤，得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至中性，置入烘箱，保持温度120~150℃，持续烘干10~12h，取出粉碎，得稻壳粉，备用；（2）称取100~120g稻壳置入管式炉中，在氮气保护下，加热至400~500℃，热解5~8min，继续通入氮气，冷却至室温，得稻壳热解灰；（3）称取50~60g稻壳热解灰，置入不锈钢反应釜，加入350~480mL质量浓度为10%氢氧化钠溶液，保持温度在90~100℃水浴中，搅拌2~3h，过滤，去除滤渣，...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，王龙，
申请(专利权)人：吴迪，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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