利用白瓷废料合成堇青石陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种利用白瓷废料合成堇青石陶瓷及多孔材料的制备方法。该种利用白瓷废料合成堇青石陶瓷，原料包括白瓷废料、废耐火材料、高岭土、预烧滑石，并公开了利用白瓷废料合成堇青石陶瓷及多孔材料的制备方法；此外本发明专利技术的堇青石陶瓷还可在原料中添加孔剂合成堇青石多孔材料，以及结合高分子泡沫浸渍成型法合成堇青石多孔材料。本发明专利技术利用白瓷废料制备堇青石陶瓷，堇青石纯度高，具有较高的抗弯强度和体积密度，可根据需要获得不同气孔率的堇青石多孔材料，属于固体废弃物的综合利用，具有重大环保意义和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料、汽车尾气净化装置材料或催化剂载体材料领域，具体地说，本专利技术涉及一种利用白瓷废料合成堇青石陶瓷及多孔材料的制备方法。
技术介绍
随着社会经济及陶瓷产业的飞速发展，我国建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷等需求量不断增加，产量居世界第一。陶瓷材料的制备需经过高温烧成，会形成大量的陶瓷废料，主要包括陶瓷产品废品以及耐火材料废料。以著名瓷都福建省德化县陶瓷产区为例，每年可产生陶瓷废料高达数万吨。由于经过高温烧制，陶瓷废料的硬度极高，无法降解，填埋处理需要占用大量的土地，并且造成环境污染。目前生产陶瓷制品的主要原材料为天然矿物原料等不可再生资源，开采原料会破坏生态环境，矿产资源已日趋枯竭。因此，对陶瓷废料的综合利用可以实现资源的绿色循环使用，具有显著的经济效益和环保效益。堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)多孔陶瓷具有低密度、耐高温、低的热膨胀系数、热稳定性好、隔热保温性能好等优点，作为抗热震性材料被广泛应用于陶瓷窑炉的轻质保温隔热材料、汽车尾气净化装置、催化剂载体、耐热涂层、电子封装材料、吸音材料、减震材料等，应用范围广，市场需求量大。常规合成堇青石材料采用工业氧化铝、氧化镁和石英为主要原料，具有原料成本高、烧结温度高、能耗大等缺点。采用矾土熟料、煤矸石、粉煤灰、菱镁矿等原料合成堇青石，原料成本较低，但是由于原料杂质含量高，合成堇青石纯度相对较低，制品的使用范围受到限制。因此，选择合适的低成本原料合成高性能的堇青石材料是陶瓷工业研究的一个热点问题。本专利技术利用生产白瓷工业的废料作为部分组成原料制备堇青石多孔陶瓷。陶瓷废料主要包括白瓷废料和高铝质废耐火材料。白瓷废料是生产白瓷过程中的废品，组成中Al2O3含量在20-30％之间，SiO2含量在60-70％之间，含铁等杂质少。废耐火材料是生产白瓷工业窑炉的高铝质耐火材料边角料及使用过程中的废弃料，组成中Al2O3含量在60-80％之间，SiO2含量在20-40％之间。以上两种陶瓷废料都可以作为人工合成堇青石的部分组成原料。由于这些陶瓷废料已经过高温烧成，用其替代部分的组成原料可以降低烧结收缩率、提高成品率，还可以起到降低烧成温度、节约能耗、降低碳排放的作用。目前国内外尚未有利用白瓷废料制备堇青石多孔材料的报道，本专利技术属于固体废弃物的综合利用，不仅解决了白瓷废料的综合治理，而且节约了生产成本，具有显著经济效益和较大的推广应用价值。
技术实现思路
为了解决生产白瓷产业固体废弃物综合治理难的问题，以及现有合成堇青石材料技术中存在的原料成本高的问题，本专利技术提供了一种利用白瓷废料合成堇青石陶瓷及多孔材料的制备方法，该方法能在确保获得高纯度堇青石的前提下，最大限度地利用陶瓷工业废料，实现了工业固体废弃物的高附加值循环利用，并显著降低堇青石材料的生产成本，扩大应用领域。为实现上述目的，本专利技术提供一种利用白瓷废料合成堇青石陶瓷及多孔材料的制备方法。由上述对本专利技术的描述可知，本专利技术提供的人造纤木石及其制作方法，具有如下有益效果：目前，陶瓷工业固体废弃物的综合治理仍然是个严重的问题，本专利技术将不可降解的白瓷废料进行资源再生和高附加值利用，将白瓷废料用于堇青石制品的主要原料属于首次创新，用它作为主要原料，显著降低了堇青石制品的生产成本；由于白瓷废料硅含量较高，因此选择高铝质废耐火材料进行成分调配以获得高纯度的堇青石材料；白瓷废料和废耐火材料的可塑性较差，因此通过添加具有较高成型性能和烧结活性的高岭土，不仅可以调整制品中的成分，而且能较好地解决废陶瓷辊棒成型性能差不利于加工成型的问题，使得白瓷废料加上废耐火材料的利用率高达50％；采用石墨等作为造孔剂可制备获得中等孔隙率的堇青石多孔材料，且孔径分布细小均匀，同时具有一定的强度；采用高分子泡沫浸渍成型法可以制备高孔隙率的堇青石多孔材料，孔径及孔隙率可通过改变浸渍体孔隙率来进行调整。经过测定，采用本专利技术方法制备的陶瓷制品堇青石相含量达83-94％，抗弯强度40-80MPa，体积密度1.95-2.12g/cm3，制备的堇青石多孔材料青石相含量达91-95％，体积密度0.9-1.8g/cm3，气孔率24％-56％。由以上可知，本专利技术为一种利用白瓷废料合成堇青石陶瓷及多孔材料的制备方法，该方法堇青石得率高，能有效利用白瓷废料和废耐火材料，实现工业固体废弃物的高附加值循环利用，具有显著的环保价值，同时有效降低堇青石多孔材料的生产成本，提高经济效益和市场竞争力。附图说明图1为具体实施例一本专利技术合成的堇青石陶瓷的XRD(X射线衍射)图谱。图2为具体实施例二采用石墨造孔剂制备的堇青石多孔材料的XRD图谱。图3为具体实施例二采用石墨造孔剂制备的堇青石多孔材料的SEM(扫描电子显微镜)照片。图4为具体实施例三采用高分子泡沫浸渍成型法制备的堇青石多孔材料的XRD图谱。图5为具体实施例三采用高分子泡沫浸渍成型法制备的堇青石多孔材料的SEM照片。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。利用白瓷废料合成堇青石陶瓷，其特征在于，所述原料包括白瓷废料、废耐火材料、高岭土、滑石，其重量份如下：白瓷废料17-30份、废耐火材料18-23份、高岭土29-34份、预烧滑石21-31份。其中对白瓷废料、废耐火材料先进行破碎并过20目标准筛；白瓷废料主要为制备白瓷生产过程中的素烧废坯或透明釉烧废瓷，不允许使用色釉烧成制品；废耐火材料可采用陶瓷工业窑具材料中的高铝质窑衬、棚板、匣钵等加工边角料及窑具废料，要求窑具废料不能发生明显的化学侵蚀；预烧滑石需经过900℃预烧1小时处理以减少烧失量。具体实施例一：一种利用白瓷废料合成堇青石陶瓷，原料包括白瓷废料、废耐火材料、高岭土、滑石，白瓷废料30份、废耐火材料20份、高岭土29份、预烧滑石21份。上述利用白瓷废料合成堇青石陶瓷的制备方法，具体步骤如下：步骤1，按原料配方组成配料，原料在球磨机中湿法研磨0.5小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.5:0.8；步骤2，研磨后的浆料过滤脱水，放入干燥箱中105℃烘干12小时，破碎并过100目筛；步骤3，将粉料与浓度为5％的聚乙烯醇水溶液的粘结剂混合，在14MPa压力下成型，成型坯料放入干燥箱中105℃烘干12小时；步骤4，干坯置于窑炉中在空气气氛下高温烧成，煅烧温度为1300℃，保温时间为3小时，自然冷却到室温，得到堇青石陶瓷。采用X射线衍射仪分析样品的晶相结构(如图1所示)，采用力学万能试验机测试样品的抗弯强度，采用排水法测定样品的体积密度。经测试，该材料中堇青石含量85％，抗弯强度65MPa，体积密度2.04g/cm3。采用实施例1的制备方法制得下表所列成分堇青石陶瓷的晶相含量、材料的抗弯强度和体积密度：具体实施例二：一种利用白瓷废料合成堇青石陶瓷，原料包括白瓷废料21、废耐火材料22、高岭土30、预烧滑石27、造孔剂10；本实施例中的造孔剂为石墨，此外造孔剂可选用淀粉、高分子微球等可发生热分解的材料；上述利用白瓷废料合成堇青石陶瓷的制备方法，具体步骤如下：步骤1，按原料配方组成配料，原料在球磨机中湿法研磨0.5小时，研磨介质为水，原料：球：水＝1:1.5:0.8；步骤2，研磨后的浆料过滤脱水，放入干燥箱中105℃烘干12小时，破碎并过100本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用白瓷废料合成堇青石陶瓷，其特征在于，所述原料包括白瓷废料、废耐火材料、高岭土、预烧滑石，其重量份如下：白瓷废料17‑30份、废耐火材料18‑23份、高岭土29‑34份、预烧滑石21‑31份。

【技术特征摘要】
1.利用白瓷废料合成堇青石陶瓷，其特征在于，所述原料包括白瓷废料、废耐火材料、高岭土、预烧滑石，其重量份如下：白瓷废料17-30份、废耐火材料18-23份、高岭土29-34份、预烧滑石21-31份。2.根据权利要求1所述的人造纤木石，其特征在于，所述原料的重量份如下：白瓷废料21-25、废耐火材料21-23、高岭土29-31、预烧滑石24-29。3.根据权利要求1或2所述的利用白瓷废料合成堇青石陶瓷，其特征在于：原料还包括造孔剂，所述造孔剂的重量份为10-20份。4.根据权利要求3所述的利用白瓷废料合成堇青石陶瓷，其特征在于：所述造孔剂为石墨、淀粉、高分子微球中的一种或多种。5.利用白瓷废料合成堇青石陶瓷的制备方法，其特征在于，制备权利要求1-4所述的堇青石陶瓷，具体步骤如下：步骤1，按原料配方组成配料，原料在球磨机中湿法研磨，研磨介质为水；步骤2，研磨后的浆料过滤脱水，干燥、破碎并过筛；步骤3，将过筛后的粉料与粘结剂混合，压力成型，成型坯料在干燥箱中进行干燥；步骤4，干坯置于窑炉中在空气气氛下煅烧后保温，自然冷却后，得到堇青石陶瓷。6.根据权利要求5所述的利用白瓷废料合成堇青石陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的原料：球：水＝1:1.5:0.8的比例在研磨机中研磨0.5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：花能斌，刘荣斌，
申请(专利权)人：福建省德化荣信陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35