基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法技术

本发明专利技术提供一种基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法，该方法主要是以铝灰30～60%、滑石20～55%、石英砂20‑50%为主料，以粘结剂（占主料重量的1‑5%）和除杂剂（为铝灰重量的0.5‑5%）为辅料，并将所述粉料和水按照重量比1～4:1湿磨制浆；再以聚氨酯泡沫板浸入上述料浆制坯、晾晒、烘干；最后再进行高温富氧烧结，所得堇青石陶瓷过滤板气孔率≥85%，堇青石相≥95%，抗热振性≥5次；既实现了铝灰的资源化利用，又节约了自然资源，降低了陶瓷过滤板材的生产成本。

【技术实现步骤摘要】
基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法
本专利技术涉及过滤材料制备
，具体涉及一种基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法。
技术介绍
铝灰是铝工业生产过程中产生的废弃物，主要成分为单质铝、铝的化合物、氧化硅、氧化镁、钠盐、钾盐、氟化盐、氧化钛等，具有毒性及易燃性。电解铝工艺熔体转移、净化、除杂过程熔体表面产生的浮渣，废铝熔炼熔体转移、净化、除杂过程熔体表面产生的浮渣（盐渣和铝灰），熔盐法从铝灰、铝渣中回收金属铝的过程中产生的盐渣和二次铝灰均被列入2019版《国家危险废物名录》。据统计，每生产1吨铝，大概产生15～30kg的铝灰，2019年国内铝产量为3500万吨，产生铝灰约52.5～105万吨，其无害化和资源化是铝工业生产中迫切需要解决的问题。另一方面，陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、抗热振性好的特性，陶瓷过滤板内部多是相互贯通的微孔结构，比表面积大、吸附能力强，广泛应用在金属和非金属精矿的过滤脱水、金属熔体的过滤除杂、环保行业的固液分离等领域，目前陶瓷过滤板中氧化铝质、碳化硅质居多，而此类材质热振性能差，生产成本较高，需耗费大量的自然资源；而当前陶瓷类过滤板材需求量很大，现有来源难以满足各类生产中的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法，以期在实现铝灰无害化、资源化利用的同时解决现有技术中陶瓷过滤板耗费大量自然资源、生产高且产量难以满足需要的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法，包括以下步骤：（1）以重量百分比计，取铝灰30～60%、滑石粉20～55%、石英砂20～50%混配成主料；（2）再按主料重量的1～5%向其中添加粘结剂，按铝灰重量的0.5-5%向其中添加除杂剂，制得粉料；（3）以1～4:1的重量比将所得粉料和水混合湿磨，制得浆料；（4）取聚氨酯泡沫板充分浸润所述浆料后捞出，沥出或挤压出多余浆料，得上浆板；（5）将上浆板晾晒并烘干后得板坯；（6）低温焦化（300-550℃）泡沫板、高温富氧环境下烧结即得堇青石陶瓷过滤板。所述粘结剂为聚乙烯醇、纸浆粉、羟丙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素钠中的至少一种。所述除杂剂为氟化铵、氯化铵、氟化铝、碳酸铵中的至少一种；此类除杂剂可快速彻底去除铝灰中钠盐、钾盐等杂质，同时促使铝灰中的氮化铝快速氧化脱氮，生成无毒无害的氮气，确保环保无污染。所述聚氨酯泡沫板密度为10-60PPI。在所述步骤（6）中，烧结温度为1300-1420℃、保温时间为2-5h，烧结期间的升温步骤为：0-300℃阶段升温速率30℃/h，300℃-550℃阶段升温速率20℃/h，550℃-1000℃阶段升温速率15℃/h、氧含量控制为氧含量5-12%（以确保使铝灰中的金属铝和氮化铝充分氧化），1000℃-烧结终温阶段升温速率20℃/h，保温后随炉冷却。在所述步骤（3）中，粉料湿磨粒度控制为325-400目。在所述步骤（5）中，上浆板自然晾晒24h，于150℃烘干12h。所述铝灰含Al≤5%、AlN≤10%、Al2O3≥80%、SiO2≤0.5%、CaO≤0.5%、MgO≤0.5、Fe2O3≤0.5%，粒度≥100目。与现有技术相比，本专利技术的主要有益技术效果在于：1.本专利技术方法制备出的陶瓷过滤板与氧化铝、碳化硅材质陶瓷过滤板相比：本专利技术制备出的堇青石陶瓷过滤板具有较低的热膨胀系数，高温抗热震性能优异，可在冷热温差大的环境下长期使用。2.本专利技术实现了铝灰的无害化和资源化，节约自然资源、降低生产成本（金属铝燃烧、释放大量的热量，制备过程中燃料消耗少；铝灰原料价格远低于矾土或氧化铝的价格）。3.本专利技术所制得的堇青石陶瓷过滤板充分利用了铝灰中的铝、镁质成分，制成品气孔率≥85%，堇青石相（硅酸盐矿物）≥95%，抗热振性≥5次；其成品耐火性好、受热膨胀率低。4.本专利技术制备过程中会有少量的HF气体排出，在环保允许范围内，且能进行有效的回收利用，其成品里面则不含有氟化物。具体实施方式下面结合实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。在以下实施例中所涉及的原料如无特别说明，均为市售常规原料；所涉及的试验或检测方法，如无特别说明，均为常规方法。实施例1：制备堇青石陶瓷过滤板的方法取37份铝灰（含Al5%、AlN10%、Al2O370%、SiO23%、MgO1%，TiO22.2%，其余为氯盐及氟盐杂质）、45份滑石（纯度98.5%）、23份石英砂（纯度99%）混合均匀，外加3份聚乙烯醇粘结剂、1份氟化氨和0.5份碳酸铵混合物，将上述粉料和水按照4:1的重量比混合，用陶瓷球磨罐湿磨至325目，制成料浆。取密度为30PPI的聚氨酯泡沫板浸入上述料浆；待浆体均匀浸透后，取出聚氨酯泡沫板，挤出多余的料浆；将粘有料浆的聚氨酯泡沫板坯体自然晾晒24h，在150℃烘干12h。然后在1380℃进行烧结，具体升温曲线为：0-300℃、30℃/h，300-550℃、20℃/h，550-1000℃、5℃/h、氧含量为8%，1000-1380℃、20℃/h，1380℃保温4h后随炉冷却，即得堇青石陶瓷过滤板。所制备出的该批次堇青石陶瓷过滤板经检测，含MgO13.5%、Al2O334.3%、SiO250.2%，堇青石相占96.2%，气孔率85%，孔隙均匀度为28，抗热振性6次。实施例2：制备堇青石陶瓷过滤板的方法取42份铝灰（含Al2%、AlN5%、Al2O370%、SiO25%、MgO10%，TiO22.2%，其余为氯盐及氟盐杂质）、25份滑石（纯度98.5%）、33份石英砂（纯度99%）混合均匀，外加3份聚乙烯醇粘结剂、1份氟化氨和0.5份碳酸铵混合物，将上述粉料和水按照1:1的重量比混合，用陶瓷球磨罐湿磨至400目，制成料浆。取20PPI的聚氨酯泡沫板浸入上述料浆；待浆体均匀浸透后，取出聚氨酯泡沫板，挤出多余的料浆；将粘有料浆的聚氨酯泡沫板坯体自然晾晒24h，在150℃烘干12h。然后在1350℃进行烧结，具体升温制度为：0-300℃、30℃/h，300-550℃、20℃/h，550-1000℃、5℃/h、氧含量为5%，1000-1350℃、20℃/h，1350℃保温2h后随炉冷却，即得堇青石陶瓷过滤板。所制得的该批次堇青石陶瓷过滤板经检测，含MgO13.5%、Al2O334.6%、SiO250%，堇青石相占95.6%，气孔率87.5%，孔隙均匀度为19，抗热振性7次。实施例3：制备堇青石陶瓷过滤板的方法取36份铝灰（含Al5%、AlN8%、Al2O375%、SiO21%、MgO1%，TiO22.5%，其余为氯盐及氟盐杂质）、40份滑石（纯度98.5%）、24份石英砂（纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）以重量百分比计，取铝灰30～60%、滑石粉20～55%、石英砂20～50%混配成主料；/n（2）再按主料重量的1～5%向其中添加粘结剂，按铝灰重量的0.5～5%向其中添加除杂剂，混配成粉料；/n（3）以1～4:1的重量比将所得粉料和水混合湿磨，制得浆料；/n（4）取聚氨酯泡沫板充分浸润所述浆料后捞出，沥出或挤压出多余浆料，得上浆板；/n（5）将上浆板晾晒并烘干后得板坯；/n（6）低温焦化泡沫板、高温富氧环境下烧结即得堇青石陶瓷过滤板。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以重量百分比计，取铝灰30～60%、滑石粉20～55%、石英砂20～50%混配成主料；
（2）再按主料重量的1～5%向其中添加粘结剂，按铝灰重量的0.5～5%向其中添加除杂剂，混配成粉料；
（3）以1～4:1的重量比将所得粉料和水混合湿磨，制得浆料；
（4）取聚氨酯泡沫板充分浸润所述浆料后捞出，沥出或挤压出多余浆料，得上浆板；
（5）将上浆板晾晒并烘干后得板坯；
（6）低温焦化泡沫板、高温富氧环境下烧结即得堇青石陶瓷过滤板。


2.根据权利要求1所述基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素钠、纸浆粉中的至少一种。


3.根据权利要求1所述基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法，其特征在于，所述除杂剂为氟化铵、氯化铵、氟化铝、碳酸铵中的至少一种。


4.根据权利要求1所述基于铝灰原料制备堇青石陶瓷过滤板的方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫板密度为10～60PPI。


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【专利技术属性】
技术研发人员：冯晓强，王旭东，牛文军，于长军，乔继才，
申请(专利权)人：郑州经纬科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41