一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：对焙烧的石棉尾渣、粉煤灰和辅料混合得到素坯粉体；将素坯粉体加入粘接剂造粒，得到素坯颗粒料；将素坯颗粒料压制成型，得到素坯；将素坯干燥、加热和保温，冷却得到堇青石多孔陶瓷材料。所述堇青石多孔陶瓷由所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法得到。本发明专利技术利用石棉尾渣和粉煤灰在较低温度下制备堇青石多孔陶瓷，为石棉尾矿的资源化利用提供了方向；本发明专利技术制得的堇青石多孔陶瓷孔径分布较窄、孔隙率高、密度低、化学稳定性好、具有较高的强度的特点，可作为耐火保温材料和高温烟气过滤材料。材料和高温烟气过滤材料。材料和高温烟气过滤材料。

【技术实现步骤摘要】
一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷材料制备
，具体来讲，涉及一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]石棉尾渣为温石棉采矿过程中排放的蛇纹岩废石和选矿过程中排放的尾矿，每生产1吨温石棉约产生20～30吨石棉尾矿。石棉尾渣的堆存不仅占用大量土地，而且造成资源的浪费。石棉尾渣中的石棉纤维对环境和人类健康也会产生危害。粉煤灰是火力发电厂煤粉中各种有机和无机组分混合在1200～1700℃燃烧后形成的一种性质和成分复杂的燃烧残留物，其主要的化学成分Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO。截止至2018年，全国调查的工业企业的粉煤灰产量为4.63亿吨，综合利用率为74.9％。粉煤灰多采用堆放处理，粉煤灰的堆放极易对人体健康和环境造成威胁，随扬尘进入空气的粉煤灰会刺激眼睛、皮肤、喉咙和呼吸道，严重时甚至导致砷中毒。因此，对石棉尾矿和粉煤灰进行利用对提高资源利用效率和改善生态环境具有重要意义。
[0003]堇青石是MgO
‑
SiO2‑
Al2O3体系中重要的三元化合物，按质量分数计，其理论的化学组成包括：MgO 13.7％、Al2O
3 34.9％和SiO
2 51.4％，以其为基质的材料具有低热膨胀系数、良好的化学稳定性和介电性能，是优良的抗热震材料。在陶瓷材料中，堇青石是一种热膨胀系数较低、化学稳定性较好的硅酸盐陶瓷材料，用其制备的多孔陶瓷可广泛应用于熔融金属过滤、高温烟气过滤以及耐火材料等高温环境。
[0004]目前，天然矿物(例如，高岭土、滑石和硅藻土等)和高纯氧化物(例如，MgO、Al2O3和SiO2)是制备堇青石多孔陶瓷材料的主要原料，利用纯度较高的氧化物合成堇青石的温度较低但成本高昂，天然矿物制备堇青石具有原料来源广泛、成本低廉的优势，但合成的温度高，能耗较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术目的之一在于提供了一种堇青石多孔陶瓷的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供了堇青石多孔陶瓷。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种堇青石多孔陶瓷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：对焙烧的石棉尾渣、粉煤灰和辅料混合得到素坯粉体；将素坯粉体加入粘接剂造粒，得到素坯颗粒料；将素坯颗粒料压制成型，得到素坯；将素坯干燥、加热和保温，冷却得到堇青石多孔陶瓷材料。
[0007]其中，所述辅料包括高岭土、铝土矿、伊利石、钾长石、膨润土中的一种或多种。
[0008]其中，所述焙烧的石棉尾渣、粉煤灰质量比为20～50：20～50，所述辅料的加入量为焙烧的石棉尾渣和粉煤灰的总质量的10～60％。
[0009]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述制备方法还可包括：对堇青石多孔陶瓷材
料后处理；其中，后处理包括整形、修边。
[0010]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述焙烧的温度可为750～950℃，所述焙烧的时间可为20～90min。
[0011]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述素坯粉体的粒度可为2～75μm。
[0012]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述粘接剂可包括聚乙烯醇水溶液、羧甲基纤维素钠水溶液和水中的一种或多种。
[0013]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述压制成型的步骤可包括：将素坯颗粒料平铺于模具中，30～80MPa的压力下压制，脱模后得到素坯。
[0014]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述干燥的温度可为150～200℃，所述干燥的时间可为30～60min。
[0015]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述加热的步骤可包括：将素坯加热至1160～1240℃，保温3～60min。
[0016]本专利技术另一方面提供了一种堇青石多孔陶瓷，所述堇青石多孔陶瓷由上述所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法得到，所述堇青石多孔陶瓷的微晶相可包括堇青石相、铝镁尖晶石相、顽火辉石相中的至少两种。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果可包括以下中的至少一项：
[0018]1)本产品主要以石棉尾渣、粉煤灰为原料生产多孔堇青石陶瓷，实现了多种固体废物的资源化利用，对资源保护、节约与高值化利用，具有重要的生态与可持续发展意义；
[0019]2)以石棉尾渣和粉煤灰为主要原料合成堇青石多孔材料，拓宽了合成堇青石的原料渠道，降低了合成堇青石的成本，对实际生产中降本增效具有重大意义；
[0020]3)尾渣、粉煤灰的资源化利用对消除所在地人体健康安全、环境保护、复垦、复绿具有重要的生态与环境意义；
[0021]4)以石棉尾渣、粉煤灰为主要原料经加工处理获得堇青石多孔陶瓷的制备方法，具有生产工艺简单、节能减排、产品附加值高、生态环境效益高等优势，对发展新材料产业与社会经济具有重要意义；
[0022]5)本专利技术与现有的添加造孔剂、有机泡沫浸渍法、泡沫注凝法等多孔陶瓷制备方法相比，本专利技术制备堇青石多孔陶瓷的方法具有工艺流程短、不添加造孔剂等优势，可降低制备过程中的能耗和成本；
[0023]6)利用石棉尾渣和粉煤灰在较低温度下制备堇青石多孔陶瓷，为石棉尾矿的资源化利用提供了方向；
[0024]7)本专利技术制得的堇青石多孔陶瓷孔径分布较窄、孔隙率高、密度低、化学稳定性好、具有较高的强度的特点，可作为耐火保温材料和高温烟气过滤材料。
附图说明
[0025]图1示出了本专利技术的示例1的堇青石多孔陶瓷的XRD图；
[0026]图2示出了本专利技术的示例1的堇青石多孔陶瓷的SEM图；
[0027]图3示出了本专利技术的示例2的堇青石多孔陶瓷的XRD图；
[0028]图4示出了本专利技术的示例2的堇青石多孔陶瓷的SEM图；
[0029]图5示出了本专利技术的示例3的堇青石多孔陶瓷的XRD图；
[0030]图6示出了本专利技术的示例4的堇青石多孔陶瓷的SEM图。
具体实施方式
[0031]在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本专利技术的一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法。
[0032]第一示例性实施例
[0033]在本专利技术的第一示例性实施例中，提供了一种堇青石多孔陶瓷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0034]S1、对焙烧的石棉尾渣、粉煤灰和辅料混合得到素坯粉体。
[0035]其中，对石棉尾渣进行破碎和焙烧得到焙烧的石棉尾渣。这里，石棉尾渣可包括蛇纹岩废石蛇纹石选矿尾渣和/或温石棉选矿尾渣。石棉尾渣可为温石棉采矿过程中排放的蛇纹岩废石和选矿过程中排放的尾矿。石棉尾渣按质量百分数计，各组分用量可为45～55％的SiO2、30～40％的MgO、2.5～5.0％的Al2O3、5～10％的TFe2O3和1.0～2.0％的CaO，烧失量可为11.5～13.5％。石棉尾渣的矿物组成主要为蛇纹石，还可含有少量的滑石、磁铁矿、菱镁矿、绿泥石和水镁石中的一种或多种。
[0036]可选地，破碎工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堇青石多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：对焙烧的石棉尾渣、粉煤灰和辅料混合得到素坯粉体；将素坯粉体加入粘接剂造粒，得到素坯颗粒料；将素坯颗粒料压制成型，得到素坯；将素坯干燥、加热和保温，冷却得到堇青石多孔陶瓷材料；其中，所述辅料包括高岭土、铝土矿、伊利石、钾长石、膨润土中的一种或多种；所述焙烧的石棉尾渣、粉煤灰质量比为20～50：20～50，所述辅料的加入量为焙烧的石棉尾渣和粉煤灰的总质量的10～60％。2.根据权利要求1所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：对堇青石多孔陶瓷材料后处理；其中，后处理包括整形、修边。3.根据权利要求1所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为750～950℃，所述焙烧的时间为20～90min。4.根据权利要求1所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述素坯粉体的粒度为2～75μm。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭同江，王璨，孙红娟，陈涛，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：