一种高温烧结助剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高温烧结助剂及其应用。高温烧结剂包含玻璃原料、钾和/或锂的硅铝矿物、苏州土、滑石和白云石等原料，该烧结助剂能够使得制备陶瓷膜支撑体的硅铝系固废原料在1050～1150℃温度范围内烧结成型，且获得陶瓷膜支撑体强度可达30MPa、气孔率为32％。气孔率为32％。

【技术实现步骤摘要】
一种高温烧结助剂及其应用


[0001]本专利技术涉及一种高温烧结助剂，特别涉及一种用于硅铝系固废制备硅铝系陶瓷膜支撑体的高温烧结助剂，还涉及其使用方法，属于陶瓷材料制备


技术介绍

[0002]目前，制备陶瓷平板膜的方法，但原料主要为氧化铝，而使用氧化铝制备陶瓷平板膜成本高。例如中国专利(CN108246119A)公开了一种用于污水处理的陶瓷平板膜及其制备方法，其主要原料为α
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氧化铝、氧化钛、氧化硅粉粒，其烧结温度达到1350℃；中国专利(CN109851328A)公开了一种高性能陶瓷平板膜支撑体的制备工艺，其使用氧化铝粉比例高达60～80％，而烧结温度达到了1200～1500℃，由于现有的工艺中基本上都是使用纯商品化氧化铝来制备陶瓷平板膜，一方面是氧化铝本身价格高，导致原料成本高，另一方面是以氧化铝烧成陶瓷平板膜需要的烧成温度高，导致烧成成本高，正是由于现有陶瓷平板膜有原料成本高及烧成能耗高等不足，所以产品价格高，市场竞争力不足，迫切需要解决相关问题。
[0003]硅铝系固废如粉煤灰、煤矸石、赤泥等储量丰富，其中含有大量的活性硅(铝)氧四面体、丰富的金属氧化物等有用组分，如果能够将其应用于制备陶瓷平板膜可实现粉煤灰等硅铝固废的高效利用，同时大幅度降低产品生产成本，但是仍然存在固废利用率低、烧结温度高、气孔率低等技术问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术的第一个目的是在于提供一种高温烧结助剂，该烧结助剂能够使得硅铝系固废原料在较宽温度范围内烧结成型，且获得高强度、气孔率高的陶瓷材料。
[0005]本专利技术的第二个目的是在于提供一种高温烧结助剂在硅铝系固废制备硅铝系陶瓷膜支撑体中的应用，该高温烧结助剂能够大幅度降低硅铝系原料，特别是硅铝系固废的烧结温度以及获得更宽的烧结温度范围，同时可以通过硅铝系固废来获得高强度和高气孔率的陶瓷膜支撑体，能够实现硅铝系固废的高价值转化。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种高温烧结助剂，其包含玻璃原料、钾和/或锂的硅铝矿物、苏州土、滑石和白云石。
[0007]本专利技术的高温烧结助剂为玻璃原料、钾和/或锂的硅铝矿物、苏州土、滑石和白云石的复配物，这些成分之间对降低硅铝系原料的烧结温度，促进陶瓷相生成具有明显的协同作用。玻璃原料在中温段即可产生少量液相，能够将原料颗粒粘结，产生强度，防止产品烧裂，而钾和/或锂的硅铝矿物等主要在高温段可梯度产生液相，并且液相粘度随着温度的升高逐渐降低，可对结合剂整体液相粘度及流动性进行调整，在生产中有利于烧成控制和防止变形，而苏州土、滑石、白云石等可为体系中提供部分氧化钙、氧化镁，作为玻璃的网络变性体，当坯体在1000℃左右有熔体出现后，它们作为助熔剂也能进入到熔体中，使熔体产
生较多的缺位，能够降低熔体的粘度，提高熔体的活性和侵蚀性，有利于颗粒的熔接，促进莫来石晶体的析出，从而强化了坯体的烧结过程。
[0008]作为一个优选的方案，所述玻璃原料包括硼玻璃粉、硼熔块、硼砂、磷酸盐玻璃粉、硅酸盐玻璃粉中至少一种。
[0009]作为一个优选的方案，所述玻璃原料的软化温度为700～900℃。
[0010]作为一个优选的方案，所述钾和/或锂的硅铝矿物包括钾长石、锂瓷石、锂辉石中至少一种。
[0011]作为一个优选的方案，所述高温烧结助剂包含以下质量份组分：玻璃原料15～30份，钾和/或锂的硅铝矿物25～50份，苏州土15～25份，滑石10～15份，白云石4～7份。高温烧结助剂的各组分比例应当协调，才能达到最佳的协同作用效果，比如玻璃原料的比例过高，会导致产品烧成收缩大，液相大量填充空隙，产品表面孔径减小，气孔率降低，如果玻璃原料含量过低，助烧效果不明显，达不到目标要求温度；苏州土与含锂矿物主要起到协调调节熔体粘度作用，两者的比例过高，会使助剂熔融温度增大，两者的比例过低会造成助剂烧成范围较窄，不利于均一性控制。苏州土相对于含锂矿物来说耐火度更高，并且苏州土控制高温熔体粘度作用更弱，因此苏州土含量要略低于含锂矿物，但苏州土可起到调节成分，增加强度的作用。滑石与白云石，通过钙镁比例计算所得加入量，两者控制在合适的比例有利于降低烧结温度，如果两者的总加入量过高会造成产品局部产生开裂，同时造成烧结温度偏高，如果两者的总加入量过低无法充分与其他矿物反应，同样会提高烧成温度。
[0012]作为一个优选的方案，所述烧结助剂粒度为5～7μm。
[0013]本专利技术还提供了一种高温烧结助剂的应用，其作为硅铝系固废制备硅铝系陶瓷膜支撑体的高温烧结助剂应用。
[0014]作为一个优选的方案，所述硅铝系陶瓷膜支撑体由以下原料通过挤出成型和烧结固化得到：硅铝系固废、微米级氧化铝粉、塑性粘土、造孔剂、临时粘结剂和所述高温烧结助剂。
[0015]作为一个优选的方案，所述原料包括以下质量份组分：硅铝系固废55～90份，微米级氧化铝粉5～25份，造孔剂4～7份，临时粘结剂2～6份，所述高温烧结助剂7～15份。
[0016]作为一个优选的方案，所述硅铝系固废包括粉煤灰飞灰、粉煤灰底灰、高铝煤矸石、气化渣、煤渣、拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合法赤泥中至少一种。
[0017]作为一个优选的方案，所述硅铝系固废的粒度为8～12μm。
[0018]作为一个优选的方案，所述微米级氧化铝粉的粒度为氧化铝粒度5～10μm，具体为微米级α氧化铝粉。
[0019]作为一个优选的方案，所述造孔剂包括淀粉、锯末中至少一种。
[0020]作为一个优选的方案，所述临时粘结剂包括纤维素。
[0021]相对现有技术，本专利技术技术方案带来的有益效果：
[0022]本专利技术的高温烧结助剂用于硅铝系陶瓷膜支撑体的制备能够明显降低硅铝系原料的烧结温度，促进陶瓷相生成。玻璃原料在中温段即可产生少量液相，能够将原料颗粒粘结，产生强度，防止产品烧裂，而钾和/或锂的硅铝矿物等主要在高温段可梯度产生液相，并且液相粘度随着温度的升高逐渐降低，可对结合剂整体液相粘度及流动性进行调整，在生产中有利于烧成控制和防止变形，而苏州土、滑石、白云石等可为体系中提供部分氧化钙、
氧化镁，作为玻璃的网络变性体，当坯体在1000℃左右有熔体出现后，它们作为助熔剂也能进入到熔体中，使熔体产生较多的缺位，能够降低熔体的粘度，提高熔体的活性和侵蚀性，有利于颗粒的熔接，促进莫来石晶体的析出，从而强化了坯体的烧结过程。在使用高温烧结助剂时，硅铝系陶瓷膜支撑体的烧结固化温度可在1050～1150℃进行调节，产品温度范围可达35～50℃，产品均一性控制较好，相较于传统陶瓷膜，使用此结合剂后，硅铝系支撑体的烧结温度可降低150～250℃，每万平米平板膜最多可节约天然气4572立方，烧结能耗降低约26％。
[0023]本专利技术在使用高温烧结助剂的前提条件下，能够将硅铝系支撑体制备过程中的氧化铝原料替换为硅铝系固废原料，且生产出来的陶瓷膜性能与传统工艺生产出来的陶瓷膜性能相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温烧结助剂，其特征在于：包含玻璃原料、钾和/或锂的硅铝矿物、苏州土、滑石和白云石。2.根据权利要求1所述的一种高温烧结助剂，其特征在于：所述玻璃原料包括硼玻璃粉、硼熔块、硼砂、磷酸盐玻璃粉、硅酸盐玻璃粉中至少一种。3.根据权利要求1或2所述的一种高温烧结助剂，其特征在于：所述玻璃原料的软化温度为700～900℃。4.根据权利要求1所述的一种高温烧结助剂，其特征在于：所述钾和/或锂的硅铝矿物包括钾长石、锂瓷石、锂辉石中至少一种。5.根据权利要求1、2或4所述的一种高温烧结助剂，其特征在于：包含以下质量份组分：玻璃原料15～30份，钾和/或锂的硅铝矿物25～50份，苏州土15～25，滑石10～15份，白云石4～7份。6.权利要求1～5任一项所述的一种高温烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺治国，钟慧，谢炜棋，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：