一种协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法技术

本发明专利技术提供了一种协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法，属于含氧化镁废料协同高效利用及高性能多孔氧化镁基高温陶瓷制备技术领域。所述多孔氧化镁基高温陶瓷的制备步骤包括：将菱镁矿尾矿、镁砂废料和造孔剂混合，球磨，再将球磨所得混合料压制成型，烧结，即制得多孔氧化镁基高温陶瓷。通过本发明专利技术所述制备方法制得的多孔MgO基陶瓷烧结性能好，力学性能和抗热震性佳。力学性能和抗热震性佳。力学性能和抗热震性佳。

【技术实现步骤摘要】
一种协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法


[0001]本专利技术涉及含氧化镁废料协同高效利用及高性能多孔氧化镁基高温陶瓷制备
，特别涉及一种协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法。

技术介绍

[0002]传统的MgO基多孔陶瓷多以氢氧化镁、碳酸镁、硝酸镁及高纯氧化镁等为原料，成本较高，不利于工业化。因此，理论上可以将菱镁矿尾矿进行回收利用替代传统MgO基陶瓷原料或并可以较好的解决MgO基陶瓷的生产成本较高的问题。制备多孔陶瓷的工艺有很多种，如有机泡沫浸渍法、成孔剂法、熔盐合成法、3D打印法、冰模板法、凝胶铸造法、发泡工艺、生物模板法等，相对而言，成孔剂法实现起来更为简单，且成本较低。但成孔剂法得到的制品通常孔分布不均匀，且强度较低，因此如何提升所制产品的综合性能是亟需解决的研究难点。
[0003]随着近几十年菱镁矿的过度开采，高品位的菱镁矿源已日趋匮乏，低品位的菱镁矿及其附加副产物菱镁矿尾矿大量堆积，得不到有效的利用，降低了菱镁矿资源的利用率。同时，由于菱镁矿开采的不合理，导致低品位的菱镁矿逐年堆积，因此，基于此背景下的低品位菱镁矿选矿工艺得到发展，但同时由于选矿带来了菱镁矿尾矿的大量产生，使得环境问题突出。通过将菱镁矿尾矿进行高值附加利用，对改善环境及进一步降低应用领域的生产成本具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法。通过以菱镁矿尾矿和镁砂废料作为原料，以可溶性淀粉作为造孔剂，在不同预配比例下采用固相反应法制成综合性能较优的多孔MgO基多孔陶瓷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]本专利技术技术方案之一：提供一种协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法，包括以下步骤：
[0007]将菱镁矿尾矿、镁砂废料和造孔剂混合，球磨，再将球磨所得混合料压制成型，烧结，制得多孔氧化镁基高温陶瓷。
[0008]优选地，所述菱镁矿尾矿与所述镁砂废料的可按任意比例混合。
[0009]当所述菱镁矿尾矿与所述镁砂废料的比例为30∶70时，试样的线收缩率最低；当所述菱镁矿尾矿与所述镁砂废料的比例为70∶30时，试样的力学性能最佳；当所述菱镁矿尾矿与所述镁砂废料的比例为80∶20，试样的抗热震性能最佳，导热系数最高。
[0010]优选地，所述造孔剂为可溶性淀粉和/或碳粉。
[0011]更优选地，所述造孔剂的加入量占所述菱镁矿尾矿和镁砂废料总质量的3～6％。
[0012]优选地，所述烧结的温度为1450℃～1600℃，时间为2～4h。
[0013]更优选地，烧结过程中，先以1～3℃/min的升温速率升至900℃，再以5～10℃/min的升温速率升至1450℃～1600℃，并保温2～4h。
[0014]优选地，所述菱镁矿尾矿的化学组成按质量分数计，包括：MgO45～50％和SiO26～8％，烧失量为42～46％。
[0015]优选地，所述镁砂废料的化学组成按质量分数计，包括：MgO90～95％、SiO22～3％和CaO 2～3％，烧失量＜1％。
[0016]本专利技术技术方案之二：提供一种根据上述协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法制得的多孔氧化镁基高温陶瓷。
[0017]本专利技术的有益技术效果如下：
[0018]本专利技术以菱镁矿尾矿和镁砂废料为原料(本专利技术所选择的两种原料都是主要含有氧化镁的工业副产物，将二者同时作为氧化镁基陶瓷的原料时，可以相互补充，实现废弃物的高附加值利用)，与常规的MgO基陶瓷原料相比，明显具有成本低廉的优势，又可以缓解菱镁矿尾矿的堆积压力，缓解环境压力，促进二次资源绿色循环高效利用。此外，使用成本较低的可溶性淀粉作为造孔剂，操作工艺简单，易于实现多孔MgO基陶瓷规模化生产；同时，菱镁矿尾矿因自身含有大量CO2的特性，使其在高温烧结过程中释放CO2而产生造孔作用，可以有效弥补造孔剂剂量不足的问题，所得的多孔MgO基陶瓷表面孔隙分布均匀，且制品成分简单，主要为镁橄榄石相及镁砂原料MgO，因此，通过本方法制得的多孔MgO基陶瓷烧结性能好，力学性能和抗热震性佳。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例2的工艺流程图。
[0020]图2为本专利技术实施例3制备的多孔氧化镁基高温陶瓷的SME图。
具体实施方式
[0021]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。
[0022]另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0023]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
[0024]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0025]本专利技术实施例中所用菱镁矿尾矿含MgO 46.46％和SiO27.84％、CaO 0.88％、Al2O30.12％、烧失量为44.7％。
[0026]7.本专利技术实施例中所用镁砂废料含MgO 92.92％％、SiO23.17％、CaO 2.16％、Al2O30.28％烧失量0.69％。
[0027]实施例1
[0028]一种协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法，具体操作步骤如下：
[0029]称量：称量试样所需的菱镁矿尾矿粉、镁砂废料和3wt.％可溶性淀粉的质量，其中镁砂废料与菱镁矿尾矿粉的掺入质量比为0:100。
[0030]混合：置于球磨罐内，利用行星式球磨机，分别添加5％的乙醇作为球磨介质，在转速200r
·
min
‑1下球磨2h，形成混合均匀的原料。
[0031]烧结：将成型后的试样置于高温箱式电阻炉内，先以3℃/min的升温速率升至900℃，再以8℃/min的升温速率升至1450℃，并保温3h，随炉冷却得到最终产品。
[0032]经检测，本实施例所制备的多孔氧化镁基高温陶瓷的性能指标：显气孔率18.91％，体积密度2.79g
·
cm
‑3，线收缩率8.68％，常温耐压强度83.72MPa，经过1100℃两次水冷后的残余强度保持率68.06％，导热系数17.61W
·
m
‑1·
K...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种协同利用菱镁矿尾矿和镁砂废料制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：将菱镁矿尾矿、镁砂废料和造孔剂混合，球磨，再将球磨所得混合料压制成型，烧结，制得多孔氧化镁基高温陶瓷。2.根据权利要求1所述的制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法，其特征在于，所述造孔剂为可溶性淀粉和/或碳粉。3.根据权利要求2所述的制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法，其特征在于，所述造孔剂的加入量占所述菱镁矿尾矿和镁砂废料总质量的3～6％。4.根据权利要求1所述的制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法，其特征在于，所述烧结的温度为1450℃～1600℃，保温时间为2～4h。5.根据权利要求4所述的制备多孔氧化镁基高温陶瓷的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马北越，昝文宇，刘坤，慕鑫，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：