CN103304253A - 利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于多孔陶瓷的技术领域，具体涉及一种利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷及其制备方法。包括按重量计的下述组分，原料配比如下：赤泥40%-70%，粉煤灰5%-40%，造孔剂10%-30%，添加剂1%-5%，还包括上述物料总重量的10%-20%的水，将赤泥、粉煤灰、造孔剂、添加剂和水分按比例混合均匀后，经成型、干燥、烧成工序获得多孔陶瓷材料。本发明利用赤泥和粉煤灰复合制备多孔陶瓷，不仅工艺简单，成本较低，而且能大量消耗工业废料，有利于环境保护。由此方法可制备出高孔隙率、高抗折强度的孔隙结构为开孔的多孔陶瓷材料。

Description

利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于多孔陶瓷的技术领域,具体涉及一种利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷及其制备方法。
背景技术
赤泥是由铝土矿生产氧化铝过程排出的工业固体废弃物，每生产1吨氧化铝，大约产生赤泥0.8-1.5吨。目前，我国赤泥的综合利用率仅为4%，累计堆存量达到2亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低,赤泥的年产生量还将不断增加，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地、浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。赤泥综合利用仍属世界性难题，国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处置方式。
粉煤灰是火力发电厂的固体废弃物和副产品，是我国当前排放量最大的工业废渣之一。据报道统计，2010年我国粉煤灰排放量达到4亿吨左右。它的大量堆放不仅侵占土地而且污染环境。
目前在陶瓷的技术领域，也开始出现对粉煤灰、赤泥等固体废弃物开发利用的方法，如公告号为102731138A的专利文献记载，其制备材料为泡沫陶瓷，气孔大部分为闭孔，较适用于隔热、保温材料；其采用碳酸钙为造孔剂，碳酸钙高温分解有残留物剩余。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷及其制备方法，用赤泥、粉煤灰两种固体废弃物为主要原料，制备了高气孔率高强度开孔结构的多孔陶瓷，并且生产工艺简单。
本发明的技术方案为：
利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷，包括按重量计的下述组分，原料配比如下：赤泥40%-70%，粉煤灰5%-40%，造孔剂10%-30%，添加剂1%-5%，还包括上述物料总重量的10%-20%的水。
利用赤泥和粉煤灰制备多孔陶瓷的方法，将赤泥、粉煤灰、造孔剂、添加剂和水分按比例混合均匀后，经成型、干燥、烧成工序获得多孔陶瓷材料。
本发明利用赤泥和粉煤灰制备多孔陶瓷的方法，详细制备步骤如下：
   1）将赤泥、粉煤灰、造孔剂、添加剂按比例均匀混合，原料配比如下：赤泥40%-70%，粉煤灰5%-40%，造孔剂10%-30%，添加剂1%-5%；
   2）将一定比例的水均匀加入上述得到的混合物，混合均匀，形成配料；水的量为上述物料总重量的10%-20%；
3）将配料成型，制成多孔陶瓷坯体；
4）将多孔陶瓷坯体放入烘箱中在100-120℃烘干4-6小时；
5）将多孔陶瓷坯体放入炉中焙烧，烧结温度1000-1080℃，焙烧时间20-80分钟，结束后随炉冷却至室温，制成赤泥粉煤灰多孔陶瓷成品。
所述利用赤泥和粉煤灰制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，所述的步骤5）中焙烧程序如下：
30-450℃      105min
450℃保温     60min
450-600℃     75min  
600-1080℃    90-100min
1080℃保温    40min。
所述利用赤泥和粉煤灰制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，各组分粒度尺寸为：
赤泥:       100-200目
粉煤灰：    100-200目
造孔剂：    180-300目
添加剂：    140-200目
所述利用赤泥和粉煤灰制备多孔陶瓷的方法，所述的造孔剂是煤粉。
所述利用粉煤灰和赤泥制备多孔陶瓷的方法，添加剂为硼砂，其含量按重量计为，硼砂1%-5%。
所述利用赤泥和粉煤灰制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，所说的步骤3）成型方法可用模压成型或手工成型，其中模压成型压力为8-15MPa。
本发明的利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷，可作为工业废水
的吸附过滤材料。
本发明的有益效果为：
1）本发明主要原料是工业废弃物，用赤泥和粉煤灰复合制备多孔陶瓷不仅节约天然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护，赤泥和粉煤灰的综合利用是贯彻节能减排基本国策的体现，对减少土地占用、保护环境具有深远意义。
2）赤泥中含有大量的Na2O，有助于降低多孔陶瓷的烧结温度，节能环保。
3）选用资源较为丰富的煤粉为造孔剂，且制备工艺简单，有利于工业化大生产。
4）制备的多孔陶瓷不仅气孔分布均匀，呈三维连通状态，而且具有孔隙度可调，较高的强度等优点。所制多孔陶瓷样品经检测显气孔率为40.51%-57.48%，抗折强度为11.25MPa-17.43MPa。
5）多孔陶瓷中含有大量的孔隙，比表面积发达，可作为工业废水的吸附过滤材料。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1:
  按重量计取60%的赤泥，15%的粉煤灰，20%煤粉，5%的硼砂均匀混合，外加上述组合物重量的15%的水分继续混合均匀。在压片机上压制成型，成型压力为12MPa。将成型后的坯体放入烘箱中在100℃烘干5小时。将烘干后的坯体放入焙烧炉中焙烧，烧结温度为1080℃。随炉冷却制成赤泥粉煤灰多孔陶瓷成品。焙烧程序如下：
30-450℃      105min
450℃保温     60min
450-600℃     75min  
600-1080℃    95min
1080℃保温    40min
所制多孔陶瓷样品经检测显气孔率为47.43%，抗折强度为14.45MPa。
实施例2：
按重量计取45%的赤泥，35%粉煤灰， 15%煤粉，5%的硼砂均匀混合，外加上述组合物重量的15%的水分继续混合均匀。在压片机上压制成型，成型压力为12MPa。将成型后的坯体放入烘箱中在100℃烘干5小时。将烘干后的坯体放入焙烧炉中焙烧，烧结温度为1080℃。随炉冷却制成粉煤灰赤泥多孔陶瓷成品。焙烧程序如下：
30-450℃      105min
450℃保温     60min
450-600℃     75min  
600-1080℃    95min
1080℃保温    40min
所制多孔陶瓷样品经检测显气孔率为51.12%，抗折强度为12.45MPa。
实施例3：
    按重量计取70%赤泥，8%的粉煤灰，20%煤粉，2%的硼砂均匀混合，外加上述组合物重量的15%的水分继续混合均匀。在压片机上压制成型，成型压力为12MPa。将成型后的坯体放入烘箱中在100℃烘干5小时。将烘干后的坯体放入焙烧炉中焙烧，烧结温度为1000℃。随炉冷却制成粉煤灰赤泥多孔陶瓷成品。焙烧程序如下。
30-450℃      105min
450℃保温     60min
450-600℃     75min  
600-1000℃    90min
1000℃保温    40min
所制多孔陶瓷样品经检测显气孔率为49.46%，抗折强度为13.58MPa。
实施例4：
按重量计取44%的赤泥，22%的粉煤灰，30%煤粉，4%的硼砂均匀混合，外加上述组合物重量的20%的水分继续混合均匀。在压片机上压制成型，成型压力为12MPa。将成型后的坯体放入烘箱中在100℃烘干5小时。将烘干后的坯体放入焙烧炉中焙烧，烧结温度为1080℃。随炉冷却制成粉煤灰赤泥多孔陶瓷成品。焙烧程序如下。
30-450℃      105min
450℃保温     60min
450-600℃     75min  
600-1080℃    90min
1080℃保温    40min
所制多孔陶瓷样品经检测显气孔率为57.48%，抗折强度为17.43MPa。
实施例5：
按重量计取70%赤泥，8%的粉煤灰，20%煤粉，2%的硼砂均匀混合，外加上述组合物重量的10%的水分继续混合均匀。在压片机上压制成型，成型压力为12MPa。将成型后的坯体放入烘箱中在100℃烘干5小时。将烘干后的坯体放入焙烧炉中焙烧，烧结温度为1000℃。随炉冷却制成粉煤灰赤泥多孔陶瓷成品。焙烧程序如下。
30-450℃      105min
450℃保温     60min
450-600℃     75min  
600-1000℃    90min
1000℃保温    40min
所制多孔陶瓷样品经检测显气孔率为49.46%，抗折强度为13.58MPa。
实施例6：
按重量计取70%赤泥，8%的粉煤灰，20%煤粉，2%的硼砂均匀混合，外加上述组合物重量的20%的水分继续混合均匀。在压片机上压制成型，成型压力为12MPa。将成型后的坯体放入烘箱中在100℃烘干5小时。将烘干后的坯体放入焙烧炉中焙烧，烧结温度为1000℃。随炉冷却制成粉煤灰赤泥多孔陶瓷成品。焙烧程序如下。
30-450℃      105min
450℃保温     60min
450-600℃     75min  
600-1000℃    90min
1000℃保温    40min
所制多孔陶瓷样品经检测显气孔率为42.46%，抗折强度为14.58MPa。

Claims (9)

1.利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷，包括按重量计的下述组分，原料配比如下：赤泥40%-70%，粉煤灰5%-40%，造孔剂10%-30%，添加剂1%-5%，还包括上述物料总重量的10%-20%的水。
2.利用赤泥和粉煤灰制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，将赤泥、粉煤灰、造孔剂、添加剂和水分按比例混合均匀后，经成型、干燥、烧成工序获得多孔陶瓷材料。
3.根据权利要求2所述的制备多孔陶瓷的方法，详细制备步骤如下：
   1）将赤泥、粉煤灰、造孔剂、添加剂按比例均匀混合，原料配比如下：赤泥40%-70%，粉煤灰5%-40%，造孔剂10%-30%，添加剂1%-5%；
   2）将一定比例的水均匀加入上述得到的混合物，混合均匀，形成配料；水的量为上述物料总重量的10%-20%；
3）将配料成型，制成多孔陶瓷坯体；
4）将多孔陶瓷坯体放入烘箱中在100-120℃烘干4-6小时；
5）将多孔陶瓷坯体放入炉中焙烧，烧结温度1000-1080℃，焙烧时间20-80分钟，结束后随炉冷却至室温，制成赤泥粉煤灰多孔陶瓷成品。
4.根据权利要求3所述的制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，所述的步骤5）中焙烧程序如下：
30-450℃      105min
450℃保温     60min
450-600℃     75min  
600-1080℃    90-100min
1080℃保温    40min。
5.根据权利要求3所述的制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，各组分粒度尺寸为：
赤泥:       100-200目
粉煤灰：    100-200目
造孔剂：    180-300目
添加剂：     140-200目。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，所述的造孔剂是煤粉。
7.根据权利要求1或2或3或5所述的制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，所述的添加剂为硼砂，其含量按重量计为硼砂1%-5%。
8.根据权利要求3所述的制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，所说的步骤3）成型方法可用模压成型或手工成型，其中模压成型压力为8-15MPa。
9.利用赤泥和粉煤灰制备的多孔陶瓷可作为工业废水的吸附过滤材料。
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