[发明专利]一种利用锂矿渣制备莫来石多孔陶瓷的方法、莫来石多孔陶瓷和应用

说明书

本发明提供了一种利用锂矿渣制备莫来石多孔陶瓷的方法、莫来石多孔陶瓷和应用，涉及资源再利用技术领域。本发明提供的利用锂矿渣制备莫来石多孔陶瓷的方法，包括以下步骤：将锂矿渣、氧化铝粉、金属铝粉和水进行球磨，得到浆料；将所述浆料和表面活性剂进行搅拌，得到湿泡沫；将所述湿泡沫进行干燥，将所得干泡沫进行烧结，得到莫来石多孔陶瓷。本发明制备的莫来石多孔陶瓷收缩率极低，能够减少多孔陶瓷后期的加工成本，同时实现了锂矿渣的高附加值回收利用。

技术领域

本发明涉及资源再利用技术领域，具体涉及一种利用锂矿渣制备莫来石多孔陶瓷的方法、莫来石多孔陶瓷和应用。

背景技术

多孔陶瓷具有高孔隙率、大比表面积和高化学稳定性，因此被广泛应用于保温、过滤、生物支架等诸多领域。而莫来石多孔陶瓷因其具有耐高温、耐腐蚀以及良好的抗热震性和抗蠕变性能等优点，在隔热、过滤、催化剂载体等领域具有良好的应用前景。

目前，制备多孔陶瓷的方法有颗粒堆积法、添加造孔剂法、直接发泡法、有机模板浸渍法和凝胶注模法等。无论采用何种方法制备多孔陶瓷，烧结都是决定其微观结构和性能的重要步骤。众所周知，制备多孔陶瓷的烧结收缩率通常较大，线性收缩率往往大于10％，甚至高达50％。较大的收缩率会导致陶瓷烧结时容易产生变形和开裂，使制备高孔隙率陶瓷和获得预期的多孔结构变得困难。此外，对于多孔陶瓷部件，特别是形状复杂的多孔陶瓷部件，大的收缩率会极大提高多孔陶瓷的后期加工成本。

锂矿渣是碳酸锂工业的副产物，生产1t碳酸锂会产生10t以上的锂矿渣。锂矿渣的主要成分是二氧化硅和氧化铝，约占其总质量的95％。随着碳酸锂需求的增加，锂矿渣的排放量也越来越大。目前，锂矿渣的处理主要是露天堆放，大量的锂矿渣露天堆积不仅占用了土地资源，而且严重污染了环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用锂矿渣制备莫来石多孔陶瓷的方法、莫来石多孔陶瓷和应用，本发明利用锂矿渣、氧化铝粉与金属铝粉进行原位反应制备低收缩率莫来石多孔陶瓷，实现锂矿渣的高价值回收利用。本发明制备的莫来石多孔陶瓷收缩率极低，能够减少多孔陶瓷后期的加工成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种利用锂矿渣制备莫来石多孔陶瓷的方法，包括以下步骤：

将锂矿渣、氧化铝粉、金属铝粉和水进行球磨，得到浆料；

将所述浆料和表面活性剂进行搅拌，得到湿泡沫；

将所述湿泡沫进行干燥，将所得干泡沫进行烧结，得到莫来石多孔陶瓷。

优选地，所述锂矿渣、氧化铝粉和金属铝粉的质量比为4～7：2～4：1～2。

优选地，所述浆料的固含量为15～50％。

优选地，所述球磨的转速为200～400r/min；所述球磨的时间为5～12h；所述球磨的球料比为1～2:1。

优选地，所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基三乙醇胺、十六烷基硫酸钠和十六烷基三乙醇胺中的一种。

优选地，所述表面活性剂的质量为锂矿渣、氧化铝粉和金属铝粉总质量的1～5％。

优选地，所述烧结的温度为1450～1650℃，保温时间为2～5h。

优选地，所述烧结过程中，由室温升温至600℃的升温速率为0.1～1℃/min；由600℃升温至所述烧结的温度的升温速率为1～3℃/min。

本发明提供了上述技术方案所述方法制备得到的莫来石多孔陶瓷，收缩率为±1％；孔隙率为90～96％；抗压强度为2～8MPa；热导率为0.07～0.35W/(m·K)。

本发明提供了上述技术方案所述莫来石多孔陶瓷在保温隔热材料或金属熔体过滤材料中的应用。