[发明专利]一种高孔隙率粘土基多孔陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高孔隙率粘土基多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种极具潜力的高温过滤材料，可用作高温腐蚀性气体和液体的过滤。作为过滤材料，多孔陶瓷需具有较高的开口孔隙率、合适的孔径和较高的强度，以保证其过滤效果和使用可靠性。

文献“高温气体净化用金属多孔材料的发展现状.稀有金属材料与工程,35（2006），No.438–441”综述了目前用于高温气体净化的金属纤维多孔材料的发展现状。金属纤维多孔过滤材料有足够的强度和韧性，良好的耐高温性能，较好的再生能力，能够满足一般环境的过滤要求。但是在高温腐蚀性环境中，金属纤维极易腐蚀，其使用寿命较短，而且金属纤维的制造成本较高。

文献“耐高温空气过滤材料的发展现状.产业用纺织品，3（2010），No.1–5”综述了用于高温空气过滤的纤维织物类过滤材料的发展现状，描述了玻璃纤维类、芳纶织物类和聚合物纤维类过滤材料的特点。纤维织物类过滤材料具有耐高温、强度高、功能性强和工艺适用性好等特点，但是纤维织物类过滤材料的制备需耗费大量的资源和资金，生产成本同样较高。

文献“利用陶瓷抛光废料制备MgO-SiO₂-Al₂O₃系多孔陶瓷过滤材料的研究.硅酸盐通报，27（2008），No.1246–1252”公开了一种多孔陶瓷过滤材料的制备方法。以建筑陶瓷抛光废料为主要原料，并添加适量的煅烧氧化铝和烧滑石，制备出多孔陶瓷过滤材料的孔隙率为40～70%，抗弯强度为4.75～6.85MPa。该工艺过程简单，生产成本较低，为多孔陶瓷过滤材料的制造提供一条理想的技术路线，但该多孔陶瓷材料的抗弯强度太低，很难保证其作为过滤材料使用的可靠性。

发明内容

本发明提供一种廉价高孔隙率粘土基多孔陶瓷材料的制备方法。该方法先将锅炉中无烟煤燃烧后获得的炉渣进行过筛、分选，然后将粘土高速球磨成细颗粒，并与炉渣按不同比例混合均匀后进行模压，最后将坯体进行烧结，制成具有不同孔隙率和孔径的粘土基多孔陶瓷。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术解决方案：

一种廉价高孔隙率粘土基多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

（a）不同粒径炉渣制备

将锅炉中无烟煤燃烧后获得的炉渣进行过筛，选出不同粒径的炉渣，本发明以40目，50目，80目和120目的筛子为例，选出炉渣的粒径等级分别为270～380微米，180～270微米和120～180微米。

（b）细颗粒粘土粉料制备

将粘土、水洗干燥后，倒入氧化铝球磨罐中，并放入一定量的氧化铝球，进行高速球磨，得到粒径范围为1～5微米的粘土粉料。球磨工艺为：每100克粘土配30～50颗直径8～12毫米氧化铝球，球磨速度每分钟200～300转，球磨时间1～3小时。

（c）混合粉料制备

将炉渣和粘土按不同比例混合，倒入氧化铝球磨罐中，放入少量氧化铝球，进行低速球磨，得到混合均匀的粉料。混合工艺为：每100克混合粉料配5～10颗直径8～12毫米氧化铝球，球磨速度每分钟100～150转，球磨时间2～4小时。最终炉渣在混合粉料中的质量分数为10%～50%。

（d）陶瓷坯体的制备

将混合粉料倒入模具中进行模压，模压压力为50～100MPa。

（e）陶瓷坯体的烧结

将模压成型的陶瓷坯体放入烧结炉中进行烧结，得到粘土基多孔陶瓷。烧结工艺为：烧结温度1050～1150℃，烧结时间1～3小时。

锅炉中无烟煤烧结后的炉渣是一种环境废料，但其自身具有多孔性和较高的活性。本发明变废为宝，将炉渣作为一种烧结助剂添加到粘土中，既降低了粘土陶瓷的烧结温度，又可在提高粘土陶瓷孔隙率的同时，改善其力学性能。

附图说明

图1是本发明制备多孔陶瓷的流程图；

图2是锅炉中无烟煤燃烧后的炉渣的微结构照片；

图3是锅炉中无烟煤燃烧后的炉渣的衍射图谱；

图4是球磨后的细粘土颗粒的衍射图谱；

图5是四个实施例制备的粘土基多孔陶瓷的微结构照片；

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的廉价高孔隙率粘土基多孔陶瓷的制备流程如图1所示：