一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111763097A(43)申请公布日2020.10.13(21)申请号202010673133.0(22)申请日2020.07.14(71)申请人淄博钛金窑炉科技有限公司地址255100山东省淄博市淄川区龙泉镇龙二村(72)发明人张洪伟(51)Int.Cl.C04B38/06(2006.01)C04B33/132(2006.01)C04B33/13(2006.01)权利要求书2页说明书7页(54)发明名称一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法(57)摘要本发明公开了一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：包括：煤矸石的酸反应前处理、煤矸石的熔融前处理、加入柠檬酸和保护剂混合，搅拌至物料熔化并混合、干燥得到煤矸石粉料，过筛加入适量石蜡油、陈腐、注模成型、脱脂，低温煅烧，加压高温煅烧结制得多孔陶瓷，保护剂为柠檬酸钙多孔碳；本发明的有益效果是：利用原料固体颗粒和两种液相之间形成的毛细管力在素坯成型阶段完成造孔；利用煤矸石的氧化铝，利用柠檬酸原理，并创造性地添加了柠檬酸钙多孔碳和高压煅烧，对生成的熔融氯化铝保护，利用原料固体颗粒和两种液相之间形成的毛细管力完成造孔，充分利用了煤矸石的硅、铝氧化物采用一步法生成具有催化活性的多孔陶瓷。CN111763097ACN111763097A权利要求书1/2页1.一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法：其特征在于：包括：(1)煤矸石的酸反应前处理：将煤矸石块压制成型并在电热炉(高温隧道窑)中煅烧，成品出窑时候经过急冷风快速冷却至室温，得到煅烧煤矸石熟料；将煅烧煤矸石熟料经过干法球磨48小时，然后过180-200目筛，得到煤矸石熟料细粉；在盐酸溶液中加入煤矸石熟料细粉，并于摄氏85-95℃恒温搅拌1-1.5h以进行酸浸，得到酸处理产物；其中，盐酸的质量浓度为7-20％，盐酸溶液与煤矸石熟料细粉的液固比为：5-25mL/g；(2)煤矸石的熔融前处理：将酸处理煤矸石的固液混合酸处理产物直接置于熔融炉中，先加热至40-80℃抽真空浓缩，至盐酸挥发完毕后，继续加热至185-195℃恒温搅拌2-2.5h以进行加热熔融；缓慢降温至85-100℃，加入柠檬酸和保护剂混合，搅拌至物料熔化并混合，得到液体混合物，按质量百分比，柠檬酸添加量为煤矸石的2.5-10％；将上述液体混合物在80-120℃，干燥的8-12h；得到煤矸石粉料；(3)将煤矸石粉料球磨、过筛加入适量石蜡油，其用量控制在60-120mL/100g煤矸石粉料，搅拌混合均匀，得煤矸石油相浆料；将少量硅酸钠溶液加入上述煤矸石油相浆料中，其用量控制在所用石蜡油的2-12％，搅拌混合均匀，获得塑性浆料，陈腐2-12h；将陈腐过的浆料注模成型，然后脱脂；(4)将脱脂后的素坯，推入高温隧道窑中在400-850℃范围煅烧3-6h后，(5)经过第一次低温煅烧后，在升温至1000-1350℃范围烧结制得多孔陶瓷。2.根据权利要求1所述的利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：第一次低温煅烧后，然后，采用加压煅烧的方式，升温至1100℃范围烧结制得多孔陶瓷。3.根据权利要求2所述的利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，其特征在于所述的加压气体为氧气和二氧化碳的混合气体，比例为1:1.5，加压至0.01MPa。4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，其特征在于所述的保护剂为柠檬酸钙多孔碳。5.根据权利要求4所述的利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，其特征在于所述的柠檬酸钙多孔碳的制备方法为：(1)按照预设的质量百分比，称取柠檬酸钙和碳酸钙，分别加入蒸馏水，用磁力搅拌器进行搅拌3-5min后使之充分溶解，将溶液进行混合，再将混合后的溶液放入76℃的恒温水浴搅拌锅中搅拌10min；(2)将搅拌后的溶液取出，得到混合沉淀，放入离心机中离心3-4次后，将得到的柠檬酸钙混合沉淀放入冷冻干燥机中干燥24h；(3)取干燥后的柠檬酸钙直接放入瓷舟中，然后放进水平管式炉的温区范围内进行炭化，在氩气氛围下以1-5℃/min的升温速率从室温升至500℃-800℃，然后保持0.5-2h；(4)将炭化后得到的产物用稀盐酸浸渍，来除去不溶性杂质，进一步用过量的去离子水洗涤至中性，最后，再浸泡于柠檬酸钠中，调pH至弱碱性，并将样品在120℃真空干燥箱中烘干12h，即得到的柠檬酸钙多孔碳。6.根据权利要求2或5所述的利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，其特征在于所述的煤矸2CN111763097A权利要求书2/2页石的熔融前处理工序，在添加柠檬酸和保护剂时，还可以添加成孔剂。7.根据权利要求6所述的利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，其特征在于所述成孔剂为淀粉或碳粉。3CN111763097A说明书1/7页一种利用煤矸石制备