利用除杂后的煤矸石为原料制备堇青石质多孔陶瓷的方法.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(10)申请公布号CNCN103553705103553705A(43)申请公布日2014.02.05(21)申请号201310556866.6(22)申请日2013.11.11(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人侯新梅杨涛刘彦祥邱鹏龙王恩会周国治(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.C04B38/06(2006.01)C04B35/195(2006.01)C04B35/622(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图3页附图3页(54)发明名称利用除杂后的煤矸石为原料制备堇青石质多孔陶瓷的方法(57)摘要利用除杂后的煤矸石制备堇青石质多孔陶瓷的方法，属于无机非金属材料科学，多孔陶瓷领域。主要包括煤矸石除杂、原料配制、生坯制备和烧结合成四个过程。首先对煤矸石进行除杂，然后用60-80%除杂后的煤矸石、3-10%的滑石、5-15%氧化铝和5-20%的氧化镁为原料，加入原料质量的2-15%的活性炭作为造孔剂，进行混合并压制成型，然后在100℃下烘干3-5h；最后将干坯在空气条件下1300-1450℃保温2-6h随炉冷却，得到堇青石质多孔陶瓷。本发明合成出的堇青石质多孔陶瓷的气孔率为35-55%，抗折强度为10-45MPa；具有煤矸石的使用比率高，造孔剂使用量少，合成出的多孔陶瓷的抗折强度较高的特点。CN103553705ACN10357ACN103553705A权利要求书1/1页1.利用除杂后煤矸石为原料制备堇青石质多孔陶瓷的方法，其特征在于如下几个具体步骤：首先，煤矸石除杂：将球磨好的煤矸石粉配以5-20wt%的普通碳粉，混匀后在950-1100℃下保温1-3h将去除氧化铁，随后降温至650℃并保温1-3h除去多余的碳粉；随后将煤矸石冷却至室温并分别进行球磨和磁选除杂；其次，原料配制：将60-80wt%的除杂后的煤矸石、3-10wt%的滑石粉、5-15wt%氧化铝粉和5-20wt%的氧化镁粉分别过100目筛，然后混合，混合后的原料外加2-15wt%作为造孔剂的活性炭粉，搅拌均匀；再次，生坯制备：在有造孔剂的原料中加入5-10wt%的聚乙烯醇溶液作为粘结剂，40MPa下压制成型，将成形后的坯体在100℃条件下烘干3-5h；最后，烧结合成：将制备好的生坯放入马弗炉内，在空气条件1300-1450℃下保温2-6h，即得堇青石质多孔陶瓷，合成出的堇青石质多孔陶瓷的气孔率为35-55%，抗折强度为10-45MPa。2CN103553705A说明书1/3页利用除杂后的煤矸石为原料制备堇青石质多孔陶瓷的方法技术领域[0001]本发明属于无机非金属材料科学，多孔陶瓷领域，尤其涉及一种堇青石多孔陶瓷的制备方法。技术背景[0002]堇青石具有低的热膨胀系数（25～1200℃在1.5×10-6℃-1-2.30×10-6之间），较高的分解温度（1460℃）和硬度（莫氏硬度7～7.5），抗热震性好，介电常数低,，介电损耗小等优点，因此在冶金、电子、汽车、化工、环境保护等领域有着广阔的应用前景。[0003]多孔陶瓷具有均匀分布的微孔或孔洞、孔隙率较高、体积密度低以及较高的比表面和独特的物理表面特性，对液体和气体介质有选择的透过性、能量吸收等特性。同时陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、化学稳定性和尺寸稳定性好，使得多孔陶瓷在熔融金属过滤、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物植入材料、传感器材料等多方面得到了广泛的应用。将堇青石制成多孔陶瓷，有望使材料性能得到进一步改善并拓广其应用领域。[0004]煤矸石是煤层中或煤层周围渗有可燃物质的岩石，是采煤和洗煤过程中所排除的工业废料。从化学成分来看，SiO2的含量在50-60wt%，Al2O3含量偏高，有的高达40wt%，另外其含有较多的碳或硫，烧失量大。据统计目前我国历年累积堆放的煤矸石约46亿吨且每年仍以1.8亿吨的速度不断增长,规模较大的矸石山有1600多座占用土地面积超过1.5万hm2。煤矸石的大量堆放处置不仅侵占土地还对周边大气、水及生态环境造成了严重的污染威胁，因此有必要对煤矸石进行综合利用。利用煤矸石合成堇青石多孔陶瓷，不仅可以降低堇青石多孔陶瓷的原料成本，还可以对煤矸石加以综合利用，减少环境污染。[0005]目前文献中有一些关于利用煤矸石为原料制备堇青石质多孔陶瓷的报道，其中较成功的方法是利用20%的保利美塑胶（TW系列）作为造孔剂，在1350℃下保温3-4h，得到了抗折强度为17.6MPa，显气孔率为44.9%的堇青石多孔陶瓷。但是此方法存在如下缺点：(1)煤矸石在原料配比中的使用量较低（≤50w