CN101423242B - 利用铝型材厂污泥制备的钛酸铝材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用铝型材厂污泥制备的钛酸铝材料及其制备方法，钛酸铝材料的原料由铝型材厂污泥和TiO2组成；制备方法为：以铝型材厂污泥和TiO2为原料，将原料混合，压制成型，经高温反应和反应物用水淬冷，制备成钛酸铝材料。本发明的制备方法不仅有利于废物利用，而且制备的材料为具有高附加值和无污染的优质耐火材料，原料易得，环保、成本低廉，制备工艺过程可操作性强，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种生态环境材料，即固体废弃物的综合利用，更具体涉及一种利用铝型材厂污泥制备的钛酸铝材料及其制备方法。
技术背景
铝型材厂在铝型材表面处理过程中会产生大量的乳白色胶体废液，这种废液中粒子超细而且高度分散，一旦直接排放，必然会对环境和江河水域造成的严重污染，破坏生态环境。因此必须将废液中的大量污泥沉淀和过滤去除，余下澄清的滤液排放。一个大型铝型材厂每年可回收污泥一万多吨，国内铝型材企业有几百家，每年产生工业污泥数量庞大，如果不对其进行合理的处理，必然会严重影响铝型材厂废液的综合治理和正常生产，并造成铝型材厂的二次污染。此外，该污泥主要成分是γ-AlOOH，不加利用就直接废弃，也会对资源造成很大的浪费。因此对该污泥的综合利用不仅具有重要的环保意义，而且对有效资源的再开发利用也具有重要意义。钛酸铝陶瓷是一种新型陶瓷材料，具有接近于零的热膨胀系数、低导热系数、高熔点、抗热震性等优越性能，它是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种材料。本发明以铝型材厂污泥为主原料，采用水淬冷法制备高纯度钛酸铝材料。
经检索，国内外尚未有利用铝型材厂工业污泥为原料和采用水淬冷法制备高纯度钛酸铝材料的报导，该项目属国内外首家研究发明的技术。本发明属于固体废弃物的综合利用，不仅解决了铝型材厂工业污泥对环境的严重污染，又节约了生产成本，经济效益显著，具有推广应用价值。
发明内容
本发明目的是要提供一种利用铝型材厂污泥制备的钛酸铝材料及其制备方法，该制备方法不仅有利于废物利用，而且制备的材料为具有高附加值和无污染的优质耐火材料，原料易得，环保、成本低廉，制备工艺过程可操作性强，具有显著的经济效益和社会效益。
本发明的利用铝型材厂污泥制备的钛酸铝材料：钛酸铝材料的原料由铝型材厂污泥和TiO2组成。
本发明的利用铝型材厂污泥制备的钛酸铝材料的方法：以铝型材厂污泥和TiO2为原料，将原料混合，压制成型，经高温反应和反应物用水淬冷，制备成钛酸铝材料。
本发明主要创新点和特色如下：
1)原料和技术创新：利用铝型材厂污泥为原料制备高纯度钛酸铝材料，具有生态环保技术和原料的创新，具有重大环保意义。
2)工艺创新：采用水淬冷法制备钛酸铝材料，避免了钛酸铝在1300～750℃温度范围内的分解，低温下保持着高温状态，能制备出纯度>95wt％的钛酸铝材料。
3)经检索，国内外尚未报到利用铝型材厂工业污泥为原料和采用水淬冷法制备钛酸铝材料，该项目属国内外首家研究发明的技术。
4)充分利用污泥的特性，提高产品质量：污泥粒子超细，表面积大，活性高，有利于固相反应形成钛酸铝材料，降低制备温度，节约能源和原料加工费用，并可以提高钛酸铝材料的高温性能。
5)低生产成本：原料成本很低，经济效益和社会效益显著，具有很强的市场竟争能力。投资见效快，投资无风险。
具体实施方式
该原料配方的重量配比为：铝型材厂污泥含量为65-60wt％，TiO2为35-40wt％，原料配方的化学组分为：Al2O3为54-57wt％，TiO2为46-33wt％。
制备工艺的具体步骤：
(A)按配方将铝型材厂污泥和TiO2置于球磨机中研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、烘干和破碎，得到小于100目的统料。
(B)在研磨统料中添加占统料重量的7～8％的水进行混料，混料均匀，将混合料进行半干压成型。
(C)成型坯100℃烘干24小时干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度为1400-1500℃，反应烧结保温时间为3-5小时，高温反应物用水淬冷法冷却至室温，得到纯度>95wt％的钛酸铝材料。
本发明充分利用水淬冷法：高温合成产物经水急速冷却迅速越过1300～750℃温度范围，避免了钛酸铝在该温度范围内的分解，低温下保持着高温状态。
本发明的水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
以下是本发明的几个具体实施例，但是本发明不仅限于此。
实施例1
本例原料配方的重量配比：铝型材厂污泥为65wt％，TiO2为35wt％。按配方将两种原料称重，置于球磨机中湿法研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、100℃烘干24小时，破碎，得到小于100目的统料。在研磨统料中添加7％水进行混料，混料均匀，将混合料进行半干压成型。成型坯100℃烘干24小时，干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度为1400℃，反应烧结保温时间为3小时，反应产物用水淬冷至室温，得到制备的钛酸铝材料。
水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
实施例2
本例原料配方的重量配比：铝型材厂污泥为62wt％，TiO2为38wt％。按配方将两种原料称重，置于球磨机中湿法研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、100℃烘干24小时，破碎，得到小于100目的统料。在研磨统料中添加7％水进行混料，混料均匀，将混合料进行半干压成型。成型坯100℃烘干24小时，干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度为1450℃，反应烧结保温时间为3小时，反应产物用水淬冷至室温，得到制备的钛酸铝材料。
水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
实施例3
本例原料配方的重量配比：铝型材厂污泥为60wt％，TiO2为40wt％。按配方将两种原料称重，置于球磨机中湿法研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、100℃烘干24小时，破碎，得到小于100目的统料。在研磨统料中添加7％水进行混料，混料均匀，将混合料进行半干压成型。成型坯100℃烘干24小时，干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度为1450℃，反应烧结保温时间为3小时，反应产物用水淬冷至室温，得到制备的钛酸铝材料。
水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
实施例4
本例原料配方的重量配比：铝型材厂污泥为60wt％，TiO2为40wt％。按配方将两种原料称重，置于球磨机中湿法研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、100℃烘干24小时，破碎，得到小于100目的统料。在研磨统料中添加7％水进行混料，混料均匀，将混合料进行半干压成型。成型坯100℃烘干24小时，干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度为1500℃，反应烧结保温时间为4小时，反应产物用水淬冷至室温，得到制备的钛酸铝材料。
水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
实施例5
本例原料配方的重量配比：铝型材厂污泥为60wt％，TiO2为40wt％。按配方将两种原料称重，置于球磨机中湿法研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、100℃烘干24小时，破碎，得到小于100目的统料。在研磨统料中添加7％水进行混料，混料均匀，将混合料进行半干压成型。成型坯100℃烘干24小时，干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度为1450℃，反应烧结保温时间为4小时，反应产物用水淬冷至室温，得到制备的钛酸铝材料。
水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
实施例6
本例原料配方的重量配比：铝型材厂污泥为62wt％，TiO2为38wt％。按配方将两种原料称重，置于球磨机中湿法研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、100℃烘干24小时，破碎，得到小于100目的统料。在研磨统料中添加8％水进行混料，混料均匀，将混合料进行半干压成型。成型坯100℃烘干24小时，干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度为1450℃，反应烧结保温时间为5小时，反应产物用水淬冷至室温，得到制备的钛酸铝材料。
水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
实施例7
本例原料配方的重量配比：铝型材厂污泥为65wt％，TiO2为38wt％。按配方将两种原料称重，置于球磨机中湿法研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、100℃烘干24小时，破碎，得到小于100目的统料。在研磨统料中添加8％水进行混料，混料均匀，将混合料进行半干压成型。成型坯100℃烘干24小时，干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度为1400℃，反应烧结保温时间为5小时，反应产物用水淬冷至室温，得到制备的钛酸铝材料。
水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
Claims (4)
1.一种利用铝型材厂污泥制备钛酸铝材料的方法，其特征在于：所述钛酸铝材料的原料由铝型材厂污泥和TiO2组成，将原料混合，压制成型，经高温反应和反应物用水淬冷，制备成钛酸铝材料；
所述水淬冷法为：将高温烧结反应形成的产物，所述产物温度应高于1300℃，立即投入水池的水中，水池中的水能流动，且产物能全部淹没在水中，淬冷后产物经脱水烘干，得到高纯度的钛酸铝材料。
2.根据权利要求1所述的利用铝型材厂污泥制备钛酸铝材料的方法，其特征在于：所述原料配方中铝型材厂污泥为65-60wt％，TiO2为35-40wt％。
3.根据权利要求1所述的利用铝型材厂污泥制备钛酸铝材料的方法，其特征在于：所述原料配方中的化学组分为：Al2O3为54-57wt％，TiO2为46-33wt％。
4.根据权利要求1所述的利用铝型材厂污泥制备钛酸铝材料的方法，其特征在于：所述制备步骤为：按所述配方将铝型材厂污泥和TiO2置于球磨机中研磨24小时，研磨的浆料过滤脱水、烘干和破碎，得到＜100目的统料；在统料中添加占统料重量的7～8％的水进行混料，混料均匀后将混料压制成型；成型坯100℃烘干24小时干坯置于窑炉中反应烧结，反应烧结温度范围为1400-1500℃，反应烧结保温时间为3-5小时，高温反应物用水淬冷法冷却至室温，得到纯度＞95wt％的钛酸铝材料。
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