CN102153362A - 一种氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氧化铝泡沫陶瓷的配方及制备领域，旨在提供一种氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，其步骤为先将报废的氧化铝泡沫陶瓷制品球磨粉碎至微米级粉状，然后按配比称量；其中废料10％～20％，α-氧化铝50％～60％，水洗高岭土7％～15％，煅烧高岭土7％～15％，硅微粉1％～8％，钾长石5％～10％；再按加入量为浆料质量百分数的22％-32％的比例加入磷酸二氢铝溶液，制成浆料；然后使浆料均匀分散在泡沫体网络上，制成坯体；再将坯体烘干和烧结，即得到新的氧化铝泡沫陶瓷过滤器。本发明能变废为宝，大大地降低生产的成本，同时也很好地保护环境资源。

Description

一种氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法
技术领域
本发明涉及氧化铝泡沫陶瓷的配方及制备领域，具体地说，是一种氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法。
背景技术
铝及铝合金材料作为当今世界金属工业材料的支柱产业，有着非常大的生产产量。从日常消费产品到航天高技术产品，都离不开铝及其合金制品的需求。铝制品一般通过熔融、浇铸方式成型加工。所以浇铸所用的铝熔液质量的好坏直接影响着浇铸后产品的性能。
近年来，通过第三代过滤材料-泡沫陶瓷过滤器的发展，使得铝制品成品合格率大幅度提升的同时，铝及其合金产品性能也得到很大改善。在熔炼过程中，由于铝是一种非常活泼的金属，铝及其合金很容易与水气反应，生成氢气和氧化夹杂(Al2O3)。纯铝和铝合金中的夹杂物含量一般在0.1％以上，夹杂物尺寸大部分都是大于10微米。非纯铝和铝合金的夹杂物含量更大，并且尺寸也更大。采用氧化铝泡沫陶瓷过滤器不但能很好地过滤其中的夹杂物，并且不会有新杂质的融入，因此是目前铝厂采用最多的一种过滤器。
但随着陶瓷过滤器生产厂家在国内市场的不断增加，并且制备工艺也趋已成熟，过滤器产品的市场竞争因此也变得越来越激烈，产品的价格成为了主导因素。比如专利申请号“200710139289.5”中介绍过一种氧化铝泡沫陶瓷的制备方法，专利申请号“200610017435.2”也介绍了一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法，但是归根结底，目前所有的新过滤器产品制备都必须要消耗新的材料，因此价格成本较高，而且不利于环保。设想如果能实现一种以报废的过滤器为主原料，通过回收方法制备成新的陶瓷过滤器，这将会大大降低生产的成本，同时也能变废为宝，很好地保护环境资源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，依次包括以下步骤：
(1)将报废的氧化铝泡沫陶瓷制品经球磨机球磨粉碎，磨至微米级粉状；
(2)将步骤(1)中得到的废料与下例组分按配比称量；
各组分的质量百分比为：废料10％～20％，α-氧化铝50％～60％，水洗高岭土7％～15％，煅烧高岭土7％～15％，硅微粉1％～8％，钾长石5％～10％；
(3)将上述配比后的组分于搅拌机内混合搅拌均匀，再按加入量为浆料质量百分数的22％-32％的比例加入磷酸二氢铝溶液，制成浆料；
(4)以有机泡沫材料为载体，浸渍上述浆料；蘸浆后挤压出多余的浆料，使浆料均匀分散在泡沫体网络上，制成坯体；
(5)将坯体放置干燥箱内进行烘干；
(6)将烘干后的坯体装入烧结窑内进行烧结，即可得到新的氧化铝泡沫陶瓷过滤器。
作为本发明的一种改进，所述步骤(1)中的球磨机内衬采用95瓷，球磨机内磨球为97瓷，磨球直径分别为50mm、30mm和20mm，重量比为3∶2∶1。
作为本发明的一种改进，所述步骤(1)中的球磨过程为直接干磨，废料与球重质量比为1∶1.2～1.5；磨至微米级粉状，过100目筛后待用；球磨时间为15～20h。
作为本发明的一种改进，所述步骤(1)中的球磨过程为加水湿磨，废料∶球∶水质量比为1∶1.5～2∶0.8～1；磨至微米级粉状，过100目筛后烘干待用；球磨时间为15～20h。
作为本发明的一种改进，所述步骤(4)中的有机泡沫载体为软质聚氨酯泡沫塑料，尺寸为60mm×60mm×20mm。
作为本发明的一种改进，所述步骤(5)中的所述烘干温度为110℃±10℃，烘干周期为1～1.5h。
作为本发明的一种改进，所述步骤(6)中的烧结步骤是以60±5℃/h的速度缓慢升温至600℃，再以120±10℃/h的速度快速升温至1000℃，以100±10℃/h的速度升温至1250℃的烧结温度，并在此温度保温1～2h，然后自然冷却至室温完成。
本发明是在现有成熟氧化铝泡沫陶瓷生产工艺下，实现了一种利用报废氧化铝过滤器为原料回收制得陶瓷过滤器的新方法，其制备工艺采用前驱体浸渍工艺，烧成温度为1200℃～1300℃，制得的产品强度、通孔率、抗热震性等指标经测试均能满足泡沫陶瓷行业标准(JC/T895-2001)。
本发明采用的废料为氧化铝泡沫陶瓷成品废品，经球磨后的废料主晶相为α-氧化铝，粒径为75～100微米，作为氧化铝骨料加入到配方中，刚好能与α-氧化铝之间达到一个较理想的颗粒级配，从而减少烧成收缩。α-氧化铝为普通气流磨活性氧化铝细粉，纯度在99.8％以上，平均粒径10～15微米。
本发明配方独特之处还在于采用了煅烧高岭土与水洗高岭土相结合，由于球磨后的废料粉体易沉积、悬浮性能差，水洗高岭土的加入很好地起到调节浆料悬浮性和分散颗粒的效果。同时，水洗高岭土还是一种良好的无机粘结剂。但水洗高岭土本身高温烧成收缩大，容易使产品产生裂纹缺陷，因此通过一半煅烧高岭土的加入，既能达到成分和浆料性能的需求，又能达到减少收缩的目的。通过废料与α-氧化铝粉体之间较理想的颗粒级配，也进一步减小了产品烧成收缩。经试验证明所生产的氧化铝泡沫陶瓷过滤器，收缩从2.3％减至1.5％。本发明还采用了硅微粉细粉作为二氧化硅物质的引入与氧化铝高温液相结合，生成莫来石晶相，从而提高产品高温强度。本发明将钾长石作为助烧剂以微粉形式引入，同时起到降低成本的作用。本发明配方同样适用于氧化铝泡沫陶瓷大板(尺寸大于300mm)的生产，保证干燥过程坯体不会发生变形，生产出的产品具有强度高，尺寸误差小等优点。
本发明采用的是有机物前驱体浸渍法工艺制备氧化铝泡沫陶瓷过滤器，因此需采用一种网状结构的有机泡沫材料作为陶瓷浆料载体。这种材料需要具有三维空间网状结构，并且具有比坯料烧结温度低的挥发温度，所以一般采用的是软质聚氨酯泡沫塑料作为浆料载体。
具体实施方式
下面通过具体实施例来详细描述本发明。
实施例1：
(1)将报废的氧化铝泡沫陶瓷制品经球磨机球磨粉碎；
球磨机内衬采用95瓷，球磨机内磨球为97瓷，磨球直径分别为50mm、30mm和20mm，重量比为3∶2∶1。球磨过程为直接干磨，废料与球重质量比为1∶1.2；磨至微米级粉状，过100目筛后待用；球磨时间为15h。
(2)按组分配比称量；
各组分的质量百分比为：废料10％，α-氧化铝50％，煅烧高岭土15％，水洗高岭土15％，硅微粉4％，钾长石6％。粘结剂采用液体磷酸二氢铝，按浆料总质量分数的22％加入。
(3)将各粉料按配比称量好，于搅拌机内混合搅拌均匀，再按比例加入磷酸二氢铝溶液，制成浆料；
(4)以软质聚氨酯泡沫塑料为载体，浸渍上述浆料。采用泡沫体尺寸为60mm×60mm×20mm，蘸浆后挤压出多余浆料，使浆料均匀分散在泡沫体网络上。制成坯体。
(5)将坯体放置干燥箱内，烘干温度为110℃，烘干周期为1～1.5h，使坯体充分干燥并具有一定强度。
(6)将干燥好的坯料装入烧结窑内，以60℃/h的速度缓慢升温至600℃，再以120℃/h的速度快速升温至1000℃，以100℃/h的速度升温至1250℃的烧结温度，并在此温保温1～2h，自然冷却至室温，即可得到氧化铝泡沫陶瓷过滤器。
实施例2：
(1)将报废的氧化铝泡沫陶瓷制品经球磨机球磨粉碎；
球磨机内衬采用95瓷，球磨机内磨球为97瓷，磨球直径分别为50mm、30mm和20mm，重量比为3∶2∶1。球磨过程为直接干磨，废料与球重质量比为1∶1.5；磨至微米级粉状，过100目筛后待用；球磨时间为20h。
(2)按组分配比称量；
各组分的质量百分比为：废料20％，α-氧化铝50％，煅烧高岭土8％，水洗高岭土8％，硅微粉4％，钾长石10％。粘结剂采用液体磷酸二氢铝，按浆料总质量分数的24％加入。
(3)-(6)同实施例1。
实施例3：
(1)将报废的氧化铝泡沫陶瓷制品经球磨机球磨粉碎；
球磨机内衬采用95瓷，球磨机内磨球为97瓷，磨球直径分别为50mm、30mm和20mm，重量比为3∶2∶1。球磨过程为加水湿磨，废料∶球∶水质量比为1∶1.5∶0.8；磨至微米级粉状，过100目筛后烘干待用；球磨时间为15h。
(2)按组分配比称量；
各组分的质量百分比为：废料12％，α-氧化铝52％，煅烧高岭土10％，
水洗高岭土10％，硅微粉8％，钾长石8％。粘结剂采用液体磷酸二氢铝，按浆料总质量分数的25％加入。
(3)-(6)同实施例1。
实施例4：
(1)将报废的氧化铝泡沫陶瓷制品经球磨机球磨粉碎；
球磨机内衬采用95瓷，球磨机内磨球为97瓷，磨球直径分别为50mm、30mm和20mm，重量比为3∶2∶1。球磨过程为加水湿磨，废料∶球∶水质量比为1∶2∶1；磨至微米级粉状，过100目筛后烘干待用；球磨时间为20h。
(2)按组分配比称量；
各组分的质量百分比为：废料20％，α-氧化铝60％，煅烧高岭土7％，水洗高岭土7％，硅微粉1％，钾长石5％。粘结剂采用液体磷酸二氢铝，按浆料总质量分数的32％加入。
(3)-(6)同实施例1。
本发明可用其他的不违背本发明的精神和主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述各实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (7)

1.一种氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，其特征在于依次包括以下步骤：
(1)将报废的氧化铝泡沫陶瓷制品经球磨机球磨粉碎，磨至微米级粉状；
(2)将步骤(1)中得到的废料与下例组分按配比称量；
各组分的质量百分比为：废料10％～20％，α-氧化铝50％～60％，水洗高岭土7％～15％，煅烧高岭土7％～15％，硅微粉1％～8％，钾长石5％～10％；
(3)将上述配比后的组分于搅拌机内混合搅拌均匀，再按加入量为浆料质量百分数的22％-32％的比例加入磷酸二氢铝溶液，制成浆料；
(4)以有机泡沫材料为载体，浸渍上述浆料；蘸浆后挤压出多余的浆料，使浆料均匀分散在泡沫体网络上，制成坯体；
(5)将坯体放置干燥箱内进行烘干；
(6)将烘干后的坯体装入烧结窑内进行烧结，即可得到新的氧化铝泡沫陶瓷过滤器。
2.根据权利要求1所述的氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，其特征在于，所述步骤(1)中的球磨机内衬采用95瓷，球磨机内磨球为97瓷，磨球直径分别为50mm、30mm和20mm，重量比为3∶2∶1。
3.根据权利要求2所述的氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，其特征在于，所述步骤(1)中的球磨过程为直接干磨，废料与球重质量比为1∶1.2～1.5；磨至微米级粉状，过100目筛后待用；球磨时间为15～20h。
4.根据权利要求2所述的氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，其特征在于，所述步骤(1)中的球磨过程为加水湿磨，废料∶球∶水质量比为1∶1.5～2∶0.8～1；磨至微米级粉状，过100目筛后烘干待用；球磨时间为15～20h。
5.根据权利要求1所述的氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，其特征在于，所述步骤(4)中的有机泡沫载体为软质聚氨酯泡沫塑料，尺寸为60mm×60mm×20mm。
6.根据权利要求1所述的氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，其特征在于，所述步骤(5)中的所述烘干温度为110℃±10℃，烘干周期为1～1.5h。
7.根据权利要求1所述的氧化铝泡沫陶瓷废料回收方法，其特征在于，所述步骤(6)中的烧结步骤是以60±5℃/h的速度缓慢升温至600℃，再以120±10℃/h的速度快速升温至1000℃，以100±10℃/h的速度升温至1250℃的烧结温度，并在此温度保温1～2h，然后自然冷却至室温完成。
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