CN103553573A - 采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法 - Google Patents
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Abstract
采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，它涉及一种制备陶瓷材料的方法。本发明为了解决石墨开采过程中所产生的尾矿造成环境污染的技术问题。方法如下：一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理；二、将刚玉粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀；三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中加压成型，即得采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备的陶瓷材料。本发明的方法制备的陶瓷材料的产率高，工艺简单，成本低，可重复性好，可广泛应用于机械，冶金，建筑和化工材料等领域，并解决了石墨开采过程中所产生的尾矿造成环境污染的技术问题。本发明属于利用石墨尾矿砂制备陶瓷材料的领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备陶瓷材料的方法。
背景技术
石墨由于其具有优异的导热、导电、润滑、耐磨和化学稳定等特性，被广泛的应用于机械、冶金、化工和航空航天等领域。近些年，随着我国工业的快速发展，石墨的需求与日俱增。而石墨开采过程中所产生的大量尾矿不但对环境造成极大污染，同时其存在的安全隐患对人民的生命和财产安全造成极大威胁。因此，合理开发石墨尾矿，提高其综合利用率成为人们关注的焦点。
发明内容
本发明的目的是为了解决石墨开采过程中所产生的尾矿造成环境污染的技术问题，提供了一种采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法。
采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为400～600℃，保温时间为1～2h；
二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为3～38:57；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以10～15℃/分的升温速度升至1100～1500℃，然后在温度为1100～1500℃、保温时间为1～2h、加压速度为0.1～0.2MPa/分、成型压力为10～30MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。
步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为20～50μm。
步骤二中所述球磨时间为12～48h。
步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。
本发明的方法制备的陶瓷材料的产率高，工艺简单，成本低，可重复性好，可广泛应用于机械，冶金，建筑和化工材料等领域，并解决了石墨开采过程中所产生的尾矿造成环境污染的技术问题。
附图说明
图1是试验二制备的陶瓷材料显微结构照片；
图2是试验二制备的陶瓷材料硬度曲线；
图3是试验二制备的陶瓷材料强度曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为400～600℃，保温时间为1～2h；
二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为3～38:57；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以10～15℃/分的升温速度升至1100～1500℃，然后在温度为1100～1500℃、保温时间为1～2h、加压速度为0.1～0.2MPa/分、成型压力为10～30MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。
本实施方式步骤二中球磨的过程中，磨球与石墨尾矿砂和氧化铝粉混合粉的质量比为3﹕1。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为20～50μm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤二中所述球磨时间为12～48h。其它与具体实施方式一或二之一不相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中热处理温度为420～580℃。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中热处理温度为500℃。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中氧化铝粉与尾矿砂的质量比为1:19。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中氧化铝粉与尾矿砂的质量比为2:3。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中加压成型温度为1300℃。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤三中加压成型的成型压力为20MPa。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用下属实验验证本发明效果：
实验一：
采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为400℃，保温时间为1h；
二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为3:57；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以10℃/分的升温速度升至1100℃，然后在温度为1100℃、保温时间为1h、加压速度为0.1MPa/分、成型压力为10MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。
步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为20μm。
步骤二中所述球磨时间为12h。
步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。
实验二：
采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为420℃，保温时间为1h；
二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为5:57；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以11℃/分的升温速度升至1200℃，然后在温度为1200℃、保温时间为1h、加压速度为0.1MPa/分、成型压力为11MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。
步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为22μm。
步骤二中所述球磨时间为13h。
步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。
实验三：
采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为440℃，保温时间为1.5h；
二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为3～38:57；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以12℃/分的升温速度升至1300℃，然后在温度为1300℃、保温时间为2h、加压速度为0.2MPa/分、成型压力为12MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。
步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为25μm。
步骤二中所述球磨时间为15h。
步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。
实验四：
采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为480℃，保温时间为2h；
二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为1:19；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以14℃/分的升温速度升至1400℃，然后在温度为1400℃、保温时间为1h、加压速度为0.2MPa/分、成型压力为15MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。
步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为30μm。
步骤二中所述球磨时间为18h。
步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。
实验五：
采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为500℃，保温时间为2h；
二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为2:3；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以15℃/分的升温速度升至1500℃，然后在温度为1500℃、保温时间为2h、加压速度为0.2MPa/分、成型压力为20MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。
步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为35μm。
步骤二中所述球磨时间为20h。
实验六：
采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为550℃，保温时间为1.5h；
二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为2:3；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以10℃/分的升温速度升至1500℃，然后在温度为1500℃、保温时间为2h、加压速度为0.1MPa/分、成型压力为10MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。
步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为40μm。
步骤二中所述球磨时间为30h。
Claims (10)
1.采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法如下：
一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为400～600℃，保温时间为1～2h；
二、将纯度≥95%的刚玉粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，刚玉粉与尾矿砂的质量比为3～38:57；
三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以10～15℃/分的升温速度升至1100～1500℃，然后在温度为1100～1500℃、保温时间为1～2h、加压速度为0.1～0.2MPa/分、成型压力为10～30MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备的陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤二中所述的刚玉粉的粒度为20～50μm。
3.根据权利要求1或2所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤二中所述球磨时间为12～48h。
4.根据权利要求3所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。
5.根据权利要求3所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤一中热处理温度为420～580℃。
6.根据权利要求3所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤一中热处理温度为500℃。
7.根据权利要求3所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤二中刚玉粉与尾矿砂的质量比为1:19。
8.根据权利要求3所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤二中刚玉粉与尾矿砂的质量比为2:3。
9.根据权利要求3所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤三中加压成型温度为1300℃。
10.根据权利要求3所述采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法，其特征在于步骤三中加压成型的成型压力为20MPa。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CN109467389A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-15 | 苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司 | 一种利用石墨尾矿制备陶瓷砖的方法 |
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| CN102399080A (zh) * | 2010-09-13 | 2012-04-04 | 中国地质大学（北京） | 一种石墨尾矿综合利用的方法 |
| CN102584191A (zh) * | 2012-03-22 | 2012-07-18 | 上海大学 | 用蛇纹石尾矿制备堇青石陶瓷的方法 |
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