CN103553584B - 一种堇青石及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种堇青石及其制备方法。其技术方案是：以20～45wt%的镁橄榄石与55～80wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料1～5wt%的结合剂，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以2～8℃/min的升温速率升至1350～1450℃，保温2～8h，即得堇青石。其中：镁橄榄石主要化学成分为：SiO2≥44wt%，MgO≥42wt%，粒径≤88μm；焦宝石主要化学成分为：SiO2≥50wt%，Al2O3≥48wt%，粒径≤88μm。成型压力为70～80MPa；结合剂为水、木质素磺酸钠、纸浆废液和糊精中的一种。本发明具有成本低、工艺过程简单、易于控制和产率高的特点，产业化生产的前景大；所制备的堇青石纯度高。
Description
技术领域
本发明属于堇青石合成技术领域，具体涉及一种堇青石及其制备方法。
背景技术
堇青石具有较低的热膨胀系数，是优良的高温抗热震材料，被广泛用作陶瓷窑棚板、匣钵、电子封装材料、催化剂载体、泡沫陶瓷、生物陶瓷和高温热辐射材料等。由于其较低的热胀系数、较强的抗压能力和良好的耐火性能，故在耐火行业被广泛应用。天然的堇青石矿储量很少，品位较低，常用的堇青石材料是人工合成的。
堇青石制备的方法主要有固相合成法、溶胶-凝胶法和水解-沉淀法等，目前工业制备堇青石主要采用高温固相合成法。常见的高温固相合成法有如下两种工艺：
1）使用高纯度化工原料（MgO、Al2O3和SiO2）高温合成堇青石，研究者为了获得堇青石含量高且具有一定孔隙率的堇青石质耐火材料，用X射线衍射仪、扫描电镜和热膨胀仪等手段研究了由氧化物粉末（MgO、Al2O3和SiO2）制备堇青石陶瓷时，添加CeO2对堇青石陶瓷相组成和性能的影响，分析了CeO2在烧结过程中的作用机理（史志铭;梁开明;顾守仁CeO2对堇青石陶瓷的相组成和性能的影响-清华大学学报(自然科学版)2001-10）该工艺的优点是合成产物的纯度高，缺点是工艺成本高，反应温度高。
2）以滑石、粘土等天然原料为主要反应物，加入适量的氧化铝或氧化镁化学原料，混合均匀，经1390-1400℃烧结，制备了堇青石陶瓷（杜永娟,李萍,胡丽华,等.低膨胀率堇青石陶研究[J].耐火材料.2002,36：（1）27～30）。该方法的优点是反应原料部分采用天然原料，原料来源较广泛；缺点是产品纯度不高，需要在反应原料中引入部分高纯度的MgO、Al2O3和SiO2等化工原料，成本有待进一步降低。
综上所述，目前堇青石的制备方法存在工艺成本高，或产品纯度不高的问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低、工艺过程简单、易于控制和产率高的堇青石的制备方法，用该方法制备的堇青石纯度高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：以20～45wt%的镁橄榄石与55～80wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料1～5wt%的结合剂，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以2～8℃/min的升温速率升至1350～1450℃，保温2～8h，即得堇青石。
所述镁橄榄石的主要化学成分为：SiO2≥44wt%，MgO≥42wt%；镁橄榄石的粒径≤88μm。
所述焦宝石的主要化学成分为：SiO2≥50wt%，Al2O3≥48wt%；焦宝石的粒径≤88μm。
所述成型是在70～80MPa压力下成型。
所述结合剂为水、木质素磺酸钠、纸浆废液和糊精中的一种。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
本发明完全采用天然矿物为原料，无需添加任何高纯度氧化物，因此成本低廉且产率高。
本发明以镁橄榄石与焦宝石为原料，通过合理控制镁橄榄石与焦宝石的比例，混合均匀，成型后进行热处理即可。工艺过程简单，易于控制，且成本低。
本发明的原料为镁橄榄石和焦宝石，其化学组成与堇青石完全一致，故制成后产品纯度高。
本发明的原料来源广泛和价格低廉，生产成本低，具有很大的产业化生产前景。
因此，本发明具有成本低、工艺过程简单、易于控制和产率高的特点，产业化生产的前景大；所制备的堇青石纯度高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述镁橄榄石的主要化学成分为：SiO2≥44wt%；MgO≥42wt%；镁橄榄石的粒径≤88μm。
所述焦宝石的主要化学成分为：SiO2≥50wt%；Al2O3≥48wt%；焦宝石的粒径≤88μm。
所述成型是在70～80MPa压力下成型。
实施例1
一种堇青石及其制备方法。以20～25wt%的镁橄榄石与75～80wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料1～2wt%的水，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以2～4℃/min的升温速率升至1350～1380℃，保温6～8h，即得堇青石。
实施例2
一种堇青石及其制备方法。以25～30wt%的镁橄榄石与70～75wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料2～3wt%的木质素磺酸钠，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以2～4℃/min的升温速率升至1380～1400℃，保温6～8h，即得堇青石。
实施例3
一种堇青石及其制备方法。以30～35wt%的镁橄榄石与65～70wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料3～4wt%的纸浆废液，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以4～6℃/min的升温速率升至1400～1420℃，保温4～6h，即得堇青石。
实施例4
一种堇青石及其制备方法。以35～40wt%的镁橄榄石与60～65wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料4～5wt%的糊精，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以4～6℃/min的升温速率升至1380～1420℃，保温4～6h，即得堇青石。
实施例5:
一种堇青石及其制备方法。以40～45wt%的镁橄榄石与55～60wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料2～4wt%的水，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以6～8℃/min的升温速率升至1420～1450℃，保温2～4h，即得堇青石。
实施例6
一种堇青石及其制备方法。以25～35wt%的镁橄榄石与65～75wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料2～3wt%的糊精，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以6～8℃/min的升温速率升至1420～1450℃，保温2～4h，即得堇青石。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
本具体实施方式完全采用天然矿物为原料，无需添加任何高纯度氧化物，因此成本低廉且产率高。
本具体实施方式以镁橄榄石与焦宝石为原料，通过合理控制镁橄榄石与焦宝石的比例，混合均匀，成型后进行热处理即可。工艺过程简单，易于控制，且成本低。
本具体实施方式的原料为镁橄榄石和焦宝石，其化学组成与堇青石完全一致，故制成后产品纯度高。
本具体实施方式的原料来源广泛和价格低廉，生产成本低，具有很大的产业化生产前景。
因此，本具体实施方式具有成本低、工艺过程简单、易于控制和产率高的特点，产业化生产的前景大；所制备的堇青石纯度高。
Claims (6)
1.一种堇青石的制备方法，其特征在于以20～45wt%的镁橄榄石与55～80wt%的焦宝石为原料，在球磨机中湿磨4～8h，得湿磨料；将湿磨料烘干，再向烘干的粉体中加入占原料1～5wt%的结合剂，成型；然后将成型的坯体置于电炉中，以2～8℃/min的升温速率升至1350～1450℃，保温2～8h，即得堇青石。
2.根据权利要求1堇青石的制备方法，其特征在于所述镁橄榄石的主要化学成分为：SiO2≥44wt%，MgO≥42wt%；镁橄榄石的粒径≤88μm。
3.根据权利要求1堇青石的制备方法，其特征在于所述焦宝石的主要化学成分为：SiO2≥50wt%，Al2O3≥48wt%；焦宝石的粒径≤88μm。
4.根据权利要求1堇青石的制备方法，其特征在于所述成型是在70～80MPa压力下成型。
5.根据权利要求1堇青石的制备方法，其特征在于所述结合剂为水、木质素磺酸钠、纸浆废液和糊精中的一种。
6.一种堇青石，其特征在于所述堇青石是根据权利要求1～5项中任一项所述堇青石的制备方法所制备的堇青石。
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