CN105198393A - 高发射率红外节能复相陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高发射率红外节能复相陶瓷材料，属于陶瓷材料制备技术领域，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉5~30份、氧化铝粉10~18份和氧化镁粉4~7份。本发明还公开了该材料的制备方法。本发明的高发射率红外节能复相陶瓷材料，原料非常简单，只有三种，加入膨润土粉后最多达到四种，成本低廉，易于操作；通过加入膨润土粉，因膨润土具有良好的粘结性，既可以提高陶瓷的生坯强度，又可以提高陶瓷坯体的热稳定性；产品性能优良，用途广泛；本发明的高发射率红外节能复相陶瓷材料的制备方法能实现其无害化和资源化再利用，无二次污染，具备很好的经济效益和社会效益。

Description

高发射率红外节能复相陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷材料制备技术领域，特别涉及高发射率红外节能复相陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

铁尾矿是选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分。随着钢铁工业的迅速发展，铁尾矿的开采量不断增加，选矿厂排出的尾矿越来越多。据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。我国现有8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量近50亿t，年排出尾矿量高达5亿t以上，其中黑色冶金矿山年排放尾矿量达1.5亿t。铁尾矿的堆积不仅占用了大量土地，也给人类生活环境带来了严重污染和危害，还要投入大量环境的治理和维护费用。而进行尾矿资源的综合回收与利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大矿产资源利用范围，延长矿山服务年限；也是治理污染、保护生态的重要手段；还可以节省大量的土地和资金，解决就业难题，造福人类。而目前，我国的尾矿综合利用率只有7％，堆存的铁尾矿量高达十几亿吨，占全部尾矿堆存总量的近1/3，这些尾矿已被广泛应用于生产建筑材料、制砂等方面。因此，从铁尾矿资源利用的实际出发，大力开展铁尾矿资源的综合利用技术，实现铁尾矿的有效回收与综合资源化利用，减少对环境的污染，具有十分重要的经济和社会价值。

膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的片层结构的非金属矿产，属单斜晶系，主要成分是蒙脱石，其层间的阳离子易被交换，具有很大的离子交换容量，根据蒙脱石层间可交换阳离子种类、含量将膨润土划分为钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土和铝(氢)基膨润土，其中钙基者多。膨润土具有多种优异性能如膨胀性、吸附性、阳离子交换性、悬浮性、可塑性、粘结性和分散性等。中国膨润土预测资源量在80亿t以上，居世界首位，占世界总量的60％，价格低廉。

红外辐射陶瓷是应用广泛的一类特殊的陶瓷材料，它是能够辐射出远波长的红外线光波材料。而远红外线作为一种电磁波，存在着强烈的热辐射效应，能够促进物质结构内部的热运动。它被广泛地用于热量的传递方式或者作为热源使用，与其他形式的热源比较，这种热源具有加热快、节约燃料、质量好等独特性能，从而受到人们的广泛重视。通过研究发现，对于8～12μm波长范围的远红外线，人体极其敏感，因为该波段的远红外线被人体吸收后能够激发人体细胞组织的活力，改善微循环，提高免疫力等，对人体具有保健作用，并对关节炎、腱鞘炎、骨折后遗症、腹痛等多种疾病具有良好的治疗效果。随着科学技术的发展，红外辐射材料越来越受到人们的重视。目前研究的最为普遍的红外辐射陶瓷材料为堇青石(Mg₂Al₄Si₅O₁₈)陶瓷材料，因其红外辐射率较高，热膨胀系数较低，分解温度较高，同时具有良好的抗热震性，比较稳定的物理化学性能，较高的介电常数和良好的耐高温等特征，广泛应用于人体健康、运动康复、空气净化、节约燃料等诸多领域，其市场需求量大，受到人们的广泛关注。然而，由于纯堇青石陶瓷烧结范围窄，仅25℃，仅在其熔点(1450℃)非常窄的范围内才能烧结，用传统方法如不采用偏离堇青石组成或添加烧结助剂，很难获得致密的纯相堇青石陶瓷；另外，目前大多数的研究均是采用传统的原料组成即高岭土-滑石-氧化铝、或者是用化学纯的系列氧化物制备堇青石，不仅生产成本高，且烧成温度也较高(一般为1350～1400℃)，因而极大地限制了堇青石红外陶瓷的产量和优良性能的发挥。

莫来石是由一系列铝硅酸盐组成的矿物统称，莫来石是Al₂O₃-SiO₂系中唯一稳定的二元化合物3Al₂O₃·2SiO₂，属于斜方晶系，成柱状或针状晶体。无色，含杂质时带玫瑰红色或蓝色。这一类矿物比较稀少，但它是粘土砖、高铝砖和瓷器等的主要组分。因此目前市场上的莫来石大都是人工合成的居多。它是在煅烧粘土、高铝质原料(如蓝晶石、红柱石、硅线石)和陶瓷时生成的，可用电熔法制得，熔融温度约1910℃，纯莫来石制备温度很高、消耗能源多。

镁铝尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，其化学式为MgAl₂O₄，镁铝尖晶石是熔点、热膨胀、硬度等性能都较优良的材料，其热膨胀系数小，介电常数低，且具有良好的红外辐射性能和电绝缘性能。

将堇青石、莫来石、尖晶石相复合来制备红外节能复相陶瓷红外材料，其制备工艺简单，烧结温度大大降低，且温度范围容易控制，能扩展红外陶瓷的种类范围，极大地提高了红外节能辐射陶瓷的产量。

近年来，随着高岭土等陶瓷原料资源逐渐短缺，利用工业废渣或其他原料替代高成本稀缺原料制备高性能红外节能陶瓷材料已成为当今的发展趋势。这不仅有利于环境保护，符合国家的发展战略要求，同时也是新型环保陶瓷材料的发展方向，符合我国建立资源、能源节约型社会的迫切要求。工业废渣铁尾矿和膨润土矿粉来源丰富，价格低廉，利用铁尾矿和膨润土矿粉结合来制备红外辐射陶瓷材料，不仅大大降低了生产成本、避免紧缺陶瓷原料资源的匮乏，而且能充分利用土地资源，对红外陶瓷材料的发展以及环境保护均有着重要的实际价值。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供高发射率红外节能复相陶瓷材料，性能优良，应用广泛；本发明的另一目的在于提供该材料的制备方法，该方法充分利用铁尾矿和膨润土，无二次污染，能实现工业废弃物的资源化利用。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

高发射率红外节能复相陶瓷材料，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉5～30份、氧化铝粉10～18份和氧化镁粉4～7份。

所述的原料还包括5～10重量份的膨润土粉。

所述的铁尾矿粉的粒度不大于30μm。

所述的膨润土粉的粒度不大于40μm。

高发射率红外节能复相陶瓷材料在1～22μm波段的红外发射率均≥0.88，3～5μm波段的红外发射率均≥0.75，室温～1000℃的平均热膨胀系数为3.74×10^-6/℃～6.57×10^-6/℃，吸水率＜6％，体积密度为2.653～3.334g/cm³。

制备高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法，包含以下步骤：

1)混料：按比例将原料进行混合；

2)球磨：将步骤1)中混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:20～1:15，并加入干粉料总质量的6％～8％的无水乙醇调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以300～500r/min的转速球磨6～8h，每磨1h，机器停20min冷却；

3)水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4)烘干：将3)中水洗的湿料子放入烘箱中烘干，得到烘干的原料；

5)造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒料；

6)压制成型：取粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力5～10MPa，5～10min后脱模取出样片坯体；

7)烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到700～800℃保温1～3h充分排胶，再继续升温至1240～1360℃后，保温时间为1～4h，整个过程的升温速率为5～10℃/min；随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料。

步骤2)中，所述的无水乙醇的质量浓度为98％。

步骤4)中，所述的烘箱温度在60～80℃，烘干时间36h～72h。

步骤5)中，所述的PVA溶液的质量浓度为4％-6％。

步骤5)中，所述的烘干的原料与PVA溶液的质量比为15:1～20:1，研磨时间为10～20min。

发明原理：原料铁尾矿中氧化铁的含量较高，这对于提高红外发射率起了重要的作用。堇青石的化学式为2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂，有两种同素异形体，即低温堇青石和高温堇青石。高温堇青石又叫印度石，属六方晶系，空间群为

P6/mcc；低温堇青石即为人们通常所说的堇青石，属斜方晶系，空间群为Cccm。堇青石基本构造单元为硅氧四面体和铝氧四面体相互关联组成的六方环，六方环沿C轴排列，上下两个环错动排列，环与环之间由Al³⁺和Mg²⁺形成的多面体连接，为了保持电价平衡，要求平均每一个六方环结构单元中，有一个硅氧四面体被铝氧四面体所取代，也就是六方环中存在Al³⁺代Si⁴⁺，环中心平行于C轴方向上形成的通道内具有较大的空间。因此，堇青石属结构不紧密晶体，其内部离子振动易出现非对称性。

当堇青石类陶瓷材料组分中存在一些过渡元素氧化物如氧化铁、氧化钛等，堇青石的这种不紧密结构组分易被类似的这些过渡族元素所替代，出现晶格畸变，离子振动对称性进一步降低，从而导致堇青石基材料具有较高的红外辐射率。所以铁尾矿中氧化铁的存在，能够大大提高红外发射率，无需人为额外再添加纯的氧化铁助剂。

膨润土粉被加入组分中，主要是由于膨润土能吸收自重5倍以上的水分，体积也膨胀为原来的15倍以上，因此在造粒和成型的工序中，可抑制原料的下沉造成的成分不均匀性，并进入原料的基本粒子间扩展空隙，起到塑化剂作用，然后通过烧成有助于大的收缩空隙的形成。

有益效果：与现有技术相比，本发明的高发射率红外节能复相陶瓷材料，具备如下优点：

1)原料非常简单，只有三种，加入膨润土粉后最多达到四种，其中主要成分铁尾矿粉在配方中的重量份最高，最高可达30份，铁尾矿粉前期的处理工序少而简单，只需经过烘干和球磨的简单处理后即可使用，加入铁尾矿后，提高了红外发射率，因此本申请的配方成本低廉，易于操作；

2)通过加入膨润土粉，因膨润土具有良好的粘结性，既可以提高陶瓷的生坯强度，又可以提高陶瓷坯体的热稳定性；

3)该工艺制备的产品性能优良，其主晶相为堇青石、莫来石和尖晶石相，具有辐射率高、热膨胀系数小、抗热震性能好等优点；产品用途广泛，可用于节能材料、环保涂料、建筑材料、陶瓷粉纺织纤维材料、家用电器陶瓷元件等；产品无二次污染。

本发明的高发射率红外节能复相陶瓷材料的制备方法，变废为宝，实现废物再利用，铁尾矿和膨润土粉为工业废渣，排放量大、污染严重，将其作为原料用作生产高性能红外辐射陶瓷材料，能实现其无害化和资源化再利用无二次污染，具备很好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是XRD测试结果；

图2是实施例4制得的高发射率红外节能复相陶瓷材料的SEM图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种高发射率红外节能复相陶瓷材料，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉30份、氧化铝粉10份和氧化镁粉4份。

制备该高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法如下：

1)混料：将原料铁尾矿粉30份、氧化铝粉10份和氧化镁粉4份进行混合，得到混合料；

2)球磨：将混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:20，并加入干粉料总质量的6％的无水乙醇(其质量浓度为98％)调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以300r/min的转速球磨8h，每磨1h，机器停20min冷却；

3)水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用少量蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4)烘干：将3)中水洗的湿料子放入烘箱中烘干得到烘干的原料，烘箱温度在60℃，烘干时间72h；

5)造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入质量分数4％的PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒径为2mm的粒料，其中原料与PVA的质量比为20:1，研磨10min；

6)压制成型：取步骤5)得到的粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力5MPa，10min后脱模取出样片坯体；

7)烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到700℃保温3h充分排胶，再继续升温至1240℃后，保温时间为4h，整个过程的升温速率为5℃/min；

8)待产品随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料，随后进行相关性能的测试。

实施例2

一种高发射率红外节能复相陶瓷材料，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉28份、氧化铝粉11份和氧化镁粉4份。

制备该高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法如下：

1)混料：将原料铁尾矿粉28份、氧化铝粉11份和氧化镁粉4份进行混合，得到混合料；

2)球磨：将混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:20，并加入干粉料总质量的6％的无水乙醇(其质量浓度为98％)调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以300r/min的转速球磨8h，每磨1h，机器停20min冷却；

3)水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用少量蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4)烘干：将3)中水洗的湿料子放入烘箱中烘干得到烘干的原料，烘箱温度在60℃，烘干时间72h；

5)造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入质量分数5％的PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒径为2mm的粒料，其中原料与PVA的质量比为18:1，研磨15min；

6)压制成型：取步骤5)得到的粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力5MPa，10min后脱模取出样片坯体；

7)烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到750℃保温2h充分排胶，再继续升温至1270℃后，保温时间为4h，整个过程的升温速率为5℃/min；

8)待产品随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料，随后进行相关性能的测试。

实施例3

一种高发射率红外节能复相陶瓷材料，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉25份、氧化铝粉12份和氧化镁粉5份。

制备该高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法如下：

1)混料：铁尾矿粉25份、氧化铝粉12份和氧化镁粉5份进行混合，得到混合料；

2)球磨：将混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:18，并加入干粉料总质量的7％的无水乙醇(其质量浓度为98％)调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以400r/min的转速球磨7h，每磨1h，机器停20min冷却；

3)水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用少量蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4)烘干：将3)中水洗的湿料子放入烘箱中烘干得到烘干的原料，烘箱温度在70℃，烘干时间54h；

5)造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入质量分数5％的PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒径为2mm的粒料，其中原料与PVA的质量比为18:1，研磨15min；

6)压制成型：取步骤5)得到的粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力7MPa，7min后脱模取出样片坯体；

7)烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到750℃保温2h充分排胶，再继续升温至1300℃后，保温时间为3h，整个过程的升温速率为6℃/min；

8)待产品随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料，随后进行相关性能的测试。

实施例4

一种高发射率红外节能复相陶瓷材料，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉20份、氧化铝粉15份和氧化镁粉5份。

制备该高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法如下：

1)混料：铁尾矿粉20份、氧化铝粉15份和氧化镁粉5份进行混合，得到混合料；

2)球磨：将混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:18，并加入干粉料总质量的7％的无水乙醇(其质量浓度为98％)调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以400r/min的转速球磨7h，每磨1h，机器停20min冷却；

3)水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用少量蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4)烘干：将3)中水洗的湿料子放入烘箱中烘干得到烘干的原料，烘箱温度在70℃，烘干时间54h；

5)造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入质量分数6％的PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒径为2mm的粒料，其中原料与PVA的质量比为15:1，研磨20min；

6)压制成型：取步骤5)得到的粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力7MPa，7min后脱模取出样片坯体；

7)烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到800℃保温1h充分排胶，再继续升温至1330℃后，保温时间为2h，整个过程的升温速率为8℃/min；

8)待产品随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料，随后进行相关性能的测试。

实施例5

一种高发射率红外节能复相陶瓷材料，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉10份、氧化铝粉18份和氧化镁粉7份。

制备该高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法如下：

1)混料：铁尾矿粉10份、氧化铝粉18份和氧化镁粉7份进行混合，得到混合料；

2)球磨：将混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:15，并加入干粉料总质量的8％的无水乙醇(其质量浓度为98％)调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以500r/min的转速球磨6h，每磨1h，机器停20min冷却；

3)水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用少量蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4)烘干：将3)中水洗的湿料子放入烘箱中烘干得到烘干的原料，烘箱温度在80℃，烘干时间36h；

5)造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入质量分数5％的PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒径为2mm的粒料，其中原料与PVA的质量比为15:1，研磨20min；

6)压制成型：取步骤5)得到的粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力10MPa，5min后脱模取出样片坯体；

7)烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到800℃保温1h充分排胶，再继续升温至1360℃后，保温时间为1h，整个过程的升温速率为10℃/min；

8)待产品随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料，随后进行相关性能的测试。

实施例6

一种高发射率红外节能复相陶瓷材料，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉10份、膨润土粉5份、氧化铝粉10份和氧化镁粉4份。

制备该高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法如下：

1)混料：铁尾矿粉10份、膨润土粉5份、氧化铝粉10份和氧化镁粉4份进行混合，得到混合料；

2)球磨：将混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:20，并加入干粉料总质量的8％的无水乙醇(其质量浓度为98％)调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以500r/min的转速球磨6h，每磨1h，机器停20min冷却；

3)水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用少量蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4)烘干：将3)中水洗的湿料子放入烘箱中烘干得到烘干的原料，烘箱温度在80℃，烘干时间36h；

5)造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入质量分数6％的PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒径2mm的粒料，其中原料与PVA的质量比为15:1，研磨20min；

6)压制成型：取步骤5)得到的粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力5MPa，10min后脱模取出样片坯体；

7)烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到800℃保温1h充分排胶，再继续升温至1270℃后，保温时间为4h，整个过程的升温速率为10℃/min；

8)待产品随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料，随后进行相关性能的测试。

实施例7

一种高发射率红外节能复相陶瓷材料，其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉15份、膨润土粉10份、氧化铝粉15份和氧化镁粉5份。

制备该高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法如下：

1)混料：铁尾矿粉15份、膨润土粉10份、氧化铝粉15份和氧化镁粉5份进行混合，得到混合料；

2)球磨：将混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:15，并加入干粉料总质量的6％的无水乙醇(其质量浓度为98％)调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以400r/min的转速球磨6h，每磨1h，机器停20min冷却；

3)水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用少量蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4)烘干：将3)中水洗的湿料子放入烘箱中烘干得到烘干的原料，烘箱温度在60℃，烘干时间72h；

5)造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入质量分数5％的PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒径为2mm的粒料，其中原料与PVA的质量比为20:1，研磨15min；

6)压制成型：取步骤5)得到的粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力10MPa，5min后脱模取出样片坯体；

7)烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到800℃保温1h充分排胶，再继续升温至1330℃后，保温时间为4h，整个过程的升温速率为10℃/min；

8)待产品随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料，随后进行相关性能的测试。

实施例8

本实施例8对实施例1～7制得的高发射率红外节能复相陶瓷材料进行性能测试。

如图1所示，实施例1～7制得的高发射率红外节能复相陶瓷材料主晶相为堇青石相、尖晶石和莫来石相。

图2为实施例4制得的高发射率红外复相陶瓷材料的SEM图，由图2可以进一步证明，图中有堇青石和莫来石相生成，它的微观形态是棒状或者短柱状，也可看出有呈现正八面体结构的尖晶石形成。

测试采用上海望加光电技术有限公司生产的IR-2型双波段红外发射率测试仪、湘潭市仪器仪表有限公司生产的ZRPY-1400型热膨胀系数测定仪，分别测定红外发射率、热膨胀系数；利用煮沸法、ZMD系列电子密度仪分别测定材料的吸水率和体积密度。测试结果如表1所示。

表1实施例1～7制得的高发射率红外节能复相陶瓷材料性能指标

从表1可以看出，本发明产品的红外发射率很高，1～22μm波段的红外发射率均≥0.88，3～5μm波段的红外发射率均≥0.75。这表明本发明以铁尾矿和膨润土为主要原料来制备高发射率红外节能复相陶瓷材料，能够有效地提高陶瓷材料的红外发射率，其他性能良好。

Claims (10)

1.高发射率红外节能复相陶瓷材料，其特征在于：其包括以下重量份的原料：铁尾矿粉5~30份、氧化铝粉10~18份和氧化镁粉4~7份。

2.根据权利要求1所述的高红外发射率的堇青石-尖晶石陶瓷材料，其特征在于：所述的原料还包括5~10重量份的膨润土粉。

3.根据权利要求1所述的高发射率红外节能复相陶瓷材料，其特征在于：所述的铁尾矿粉的粒度不大于30μm。

4.根据权利要求2所述的高发射率红外节能复相陶瓷材料，其特征在于：所述的膨润土粉的粒度不大于40μm。

5.根据权利要求1所述的高发射率红外节能复相陶瓷材料，其特征在于：高发射率红外节能复相陶瓷材料在1~22μm波段的红外发射率均≥0.88，3~5μm波段的红外发射率均≥0.75，室温~1000℃的平均热膨胀系数为3.74×10^-6/℃~6.57×10^-6/℃，吸水率＜6％，体积密度为2.653~3.334g/cm³。

6.制备权利要求1~5中任意一项所述的高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法，其特征在于：包含以下步骤：

1）混料：按比例将原料进行混合；

2）球磨：将步骤1）中混合料置于球磨罐中，加入玛瑙球，料球比为1:20~1:15，并加入干粉料总质量的6%~8%的无水乙醇调节使混合料成稀泥状，再放在行星球磨机上以300~500r/min的转速球磨6~8h，每磨1h，机器停20min冷却；

3）水洗：球磨结束后，将球磨罐中的原料倒入烧杯中，并用蒸馏水洗球磨罐和球5遍，清洗液也倒进烧杯中；

4）烘干：将3）中水洗的湿料子放入烘箱中烘干，得到烘干的原料；

5）造粒：将烘干的原料取出，倒入研钵中，并加入PVA溶液进行研磨、造粒，得到粒料；

6）压制成型：取粒料10g，倒入磨具，摇匀，盖上盖子，再将磨具放入压片机压片，压力5~10MPa，5~10min后脱模取出样片坯体；

7）烧制：将样片坯体置于高温炉中进行烧制，先升温到700~800℃保温1~3h充分排胶，再继续升温至1240~1360℃后，保温时间为1~4h，整个过程的升温速率为5～10℃/min；随炉冷却后取出，即获得所述高发射率红外节能复相陶瓷材料。

7.根据权利要求6所述的制备高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法，其特征在于：步骤2）中，所述的无水乙醇的质量浓度为98%。

8.根据权利要求6所述的制备高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法，其特征在于：步骤4）中，所述的烘箱温度在60~80℃，烘干时间36h~72h。

9.根据权利要求6所述的制备高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法，其特征在于：步骤5）中，所述的PVA溶液的质量浓度为4%-6%。

10.根据权利要求8所述的制备高发射率红外节能复相陶瓷材料的方法，其特征在于：步骤5）中，所述的烘干的原料与PVA溶液的质量比为15:1~20:1，研磨时间为10~20min。