CN106431458A - 提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于提钒尾渣的利用领域，具体涉及一种提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法。针对多孔陶瓷制备原料成本高，提钒尾渣产量高等问题，本发明提供一种提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，在提钒尾渣中配入助熔剂、结合剂和增强剂，控制原料水分≤6％，粒度过250目筛，预混合成配合料；加入一定量的发泡剂到水中搅拌起泡，将预混合料倒入发泡溶液中搅拌均匀，经过浇注成型、拆模、煅烧，制得多孔陶瓷。本发明方法操作简单，有效的利用了产量高的提钒尾渣，制备得到孔隙率和强度都很高的多孔陶瓷，不但为提钒尾渣提供了一种新的利用途径，也缓解了多孔陶瓷原料成本高的压力，具有明显的经济效益。

Description

提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法
技术领域
本发明属于提钒尾渣的利用领域，具体涉及一种提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法。
背景技术
提钒尾渣是钒渣经钠化焙烧及水浸提钒的尾渣，目前我国钢铁行业每年产生提钒尾渣约60万吨，并呈逐年上升趋势，仅攀钢、承钢每年排放的提钒尾渣就达50多万吨。提钒尾渣主要由辉石相、铁板钛矿相、赤铁矿相等物相组成。现有的提钒尾渣绝大部分做堆放处理，至今没有经济、环保、有效的处理方法，大量露天堆存，不仅占用场地，并且其中毒性V5+等对人体健康危害极大，环境问题突出，亟待资源化利用。现有提钒尾渣利用技术主要有：(1)提钒尾渣生产墙体材料。以提钒钒渣、石灰、添加剂等为原料。按一定比例经搅拌、浇注、预养、压制成型，再经蒸压、养护等工艺过程制成的建筑用砖，体积密度为1700～1800kg/m3，抗压强度能够达到7.5～20MPa，抗冻性<20％，干燥收缩率<0.6mm/m。(2)提钒尾渣生产瓷砖。采用提钒尾渣和其它辅助添加的原料，将提钒尾渣进行预烧后，经过配料、压制成型，制成瓷砖砖坯，高温烧成后就得到黑钛瓷砖产品。具有良好的烧结性能，色泽纯正，质地坚硬耐磨，在使用性能与外观上可与黑色天然花岗岩相比。(3)提钒尾渣做远红外辐射涂料。经改性后的提钒尾渣作远红外涂料，涂料的远红外发射率超过0.83，能有效加快炉膛的升温速率和降温速率，提高炉膛最高温度的作用，提钒尾渣远红外涂料节能效率达到9％以上。
多孔陶瓷材料主要是指由刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料，经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有开孔孔径、高开口气孔率的一种多孔性陶瓷材料，具有耐高温，高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀，良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率、使用寿命长、产品再生性能好等优点。但多孔陶瓷材料制备原料成本高，如何发展合适的新原料用以生产多孔陶瓷成为了限制其进一步发展的关键因素。
本发明拟提供一种用提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：多孔陶瓷制备原料成本高，提钒尾渣产量高、亟待资源化利用的问题。
本发明解决技术问题的技术方案为提供一种提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法。该方法包括以下步骤：
a、将提钒尾渣、结合剂、增强剂和助熔剂球磨成粉末，混合均匀；
b、将水和发泡剂混合搅拌起泡，泡沫均匀后，加入步骤a混合后的粉末继续搅拌均匀，得到发泡浆料；
c、将步骤b得到的发泡浆料倒入模具浇注成型，室温自然养护20～24h后拆模，高温煅烧，得到多孔陶瓷。
其中，上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，步骤a中所述的各原料添加量为：按重量份数计，提钒尾渣50～70份，结合剂15～35份，增强剂2～15份，助熔剂0.5～4份。
其中，上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，步骤a中所述结合剂为铝酸盐水泥与粘土的混合物，铝酸盐水泥添加量为5～15份，粘土为广西白泥，添加量为10～20份。
其中，上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，步骤a中所述增强剂为硅微粉和三氧化二铝的混合物，硅微粉添加量为1～10份，三氧化二铝添加量为1～5份。
其中，上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，步骤a中所述助熔剂为萤石或长石中的至少一种。
其中，上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，步骤a中所述提钒尾渣、结合剂、增强剂和助熔剂水分含量≤6％。
其中，上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，步骤a中所述提钒尾渣、结合剂、增强剂和助熔剂球磨后粒径为全部过250目筛。
其中，上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，步骤b中所述水的加入量为40～60份；所述发泡剂为植物性复合发泡剂，发泡剂的加入量为加水量的1/1000～1/800。
其中，上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，步骤c所述煅烧温度为900～1200℃。
本发明还提供一种由上述方法制备得到的多孔陶瓷。
本发明的有益效果为：本发明采用提钒尾渣制备多孔陶瓷，通过添加适宜量的结合剂、增强剂和助熔剂，提高了拆模强度和烧后强度，制备得到的多孔陶瓷烧结强度在3Mpa以上，同时也提高了陶瓷的孔隙率，孔隙率达到50％以上。本发明方法操作简单，有效的利用了产量高的提钒尾渣，制备得到孔隙率和强度都很高的多孔陶瓷，不但为提钒尾渣提供了一种新的利用途径，也缓解了多孔陶瓷原料成本高的压力，具有明显的经济效益。
具体实施方式
本发明提供一种提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，包括以下步骤：
a、将50～70份提钒尾渣、15～35份结合剂、2～15份增强剂和0.5～4份助熔剂球磨成全部过250目筛的粉末，控制上述原料的水分含量≤6％，混合均匀；
b、将40～60份的水和占水重量1/1000～1/800的发泡剂混合搅拌起泡，泡沫均匀后，加入步骤a混合后的粉末继续搅拌均匀，得到发泡浆料；
c、将步骤b得到的发泡浆料倒入模具浇注成型，室温自然养护20～24h后拆模，900～1200℃高温煅烧，得到多孔陶瓷。
本发明采用提钒尾渣制备多孔陶瓷，提钒尾渣含量丰富，成本低。本发明在每50～70份的提钒尾渣中加入了15～35份结合剂，2～15份增强剂，0.5～4份助熔剂，结合剂选用铝酸盐水泥与粘土的混合物，铝酸盐水泥添加量为5～15份，粘土选用广西白泥，添加量为10～20份。铝酸盐具有水化特性，可以提高拆模强度，同时，铝酸盐水泥具有烧结特性，可以提高提钒尾渣多孔陶瓷的烧后强度。铝酸盐水泥加入量增加，拆模强度提高，烧后强度提高，但加入量达到一定量时，烧结强度增加不明显，也会增加生产成本，因此，为了兼顾烧结后强度和生产成本，本发明中铝酸盐水泥加入量为5～15份。此外，本发明选择广西白泥与铝酸盐水泥配合使用，广西白泥具有可塑性，可以增加提钒尾渣多孔陶瓷的成型性能，同时，可以促进提钒尾渣多孔陶瓷进行烧结，增加烧后强度。但其添加量不宜过多，否则会降低提钒尾渣多孔陶瓷的发泡效果，本发明中广西白泥的适宜添加量为10～20份。
本发明还采用硅微粉和三氧化二铝的混合物作为增强剂，硅微粉能与三氧化二铝反应形成针状莫来石，可以提高提钒尾渣多孔陶瓷的烧后强度，随着增强剂含量的增加，烧后强度提高，当增强剂达到一定量后，烧结强度增加缓慢，同时生产成本提高。为了兼顾烧结后强度和生产成本，本发明中硅微粉的适宜添加剂量为1～10份，三氧化二铝适宜添加剂量为1～5份。
此外，本发明还添加了萤石或长石作为助熔剂，有利于降低烧成温度、促进烧结，助熔剂添加量不宜过多，否则会使烧后提钒渣多孔陶瓷易出现裂纹，本发明适宜的助熔剂添加量为0.5～4份。
本发明所用原料的水分含量过多，会造成球磨磨制过程中结块、粘结现象，为了保证粉磨细度，本发明所述的各原料含水量≤6％；对于水分含量超过6％的原料，在使用前先进行烘干处理。其次，原料的烧结性与原料粒度密切相关，磨制越细烧结性越好，可以提高多孔陶瓷的烧结强度，本发明所述各原料的粒度为全部过250目筛。
上述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法中，煅烧温度过低时，多孔陶瓷会欠烧，强度降低，煅烧温度过高时，多孔陶瓷收缩增大，容易出现裂纹；为了综合考虑，本发明步骤c所述煅烧温度为900～1200℃。
为了使发泡效果更好，孔隙率提高，本发明添加了发泡剂，优选添加植物源发泡剂，其瞬间起泡性好，气泡细腻、稳定，能够改善物料的流动性。在加入发泡剂时要加入40～60份的水，发泡剂的加入量占水加入量的1/1000～1/800。在实际生产过程中，可以根据实际需要，调整发泡剂和水的用量，通过控制加水量和发泡倍数，可以制得不同体积密度和气孔率的提钒尾渣多孔陶瓷产品。
本发明通过将提钒尾渣与结合剂、增强剂和助熔剂和发泡剂进行适宜的组合，能够制备得到一种烧后强度高、孔隙率高的多孔陶瓷，为多孔陶瓷制备开发了新原料，也为提钒尾渣的利用找到了新方法，具有重要的意义。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不将其保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例所述的提钒尾渣的成分含量如下表1所示。
表1提钒尾渣的成分含量表
成分 TiO2 Fe2O3 SiO2 CaO Al2O3 MgO
含量(％) 12.93 31.22 17.08 6.17 7.01 6.47
实施例1～2采用本发明技术方案制备多孔陶瓷
将原料烘干至水分含量≤6％，按表2配方进行称量各种物料。磨制混合后的物料全部过250目筛，经过混合发泡、浇注、振动成型和拆摸，在1100℃下煅烧，得到提钒尾渣多孔陶瓷产品。
表2提钒尾渣多孔陶瓷生产配比
原料名称 实施例1配比(份) 实施例2配比(份)
提钒尾渣 67 66
铝酸盐水泥 8 10
广西白泥 15 13
萤石 2 3
硅微粉 5 4
三氧化二铝微粉 3 4
植物发泡剂 50/800 50/800
水 50 50
对比例3～6采用其他方法制备多孔陶瓷
将原料烘干至水分含量≤6％，按表3配方进行称量各种物料。磨制混合后的物料全部过250目筛，经过混合发泡、浇注、振动成型和拆摸，在1050℃下煅烧，得到提钒尾渣多孔陶瓷产品。
表3提钒尾渣多孔陶瓷生产配比
对实施例1～2，对比例3～6所得的多孔陶瓷性能进行测定，得到了如下表4所示的实验结果。
表4不同方法制备的多孔陶瓷效果表
由实施例和对比例的结果可知，本发明在提钒尾渣中配加结合剂、增强剂、助熔剂和发泡剂进行多孔陶瓷的制备，采用铝酸盐水泥作结合剂，因其具有水化特性，可以提高拆模强度和提高提钒尾渣多孔陶瓷的烧后强度，添加硅微粉和三氧化二铝作为增强剂，硅微粉与三氧化二铝反应形成针状莫来石，可提高提钒尾渣多孔陶瓷的烧后强度。添加植物发泡剂进行造孔，使气孔率达到50％以上，经过上述各种物质的合理配比，本发明制备得到一种强度高、气孔率高的多孔陶瓷，具有重要的经济意义。

Claims (10)

1.提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于,包括以下步骤：
a、将提钒尾渣、结合剂、增强剂和助熔剂球磨成粉末，混合均匀；
b、将水和发泡剂混合搅拌起泡，泡沫均匀后，加入步骤a混合后的粉末继续搅拌均匀，得到发泡浆料；
c、将步骤b得到的发泡浆料倒入模具浇注成型，室温自然养护20～24h后拆模，高温煅烧，得到多孔陶瓷。
2.根据权利要求1所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤a中所述的各原料添加量为：按重量份数计，提钒尾渣50～70份，结合剂15～35份，增强剂2～15份，助熔剂0.5～4份。
3.根据权利要求1或2所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤a中所述结合剂为铝酸盐水泥与粘土的混合物，铝酸盐水泥添加量为5～15份，粘土为广西白泥，添加量为10～20份。
4.根据权利要求1～3任一项所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤a中所述增强剂为硅微粉和三氧化二铝的混合物，硅微粉添加量为1～10份，三氧化二铝添加量为1～5份。
5.根据权利要求1～4任一项所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤a中所述助熔剂为萤石或长石中的至少一种。
6.根据权利要求1～5任一项所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤a中所述提钒尾渣、结合剂、增强剂和助熔剂水分含量≤6％。
7.根据权利要求1～6任一项所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤a中所述提钒尾渣、结合剂、增强剂和助熔剂球磨后粒径为全部过250目筛。
8.根据权利要求1～7任一项所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤b中所述水的加入量为40～60份。
9.根据权利要求1～8任一项所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤b中所述发泡剂为植物性复合发泡剂，发泡剂的加入量为加水量的1/1000～1/800。
10.根据权利要求1～9任一项所述提钒尾渣制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：步骤c所述煅烧温度为900～1200℃。
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