CN107651972A

CN107651972A - 一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法

Info

Publication number: CN107651972A
Application number: CN201710916673.5A
Authority: CN
Inventors: 郑淏; 杨晓波; 徐志鹏
Original assignee: Hubei Shenwu Thermal Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Hubei Shenwu Thermal Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2017-09-30
Filing date: 2017-09-30
Publication date: 2018-02-02

Abstract

本发明涉及一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法。其技术方案是：先将高铝粉煤灰经过酸洗、球磨除去氧化钠、氧化钾、氧化铁的方式制备出低杂质含量的高铝粉煤灰，将40‑90wt%的酸处理后的高铝粉煤灰、10~50wt%的工业氧化铝、1‑5wt%的结合剂混合球磨2‑5h，再外加上述原料15~20wt%的水，捏合5~8min，制成泥料，搅拌均匀后外加5~8wt%的润滑剂，搅拌10~15min，挤出成型，在室温条件下自然干燥3~10h，然后在60~120℃条件下烘烤12~24h，最后在1250~1550℃条件下保温2~8h，即得高铝粉煤灰质莫来石蜂窝陶瓷。因此，本发明具有节约资源、环境友好、干燥周期短以及可连续生产等优点，而生产出来的高铝粉煤灰质莫来石蜂窝陶瓷制品亦具有较高的强度和导热系数，具有广泛的社会和经济价值。

Description

一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明属于蓄放热用蜂窝陶瓷技术领域，具体涉及一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法。

背景技术

粉煤灰是一种燃煤电厂排出的主要固体废弃物，也是我国当前排量较大的工业废渣之一。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，且粉煤灰中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。目前，粉煤灰的有效利用率较低，仅在水泥工业和耐火材料工业有少量利用。因此，如何有效地利用这些固体废弃物已成为资源合理利用的技术关键。

随着钢铁冶金技术的进步，高强度莫来石质蜂窝陶瓷在钢铁工业的广泛应用，将会提高煤炭等低热质燃料的利用。莫来石质蜂窝陶瓷为含Al₂O₃50-80wt%，以莫来石（3Al₂O₃·2 SiO₂）为主晶相和结合相的新型优质蜂窝陶瓷，具有优良的高温机械性能和化学稳定性能。目前生产蜂窝陶瓷大多是以铝矾土为主要原料，但我国这些资源相对短缺，且以上述原料生产的莫来石质蜂窝陶瓷成本太高。我国火电厂粉煤灰的主要化学成分为：SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、FeO、Fe₂O₃、CaO和TiO₂等，由于粉煤灰中Na₂O、K₂O、FeO、Fe₂O₃的含量较高这导致使用粉煤灰制备的产品的使用温度较低，严重限制了粉煤灰的应用前景，如何有效去除粉煤灰中的有害杂质，利用粉煤灰中的SiO₂和Al₂O₃，制备出杂质含量少、耐火度高的蜂窝陶瓷，是一个具有重大经济潜力的课题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法；该方法制备的高铝粉煤灰质莫来石蜂窝陶瓷适合大规模工业生产，而且所制得的高铝粉煤灰质莫来石蜂窝陶瓷具有较高的强度和导热系数，具有优异的抗热震性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是先将高铝粉煤灰经过酸洗、球磨除去氧化钠、氧化钾、氧化铁的方式制备出低杂质含量的高铝粉煤灰，高铝粉煤灰的主要化学组分是：Al₂O₃为35~45wt%、SiO₂为40~55wt%、Na₂O为1.0-2.0wt%、Fe₂O₃为0.5~3.0wt%、TiO₂为0.5~3.0wt%、余量为杂质；其粒径小于20目；

将40-90wt%的酸处理后的高铝粉煤灰、10~50wt%的工业氧化铝、1-5wt%的结合剂混合球磨2-5h，再外加上述原料15~20wt%的水，捏合5~8min，制成泥料，搅拌均匀后外加5~8wt%的润滑剂，搅拌10~15min，挤出成型，在室温条件下自然干燥3~10h，然后在60~120℃条件下烘烤12~24h，最后在1250~1550℃条件下保温2~8h，即得莫来石质蜂窝陶瓷。

所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于将上述的高铝粉煤灰和工业氧化铝的质量比为1：0.5-3；球磨时酸与高铝粉煤灰的比例为1:0.5-2混合后球磨转速在100-300转每分钟，所述的球磨时间为10-24h。

所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于球磨时使用的酸为硫酸、盐酸、硝酸3种酸按2：1：1的混合溶液。

所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于所用结合剂为羟甲基纤维素钠、羟甲基纤维素胺按2:1的混合物。

所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于所用润滑剂为：饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、废机油中的一种。

所述工业氧化铝的主要化学组分是：Al₂O₃为98~99wt%、K₂O+Na₂O为0.4~1.2 wt%；其粒径小于325目。

因此，本发明具有节约资源、环境友好、可连续生产以及产品性能优异的优点，具有广泛的社会和经济价值。本发明所采用的主要原料粉煤灰为目前利用价值不大的固体废弃物，使用酸洗球磨的方式去除粉煤灰中的有害杂质，利用粉煤灰中的SiO₂和Al₂O₃，与工业氧化铝一起煅烧后制备出了杂质含量少、耐火度高的蜂窝陶瓷，通过该技术制备的莫来石质蜂窝陶瓷适合工业生产，所制备的莫来石质蜂窝陶瓷杂质量少、耐火度高、具有较高的强度和导热系数，能很好地满足工业窑炉要求。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。

实施例1：

一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法。先将高铝粉煤灰经过酸洗、球磨，球磨时使用的酸为硫酸、盐酸、硝酸3种酸按2：1：1的混合溶液，得到除去氧化钠、氧化钾、氧化铁的方式制备出低杂质含量的粉煤灰，将40-90wt%的酸处理后的高铝粉煤灰、50wt%的工业氧化铝、5wt%的羟甲基纤维素钠、羟甲基纤维素胺按2:1的混合物混合球磨5h，再外加上述原料15wt%的水，捏合8min，制成泥料，搅拌均匀后外加5wt%的饱和脂肪酸，搅拌10min，挤出成型，在室温条件下自然干燥3h，然后在60℃条件下烘烤24h，最后在1550℃条件下保温2h，即得高铝粉煤灰质莫来石质蜂窝陶瓷。

本实施例1所制得的高铝粉煤灰质莫来石质蜂窝陶瓷的体积密度为1.8g/cm³，导热系数为5.5W/(m·K)，耐压强度达到35MPa。

实施例2：

一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法。先将高铝粉煤灰经过酸洗、球磨，球磨时使用的酸为硫酸、盐酸、硝酸3种酸按2：1：1的混合溶液，得到除去氧化钠、氧化钾、氧化铁的方式制备出低杂质含量的粉煤灰，将40wt%的酸处理后的高铝粉煤灰、50wt%的工业氧化铝、5wt%的羟甲基纤维素钠、羟甲基纤维素胺按2:1的混合物混合球磨2h，再外加上述原料18wt%的水，捏合10min，制成泥料，搅拌均匀后外加5wt%的不饱和脂肪酸，搅拌10min，挤出成型，在室温条件下自然干燥3h，然后在80℃条件下烘烤18h，最后在1500℃条件下保温2h，即得高铝粉煤灰质莫来石质蜂窝陶瓷。

本实施例2所制得的高铝粉煤灰质莫来石质蜂窝陶瓷的体积密度为2.2g/cm³，导热系数为4.8w/(m·k)，耐压强度达到34MPa。

实施例3：

一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法。先将高铝粉煤灰经过酸洗、球磨，球磨时使用的酸为硫酸、盐酸、硝酸3种酸按2：1：1的混合溶液，得到除去氧化钠、氧化钾、氧化铁的方式制备出低杂质含量的粉煤灰，将50wt%的酸处理后的高铝粉煤灰、30wt%的工业氧化铝、5wt%的羟甲基纤维素钠、羟甲基纤维素胺按2:1的混合物混合球磨0h，再外加上述原料17wt%的水，捏合8min，制成泥料，搅拌均匀后外加5wt%的废机油，搅拌10min，挤出成型，在室温条件下自然干燥5h，然后在100℃条件下烘烤12h，最后在1400℃条件下保温2h，即得高铝粉煤灰质莫来石质蜂窝陶瓷。

本实施例1所制得的高铝粉煤灰质莫来石质蜂窝陶瓷的体积密度为1.9g/cm³，导热系数为5.2w/(m·k)，耐压强度达到33MPa。

上述实施例中，得到的高铝粉煤灰的主要化学组分指标是：Al₂O₃为35~45wt%、SiO₂为40~55wt%、Na₂O为1.0-2.0wt%、Fe₂O₃为0.5~3.0wt%、TiO₂为0.5~3.0wt%、余量为杂质；其粒径小于20目。

工业氧化铝的主要化学组分是：Al₂O₃为98~99wt%、K₂O+Na₂O为0.4~1.2 wt%；其粒径小于325目。

将本发明实施例1-3所得产品与从市场上买到的其他公司产品进行对比，得到以下检测指标：

因此，本具体实施方式具有生产成本低，工艺简单，节能环保，易大规模生产的优点，而生产出来的高铝粉煤灰质莫来石质蜂窝陶瓷制品亦具有较高的强度和导热系数。具有广泛的社会和经济价值。

Claims

1.一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于：先将高铝粉煤灰经过酸洗、球磨除去氧化钠、氧化钾、氧化铁的方式制备出低杂质含量的高铝粉煤灰，高铝粉煤灰的主要化学组分是：Al₂O₃为35~45wt%、SiO₂为40~55wt%、Na₂O为1.0-2.0wt%、Fe₂O₃为0.5~3.0wt%、TiO₂为0.5~3.0wt%、余量为杂质；其粒径小于20目；

将40-90wt%的酸处理后的高铝粉煤灰、10~50wt%的工业氧化铝、1-5wt%的结合剂混合球磨2-5h，再外加上述原料15~20wt%的水，捏合5~8min，制成泥料，搅拌均匀后外加5~8wt%的润滑剂，搅拌10~15min，挤出成型，在室温条件下自然干燥3~10h，然后在60~120℃条件下烘烤12~24h，最后在1250~1550℃条件下保温2~8h，即得高铝粉煤灰质莫来石质蜂窝陶瓷。

2.根据权利要求1所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于将上述的高铝粉煤灰和工业氧化铝的质量比为1：0.5-3；球磨时酸与高铝粉煤灰的比例为1:0.5-2混合后球磨转速在100-300转每分钟，所述的球磨时间为10-24h。

3.根据权利要求1所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于球磨时使用的酸为硫酸、盐酸、硝酸3种酸按2：1：1的混合溶液。

4.根据权利要求1所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于所用结合剂为羟甲基纤维素钠、羟甲基纤维素胺按2:1的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于所用润滑剂为：饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、废机油中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种高铝粉煤灰质蜂窝陶瓷及其制备方法，其特征在于所述工业氧化铝的主要化学组分是：Al₂O₃为98~99wt%、K₂O+Na₂O为0.4~1.2 wt%；其粒径小于325目。