CN110240493A - 低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，属于冶金技术领域。本发明为了提高低温氯化渣的利用率，提供了一种利用低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，包括：将低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂混合均匀，然后加入水，再混合均匀，得混合料；将混合料倒入模具中压制成型，脱模后，经养护和煅烧，得发泡多孔陶瓷材料。本发明选择合适的增强剂提高低温氯化渣的烧结性能，选择合适的结合剂提高低温氯化渣的成型性能，选择合适的造孔剂，降低造孔成本，开发了一种利用低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的新思路，为低温氯化渣的高效回收利用提高了新途径。

Description

低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法。
背景技术
攀钢采用高温碳化低温氯化工艺回收高炉渣中的二氧化钛，经过多年的技术攻关，成功回收高炉渣中的二氧化钛制备出了四氯化钛，该工艺能成功实现产业化对于攀钢实现资源的最大效益化具有重要的意义。目前制约该工艺的主要问题是高炉渣经过高温碳化低温氯化后呈粉状，含有易溶水的氯化物，相对于块状高炉渣，低温氯化渣对环境更严重的污染。只有将低温氯化渣顺利利用，才能最终实现高温碳化低温氯化工艺顺利实现无害化生产。目前，低温氯化渣的处置成为制约高温碳化低温氯化工艺能否实现环保产业化生产的重要制约因素，大量堆存加重环境污染，同时严重浪费资源。只有将低温氯化渣开发成环保产品，达到国家标准要求，并能大量应用，才能解决低温氯化渣的污染问题，并可以创造较大的经济效益。但是由于低温氯化渣中含有可成瓷的成分较少，烧结性较差，且由于低温氯化渣中含有一定的氯离子，成型性较差，导致目前对其对其回收应用的开发很少。
发明内容
本发明为了提高低温氯化渣的利用率，通过选择合适的增强剂和结合剂改善低温氯化渣的性能，从而提供了一种利用低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，该方法包括以下步骤：将低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂混合均匀，然后加入水，再混合均匀，得混合料；将混合料倒入模具中压制成型，脱模后，经养护和煅烧，得发泡多孔陶瓷材料。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，所述低温氯化渣的粒度<0.088mm。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，所述增强剂为氧化铝粉和石英砂粉的混合物；其中，氧化铝粉和石英砂粉的粒度<0.088mm；氧化铝粉和石英砂粉的质量比为6～7：3～4。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，所述造孔剂为木屑或植物纤维；所述造孔剂的粒度不超过1mm。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，所述结合剂为铝酸盐水泥或纤维素；所述结合剂的粒度<0.088mm。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，以低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂的总加入质量为100％计，所述低温氯化渣的加入质量为35～45％；所述增强剂的加入质量为45～55％；所述造孔剂的加入质量为3％～6％；所述结合剂的加入质量为4％～10％。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，固体物料混合前，将低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂均干燥至水份不超过2wt％。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，所述水的加入量为低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂的总加入质量的35～40％。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，所述压制成型采用液压机，压机时间为20～60s，压力为20MPa～40MPa。
其中，所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法中，所述煅烧的温度为1300～1350℃，时间为2.5～4.5h。
本发明的有益效果：
本发明选择合适的增强剂提高低温氯化渣的烧结性能，选择合适的结合剂提高低温氯化渣的成型性能，选择合适的造孔剂，降低造孔成本，开发了一种利用低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的新思路，为低温氯化渣的高效回收利用提高了新途径。
具体实施方式
具体的，低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，包括以下步骤：将低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂混合均匀，然后加入水，再混合均匀，得混合料；将混合料倒入模具中压制成型，脱模后，经养护和煅烧，得发泡多孔陶瓷材料。
低温氯化渣为高炉渣经过高温碳化低温氯化后的呈粉状，含有氯化物的炉渣，其主要成分见表1。
表1低温氯化渣的化学成份范围/wt％
CaO MgO MnO SiO<sub>2</sub> TiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
24～28 6～9 0.5～1 23～27 4～6.5 11～15.5
SO<sub>3</sub> TiC TiN 氟化物 氯离子 硫化物
0.6～1.8 1.5～3.8 0.4～1.5 0.2～0.9 2.6～4.2 0.15～0.9
为了改善低温氯化渣的烧结性能和烧后强度，本发明对增强剂进行大量筛选，采用氧化铝粉和石英砂粉的混合物为增强剂，并控制氧化铝粉和石英砂粉的质量比为6～7：3～4；氧化铝粉与低温氯化渣中的二氧化硅可以形成莫来石相，石英砂粉可以与低温氯化渣中的三氧化二铝形成莫来石相，从而提高低温氯化渣的烧结强度；其它增强剂(如白泥、硅铁灰等)，则不能形成增加强度有用陶瓷相，不能提高低温氯化渣的烧后强度。
本发明中，造孔剂为木屑或植物纤维，以制备多孔陶瓷材料，使其具备优异的吸水性能。
本发明中，结合剂为铝酸盐水泥或纤维素，添加铝酸盐水泥在脱模养护的过程中可以提高养护强度，样品烧结过程中，铝酸盐水泥可以促进烧结，纤维素具有强的粘性，可以提样品的成型性能，样品烧结时，纤维素挥发掉，不会引入杂质降低样品的烧结强度。
发明人在试验中发现，低氯温氯化渣添加量过多，低温氯化渣的烧结性能会变差，降低烧后强度；增强剂添加量过低，不能对低温氯化渣的烧结起到较好的增强作用，烧后强度达不到标准要求；造孔剂添加量增加，吸水率增加，造孔剂添加量过多，降低成型性能，同时烧后强度降低较多；结合剂添量少，降低成型性能。因此，为了改善低温氯化渣的烧结性能和烧后强度，使多孔陶瓷材料同时具备优异的强度和吸水性能，本发明对各原料用量进行严格控制，以低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂的总加入质量为100％计，所述低温氯化渣的加入质量为35～45％；所述增强剂的加入质量为45～55％；所述造孔剂的加入质量为3％～6％；所述结合剂的加入质量为4％～10％。
预混合可以保证粉料能充分混合均匀，如果不对粉料进行预混合，添加的水会让部分粉料粘结，导致粉料混合不均匀；预混合前分析检测所用原料的含水量，水分含量过多，会造成混合过程中结块、粘结现象，对于水份含量超过2wt％的原料，应对原料进行烘干处理，以保证混合的均匀性。
本发明中，控制低温氯化渣、结合剂、氧化铝粉和石英砂粉的粒度<0.088mm，造孔剂的粒度不超过1mm，以使固体原料混合更均匀。
本发明中，水的加入量为低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂的总加入质量的35～40％。
本发明中，压制成型可采用液压机，压机时间为20～60s，压力为20MPa～40MPa。至于模具，可根据需要制定规格。
根据本发明发泡多孔陶瓷的原料组成，本发明控制煅烧的温度为1300～1350℃，时间为2.5～4.5h。。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
本发明实施例和对比例所采用低温氯化渣的化学成分如表2所示。
表2低温氯化渣的化学成份/wt％
实施例1
将原料水份烘干至小于2％，按表3配方称量低温氯化渣、增强剂、结合剂和造孔剂，在强制搅拌机中进行预混合2～3分钟，保证粉料预混合均匀，然后按配方称量水，倒入强制搅拌机中，继续混合2～3分钟，设计模具尺寸为50×50×50，将混合料倒入模具中压制成型，压制时间25秒，压力值保持在20MPa，脱模后，在室温下放置自然养护24小时，经过1325℃、保温时间3h煅烧，得发泡多孔陶瓷材料。经检测，该发泡多孔陶瓷抗折强度达到3.5MPa，吸水率为34％。
表3实施例1低氯化渣多孔陶瓷生产配比
原料 配比/wt％
低温氯化渣 44
氧化铝粉 30
石英砂粉 14
铝酸盐水泥 7
木屑 5
水(外加) 35
实施例2
将原料水份烘干至小于2％，按表4配方称量低温氯化渣、增强剂、结合剂和造孔剂，在强制搅拌机中进行预混合2～3分钟，保证粉料预混合均匀，然后按配方称量水，倒入强制搅拌机中，继续混合2～3分钟，设计模具尺寸为50×50×50，将混合料倒入模具中压制成型，压制时间25秒，压力值保持在20MPa，脱模后，在室温下放置自然养护24小时，经过1325℃、保温时间3h煅烧，得发泡多孔陶瓷材料。经检测，该发泡多孔陶瓷抗折强度达到4MPa，吸水率为35％。
表4实施例2低氯化渣多孔陶瓷生产配比
原料 配比/wt％
低温氯化渣 39
氧化铝粉 32
石英砂粉 16
铝酸盐水泥 7
木屑 6
水(外加) 35
对比例1
发泡多孔陶瓷制备方法与实施例1相同，不同之处在于按表5配方配料。利用该配方制备的低温氯化渣多孔陶瓷，抗折强度最高达到1.07MPa，抗折强度较低。
表5对比例1低氯化渣多孔陶瓷生产配比
原料 配比/wt％
低温氯化渣 44
氧化铝粉 5
硅铁灰 4
白泥 35
铝酸盐水泥 7
木屑 5
水(外加) 47
对比例2
发泡多孔陶瓷制备方法与实施例1相同，不同之处在于按表6配方配料。利用该配方制备的低温氯化渣多孔陶瓷，抗折强度最高达到0.96MPa，抗折强度较低。
表6对比例2低氯化渣多孔陶瓷生产配比
原料 配比/wt％
低温氯化渣 59
白泥 29
铝酸盐水泥 7
木屑 5
水(外加) 40
对比例3
发泡多孔陶瓷制备方法与实施例1相同，不同之处在于按表7配方配料。利用该配方制备的低温氯化渣多孔陶瓷，抗折强度最高达到2.01MPa，抗折强度较低。
表7对比例3低氯化渣多孔陶瓷生产配比
由以上实施例和对比例可知，本发明通过控制低温氯化渣加入量，选择合适的增强剂、结合剂，以提高低温氯化渣的烧结性能和成型性能，从而提高发泡多孔陶瓷材料的强度，为低温氯化渣的高效回收利用提高了新途径。

Claims (10)

1.低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：将低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂混合均匀，然后加入水，再混合均匀，得混合料；将混合料倒入模具中压制成型，脱模后，经养护和煅烧，得发泡多孔陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：所述低温氯化渣的粒度<0.088mm。
3.根据权利要求1所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：所述增强剂为氧化铝粉和石英砂粉的混合物；其中，氧化铝粉和石英砂粉的粒度<0.088mm；氧化铝粉和石英砂粉的质量比为6～7：3～4。
4.根据权利要求1所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：所述造孔剂为木屑或植物纤维；所述造孔剂的粒度不超过1mm。
5.根据权利要求1所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：所述结合剂为铝酸盐水泥或纤维素；所述结合剂的粒度<0.088mm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：以低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂的总加入质量为100％计，所述低温氯化渣的加入质量为35～45％；所述增强剂的加入质量为45～55％；所述造孔剂的加入质量为3％～6％；所述结合剂的加入质量为4％～10％。
7.根据权利要求1所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：固体物料混合前，将低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂均干燥至水份不超过2wt％。
8.根据权利要求1所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：所述水的加入量为低温氯化渣、增强剂、造孔剂和结合剂的总加入质量的35～40％。
9.根据权利要求1所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：所述压制成型采用液压机，压机时间为20～60s，压力为20MPa～40MPa。
10.根据权利要求1～9任一项所述的低温氯化渣制备发泡多孔陶瓷材料的方法，其特征在于：所述煅烧的温度为1300～1350℃，时间为2.5～4.5h。
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CN111393156A (zh) * 2020-03-26 2020-07-10 攀枝花学院 堇青石多孔陶瓷的制备方法

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