CN115677375B - 一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法,所述制备方法包括以下步骤:对焙烧的石棉尾渣、粉煤灰和辅料混合得到素坯粉体;将素坯粉体加入粘接剂造粒,得到素坯颗粒料;将素坯颗粒料压制成型,得到素坯;将素坯干燥、加热和保温,冷却得到堇青石多孔陶瓷材料。所述堇青石多孔陶瓷由所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法得到。本发明利用石棉尾渣和粉煤灰在较低温度下制备堇青石多孔陶瓷,为石棉尾矿的资源化利用提供了方向;本发明制得的堇青石多孔陶瓷孔径分布较窄、孔隙率高、密度低、化学稳定性好、具有较高的强度的特点,可作为耐火保温材料和高温烟气过滤材料。

Description

一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料制备技术领域,具体来讲,涉及一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法。
背景技术
石棉尾渣为温石棉采矿过程中排放的蛇纹岩废石和选矿过程中排放的尾矿,每生产1吨温石棉约产生20~30吨石棉尾矿。石棉尾渣的堆存不仅占用大量土地,而且造成资源的浪费。石棉尾渣中的石棉纤维对环境和人类健康也会产生危害。粉煤灰是火力发电厂煤粉中各种有机和无机组分混合在1200~1700℃燃烧后形成的一种性质和成分复杂的燃烧残留物,其主要的化学成分Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO。截止至2018年,全国调查的工业企业的粉煤灰产量为4.63亿吨,综合利用率为74.9%。粉煤灰多采用堆放处理,粉煤灰的堆放极易对人体健康和环境造成威胁,随扬尘进入空气的粉煤灰会刺激眼睛、皮肤、喉咙和呼吸道,严重时甚至导致砷中毒。因此,对石棉尾矿和粉煤灰进行利用对提高资源利用效率和改善生态环境具有重要意义。
堇青石是MgO-SiO2-Al2O3体系中重要的三元化合物,按质量分数计,其理论的化学组成包括:MgO 13.7%、Al2O3 34.9%和SiO2 51.4%,以其为基质的材料具有低热膨胀系数、良好的化学稳定性和介电性能,是优良的抗热震材料。在陶瓷材料中,堇青石是一种热膨胀系数较低、化学稳定性较好的硅酸盐陶瓷材料,用其制备的多孔陶瓷可广泛应用于熔融金属过滤、高温烟气过滤以及耐火材料等高温环境。
目前,天然矿物(例如,高岭土、滑石和硅藻土等)和高纯氧化物(例如,MgO、Al2O3和SiO2)是制备堇青石多孔陶瓷材料的主要原料,利用纯度较高的氧化物合成堇青石的温度较低但成本高昂,天然矿物制备堇青石具有原料来源广泛、成本低廉的优势,但合成的温度高,能耗较大。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如,本发明目的之一在于提供了一种堇青石多孔陶瓷的制备方法。本发明的另一目的在于提供了堇青石多孔陶瓷。
为了实现上述目的,本发明的一方面提供了一种堇青石多孔陶瓷的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:对焙烧的石棉尾渣、粉煤灰和辅料混合得到素坯粉体;将素坯粉体加入粘接剂造粒,得到素坯颗粒料;将素坯颗粒料压制成型,得到素坯;将素坯干燥、加热和保温,冷却得到堇青石多孔陶瓷材料。
其中,所述辅料包括高岭土、铝土矿、伊利石、钾长石、膨润土中的一种或多种。
其中,所述焙烧的石棉尾渣、粉煤灰质量比为20~50:20~50,所述辅料的加入量为焙烧的石棉尾渣和粉煤灰的总质量的10~60%。
在本发明的一个示例性实施例中,所述制备方法还可包括:对堇青石多孔陶瓷材料后处理;其中,后处理包括整形、修边。
在本发明的一个示例性实施例中,所述焙烧的温度可为750~950℃,所述焙烧的时间可为20~90min。
在本发明的一个示例性实施例中,所述素坯粉体的粒度可为2~75μm。
在本发明的一个示例性实施例中,所述粘接剂可包括聚乙烯醇水溶液、羧甲基纤维素钠水溶液和水中的一种或多种。
在本发明的一个示例性实施例中,所述压制成型的步骤可包括:将素坯颗粒料平铺于模具中,30~80MPa的压力下压制,脱模后得到素坯。
在本发明的一个示例性实施例中,所述干燥的温度可为150~200℃,所述干燥的时间可为30~60min。
在本发明的一个示例性实施例中,所述加热的步骤可包括:将素坯加热至1160~1240℃,保温3~60min。
本发明另一方面提供了一种堇青石多孔陶瓷,所述堇青石多孔陶瓷由上述所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法得到,所述堇青石多孔陶瓷的微晶相可包括堇青石相、铝镁尖晶石相、顽火辉石相中的至少两种。
与现有技术相比,本发明的有益效果可包括以下中的至少一项:
1)本产品主要以石棉尾渣、粉煤灰为原料生产多孔堇青石陶瓷,实现了多种固体废物的资源化利用,对资源保护、节约与高值化利用,具有重要的生态与可持续发展意义;
2)以石棉尾渣和粉煤灰为主要原料合成堇青石多孔材料,拓宽了合成堇青石的原料渠道,降低了合成堇青石的成本,对实际生产中降本增效具有重大意义;
3)尾渣、粉煤灰的资源化利用对消除所在地人体健康安全、环境保护、复垦、复绿具有重要的生态与环境意义;
4)以石棉尾渣、粉煤灰为主要原料经加工处理获得堇青石多孔陶瓷的制备方法,具有生产工艺简单、节能减排、产品附加值高、生态环境效益高等优势,对发展新材料产业与社会经济具有重要意义;
5)本发明与现有的添加造孔剂、有机泡沫浸渍法、泡沫注凝法等多孔陶瓷制备方法相比,本发明制备堇青石多孔陶瓷的方法具有工艺流程短、不添加造孔剂等优势,可降低制备过程中的能耗和成本;
6)利用石棉尾渣和粉煤灰在较低温度下制备堇青石多孔陶瓷,为石棉尾矿的资源化利用提供了方向;
7)本发明制得的堇青石多孔陶瓷孔径分布较窄、孔隙率高、密度低、化学稳定性好、具有较高的强度的特点,可作为耐火保温材料和高温烟气过滤材料。
附图说明
图1示出了本发明的示例1的堇青石多孔陶瓷的XRD图;
图2示出了本发明的示例1的堇青石多孔陶瓷的SEM图;
图3示出了本发明的示例2的堇青石多孔陶瓷的XRD图;
图4示出了本发明的示例2的堇青石多孔陶瓷的SEM图;
图5示出了本发明的示例3的堇青石多孔陶瓷的XRD图;
图6示出了本发明的示例4的堇青石多孔陶瓷的SEM图。
具体实施方式
在下文中,将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法。
第一示例性实施例
在本发明的第一示例性实施例中,提供了一种堇青石多孔陶瓷的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
S1、对焙烧的石棉尾渣、粉煤灰和辅料混合得到素坯粉体。
其中,对石棉尾渣进行破碎和焙烧得到焙烧的石棉尾渣。这里,石棉尾渣可包括蛇纹岩废石蛇纹石选矿尾渣和/或温石棉选矿尾渣。石棉尾渣可为温石棉采矿过程中排放的蛇纹岩废石和选矿过程中排放的尾矿。石棉尾渣按质量百分数计,各组分用量可为45~55%的SiO2、30~40%的MgO、2.5~5.0%的Al2O3、5~10%的TFe2O3和1.0~2.0%的CaO,烧失量可为11.5~13.5%。石棉尾渣的矿物组成主要为蛇纹石,还可含有少量的滑石、磁铁矿、菱镁矿、绿泥石和水镁石中的一种或多种。
可选地,破碎工艺可包括:用闭路破碎进行粉碎,得到石棉尾渣的粒度可在1~100mm。闭路破碎可以提高破碎效率和能够保证粒度均匀,破碎石棉尾渣的主体粒度可在1~100mm之间,石棉尾渣粒度过大,不易焙烧完全,影响后续多孔陶瓷的成品率。例如,粒度可为5、20、40、60、80、90、95mm。
可选地,焙烧工艺可包括:将石棉尾渣置于窑中进行焙烧,焙烧的温度可为750~950℃,焙烧的时间可为20~90min。窑可使用本领域中常用的焙烧窑进行焙烧,例如,窑可包括立窑、辊道窑和回转窑中的一种。例如,温度可为780、800、850、900、920℃,时间可为40、60、80min。这里,焙烧温度和焙烧时间影响石棉尾渣预处理的效果,焙烧温度低于750℃无法达到去除石棉尾渣中细小石棉纤维的效果,而大于950℃会将预处理成本提高,经试验表明750~950℃是比较合适的焙烧温度。焙烧时间的长短和焙烧温度的高低有关,750℃时需要较长的焙烧时间才能去除石棉尾渣中的纤维,950℃下则焙烧的时间可以适当缩短,综合考虑能效,焙烧时间控制在20~90min。
其中,粉煤灰按质量百分数计,各组分用量可为36~45%的SiO2、29.0~35.5%的Al2O3、0.5~1.0%的MgO、7~10%的TFe2O3和5~7%的CaO,烧失量为1~4%。粉煤灰的物质组成主要为玻璃体,还可含未燃尽的碳和少量莫来石。这里,粉煤灰的粒径可为45~75μm,粒径大于75μm会降低多孔陶瓷的成孔效果,粒径太小则会增加粉煤灰球磨成本。
其中,辅料包括高岭土、铝土矿、伊利石、钾长石、膨润土中的一种或多种,粒径可为45~75μm。
在本示例性实施例中,石棉尾渣和粉煤灰的添加量分别影响多孔陶瓷中镁、铝的含量,进而影响到多孔陶瓷中堇青石的合成,综合考虑制备多孔陶瓷的成本和多孔陶瓷的堇青石含量,焙烧的石棉尾渣、粉煤灰质量比为20~50:20~50,所述辅料的加入量为焙烧的石棉尾渣和粉煤灰的总质量的10~60%。这里,辅料的种类和用量使堇青石多孔陶瓷的硅、镁、铝比例满足给定要求和增加素坯的强度。若辅料的加入量低于10%,得到的堇青石含量较低,且素坯强度较低,烧结过程中易碎裂。提高辅料的加入量虽然可以提升素坯强度,提高成品率,但加入量超过60%时,素坯强度早已符合要求,过高的辅料添加量会增加合成堇青石的原料成本,因此考虑得到的堇青石多孔陶瓷的堇青石含量和满足产品生产及应用要求的前提下,辅料的最佳加入量为10~60%。
其中,混合采用混合球磨,球磨机的转速为30~70r/min,混合均匀后的物料呈不均匀质地松散的粉状,混合球磨的设备为球磨机,素坯粉体的粒径为2~75μm,当粒径全部低于时2μm时,素坯粉体的比表面积过大,表面能高,粉体容易结团,且生产过程中需要消耗过多的能量,也不经济;当粒径超过75μm时,虽然会降低粉体加工成本,但因粒径偏粗,比表面积过小,制备堇青石多孔陶瓷产品时会影响产品的烧结温度、孔隙率,因此素坯粉体的适宜粒径以≤75μm为宜。例如,粒度可为3、10、20、30、40、50、60、70μm。
可选地,素坯粉体按质量份计,各组分可为45~55份SiO2、15~30份MgO、5~20份Al2O3、4~10份Fe2O3和2~6份CaO。例如,SiO2可为48、50、52份,MgO可为18、20、25份,Al2O3可为10、15、19份,Fe2O3可为5、7、9份,CaO可为3、5份。
S2、将素坯粉体加入粘接剂造粒,得到素坯颗粒料。
粘接剂可包括聚乙烯醇水溶液、羧甲基纤维素钠水溶液和水中的一种或多种。其中,聚乙烯醇溶液质量分数可为0~10%,例如,3%、7%。羧甲基纤维素钠溶液质量分数为0~8%,例如,3%、7%。粘接剂的加入量可为素坯粉体质量的8~15%,例如10%、13%。
其中,添加的粘接剂种类取决于辅料的种类和用量。
这里,高岭土和/或膨润土,辅料的加入量可为焙烧的石棉尾渣和粉煤灰的总质量的30%以上,粘接剂可为水。例如,在辅料包括有高岭土和膨润土中至少一种且辅料的添加量占焙烧石棉尾渣和粉煤灰二者总质量的30%以上时,可用质量分数为0%的聚乙烯醇溶液或质量分数为0%羧甲基纤维素钠溶液(即,直接加入工业用水)作为粘接剂。
这里,辅料采用高岭土和/或膨润土时,辅料的加入量为焙烧的石棉尾渣和粉煤灰的总质量的30%以下,粘接剂可使用聚乙烯醇水溶液和/或羧甲基纤维素钠水溶液。例如,在辅料包括有高岭土和膨润土中至少一种且辅料的添加量小于焙烧石棉尾渣和粉煤灰二者总质量的20%时,所用粘接剂包括聚乙烯醇溶液和/或羧甲基纤维素溶液。
这里,辅料采用钾长石、伊利石和铝土矿中的一种或多种,粘接剂可以使用聚乙烯醇水溶液和/或羧甲基纤维素钠水溶液。
可选地,造粒工艺可包括:圆锅造粒或圆盘造粒,造粒机的转速为30~60r/min,在加入粘结剂后,造粒机继续旋转30~100min。这里,湿法造粒过程中可采用圆锅、圆盘或流化床造粒机中的一种或多种,还可使用空压机、高压喷枪。例如,将第二步中获得的素坯粉体加入圆锅造粒机并将转速调至30~60r/min,利用高压间隙喷入粘结剂溶液,使素坯粉体湿润粘结,圆锅造粒机继续运行30~100min,直至素坯粉体成球,粘结剂溶液的加入量为所加素坯粉体质量的8~15%。
可选地,素坯颗粒料可为较均匀的球形颗粒,粒径可为0.18~2mm。例如,粒径可为0.5、0.9、1.5mm。
S3、将素坯颗粒料压制成型,得到素坯;将素坯干燥、加热和保温,冷却得到堇青石多孔陶瓷材料。
可选地,压制成型的步骤可包括:将素坯颗粒料平铺于模具中,30~80MPa的压力下压制,脱模后得到素坯,素坯抗折强度在2~3MPa,满足生产要求。当压力低于30Mpa时、成型的素坯强度低、易碎,当压力高于80Mpa时,压力过大、对压力机设备损耗大、超过素坯承受载荷也将导致素坯碎裂。
可选地,素坯可在150~200℃下干燥30~60min,即可完成干燥。自室温开始,可以5~30℃/min的速率升温至1160~1240℃并保温3~60min,即可完成烧结,得到堇青石多孔陶瓷。干燥工序也可在烧结所使用的窑内进行,以优化工艺和提高效率。这里,干燥和烧结也可在本领域常用的设备内进行,例如,干燥和烧结在可立窑、辊道窑或回转窑中进行。
其中,坯体干燥完成后其含水率可小于1.0%,水分过高将导致坯体烧成过程发生炸裂和破碎。其中,当升温速率小于5℃/min时,烧结时间会相应增加,能耗增加,坯体在高温阶段的产气速率会有所下降,造成产品的孔隙率降低;当升温速率大于30℃/min时,容易导致坯体内部的挥发分急速挥发,坯体易产生裂纹,坯体的烧成效果差。烧结时温度低于1160℃时,素坯中难以产生足够的高温液相,无法包裹住产生的气体,不利于坯体膨胀成孔。当温度高于1240℃,一方面会耗费大量的能源,另一方面会导致坯体出现过烧现象,引起坯体表面形成过大的贯穿孔洞,产品的结构强度降低,不利于堇青石多孔陶瓷的应用。例如,素坯干燥的温度可为160、180、190℃,干燥的时间可为35、45、55min,速率可为3.5、4、4.5℃/min,升温至1200、1220℃,保温时间可为5、15、30、45min。
可选地,冷却可采用随窑炉冷却,同时,缓慢冷却是停止加热随窑炉温度降低的冷却过程。
可选地,制备方法还包括:对堇青石多孔陶瓷材料后处理;其中,后处理包括整形、修边,达到规格要求。
其中,制备过程中不添加发泡剂和造孔剂,制备得到的多孔陶瓷可以包括板状体产品,其表面可以为透水或不透水釉质层,使产品具有过滤或保温的功能,无需贴面或涂覆处理即可达到施工装修要求,可降低施工难度、节省施工成本。
第二示例性实施例
在本发明的第二示例性实施例中,提供了一种堇青石多孔陶瓷,堇青石多孔陶瓷具有高孔隙率和低密度。
其中,堇青石多孔陶瓷的的微晶相包括堇青石相、铝镁尖晶石相、顽火辉石相中的至少两种,体积密度0.6~1.8g/cm3,孔隙率为30.08~76.94%,其中闭孔率15.02~62.32%,开孔率1.25~42.15%,抗压强度为1.0~5.3MPa,孔径可以为3~1173μm。
例如,制备得到的多孔陶瓷物相可包括:堇青石和镁铝尖晶石,其中,堇青石和镁铝尖晶石的质量比可以为50~73:25~42。也可以说,物相的多孔陶瓷可由按质量份计50~73份堇青石和25~42份镁铝尖晶石构成。其中,制备原料可以包括按照质量分数计的如下成分:45~60%焙烧石棉尾渣、40~60%粉煤灰、40~50%铝土矿或膨润土、3~10%钾长石或伊利石。
例如,制备得到的多孔陶瓷物相构成还可包括按照质量分数计:45~63%堇青石(主晶相)、20~35%镁铝尖晶石(副晶相)和20~30%顽火辉石(副晶相)。也可以说,物相的多孔陶瓷可由按质量份计45~63份堇青石(主晶相)、20~35份镁铝尖晶石(副晶相)、20~30份顽火辉石(副晶相)构成。其中,制备原料可以包括按照质量分数计的如下成分:35~50%焙烧石棉尾渣、30~45%粉煤灰、20~35%高岭土或膨润土、3~8%钾长石或伊利石。
例如,制备得到的多孔陶瓷物相构成还可包括按照质量分数计:10~23%堇青石(副晶相)、37~53%镁铝尖晶石(主晶相)和25~48%顽火辉石(副晶相)。也可以说,物相的多孔陶瓷可由按质量份计10~23份堇青石(副晶相)、37~53份镁铝尖晶石(主晶相)、25~48份顽火辉石(副晶相)构成。其中,制备原料可以包括按照质量分数计的如下成分:33~48%焙烧石棉尾渣、25~47%粉煤灰、10~15%高岭土或铝土矿、3~5%钾长石或伊利石。
可选地,多孔陶瓷按照质量分数计,各组分用量可为46~57%的SiO2、6~21%的MgO、16~32%的Al2O3、4~9%的Fe2O3、2~6%的CaO构成。也可以说,制得的多孔陶瓷可由按质量份计为46~57份SiO2、6~21份MgO、16~32份Al2O3、4~9份Fe2O3、2~6份CaO构成。
为了更好地理解本发明的上述的示例性实施例,下面结合具体示例来说明一种堇青石多孔陶瓷及其制备方法。
示例1
本示例堇青石多孔陶瓷的制备,其制备方法包括以下步骤:
(1)原料按质量份计,各组分为50份焙烧石棉尾渣、50份粉煤灰、50份高岭土、6份钾长石,将原料配合后粉磨,得到素坯粉体,所述素坯粉体的粒度45~75μm。
(2)向素坯粉体中添加8%的工业用水(即,质量分数为0%的聚乙烯醇溶液和/或羧甲基纤维素溶液)混合均匀后造粒,得到素坯颗粒体。其中,造粒的方法包括圆盘造粒和造浆喷雾造粒,得到的素坯颗粒体粒径平均为0.7mm。
(3)将素坯颗粒体平铺于成型模具中,采用坯体成型压力机干压成型,得到素坯,干压成型的压力为30Mpa,测得素坯的抗折强度为2.03MPa。
(4)将素坯置于隧道窑中进行分段加热处理,随窑降温冷却取出后进行切边后获得泡沫陶瓷制品。其中,热处理方法为在隧道窑内,从室温开始以10℃/min的升温速率加热至1240℃,保温30min,然后自然冷却,得到多孔陶瓷。
图1示出了本发明的示例1的堇青石多孔陶瓷的XRD图,如图1所示,本示例中的多孔陶瓷产品的物相组成包括堇青石和镁铝尖晶石。其中,堇青石(主晶相)和镁铝尖晶石(副晶相)的质量分数分比为65%和35%;体密度为0.87g/cm3、总孔隙率70.23%、开孔率为31.15%、闭孔率为39.08%和抗压强度为2.38MPa。图2示出了本发明的示例1的堇青石多孔陶瓷的SEM图,如图2所示,本示例中所述的多孔陶瓷内部具有孔径大小不一的孔隙结构,且主要以开气孔为主,平均孔径大小为128μm左右。
示例2
本示例堇青石多孔陶瓷的制备,其制备方法包括以下步骤:
(1)原料按质量份计,各组分为45份石棉尾渣焙烧颗粒料、32份粉煤灰、18份膨润土、5份伊利石,将原料配合后粉磨,得到素坯粉体,素坯粉体的粒度25~75μm。
(2)将素坯粉体添加质量分数为5%的聚乙烯醇溶液到素坯粉体中造粒,得到素坯颗粒体。其中,造粒的方法包括圆盘造粒和造浆喷雾造粒,素坯颗粒体的粒径为0.3~2mm,聚乙烯醇溶液的加入量可为素坯粉体质量的10%。
(3)将素坯颗粒体平铺于成型模具中,采用坯体成型压力机干压成型,得到素坯,干压成型的压力为60Mpa,测得素坯的抗折强度为2.53MPa。
(4)将素坯置于隧道窑中进行分段加热处理,随窑降温冷却取出后进行切边后获得多孔陶瓷制品。其中,热处理方法为在隧道窑内,从室温开始以8℃/min的升温速率继续加热至1160℃,保温30min,然后自然冷却,得到多孔陶瓷。
图3示出了本发明的示例2的堇青石多孔陶瓷的XRD图,如图3所示,本示例中的多孔陶瓷产品的物相组成包括堇青石、镁铝尖晶石和顽火辉石。其中,镁铝尖晶石(主晶相)、顽火辉石(副晶相)和堇青石(副晶相)的质量分数分比为55%、25%和20%;体密度为1.78g/cm3、总孔隙率34.43%、闭孔率为16.24%、开孔率为18.19%和抗压强度为5.18MPa。图4示出了本发明的示例2的堇青石多孔陶瓷的SEM图,如图4所示,本示例中所述多孔陶瓷内部孔隙结构大小较为均匀,且主要以闭气孔为主,平均孔径大小为16.68μm左右。
示例3
本示例堇青石多孔陶瓷的制备,其制备方法包括以下步骤:
(1)原料按质量份计,各组分为25份焙烧石棉尾渣焙烧颗粒料、48份粉煤灰、26份铝土矿、8份钾长石,将原料配合后粉磨,得到素坯粉体,素坯粉体的粒度2~65μm。
(2)将素坯粉体添加质量分数为3%的羧甲基纤维钠溶液到素坯粉体中造粒,得到素坯颗粒体。其中,造粒的方法包括圆盘造粒和造浆喷雾造粒,素坯颗粒体的粒径平均为0.7mm,羧甲基纤维钠溶液的加入量可为素坯粉体质量的15%。
(3)将素坯颗粒体平铺于成型模具中,采用坯体成型压力机干压成型,得到素坯,干压成型压力为80Mpa,测得素坯的抗折强度为2.93MPa。
(4)将素坯置于隧道窑中进行分段加热处理,随窑降温冷却取出后进行切边后获得多孔陶瓷制品。热处理方法为:在隧道窑内,从室温开始以8℃/min的升温速率继续加热至1200℃,保温20min,然后自然冷却,得到多孔陶瓷。
图5示出了本发明的示例3的堇青石多孔陶瓷的XRD图,如图5所示,本示例中的多孔陶瓷产品的物相组成包括堇青石、镁铝尖晶石和顽火辉石。其中,堇青石(主晶相)、镁铝尖晶石(副晶相)和顽火辉石(副晶相)的质量分数分比为42%、38%和20%;体密度为0.72g/cm3、孔隙率72.65%、闭孔率为70.64%、开孔率为2.01%和抗压强度为1.21MPa。图6示出了本发明的示例4的堇青石多孔陶瓷的SEM图,如图6所示,本示例中所述多孔陶瓷内部孔隙结构大小较为均匀,绝大部分为闭气孔,平均孔径大小为620μm左右。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明,但是本领域技术人员应该清楚,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (6)

1.一种堇青石多孔陶瓷的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
对焙烧的石棉尾渣、粉煤灰和辅料混合得到素坯粉体;所述焙烧石棉尾渣的温度为750~950℃,所述焙烧的时间为20~90min;
将素坯粉体加入粘接剂造粒,得到素坯颗粒料;
所述粘接剂的加入量为素坯粉体质量的8~15%;所述粘接剂包括质量分数为0~10%的聚乙烯醇水溶液、质量分数为0~8%的羧甲基纤维素钠水溶液和水中的一种或多种;
将素坯颗粒料压制成型,得到素坯;
将素坯干燥、加热和保温,冷却得到堇青石多孔陶瓷材料;所述加热的步骤包括:将素坯加热至1160~1240℃,保温3~60min;以5~30℃/min的速率升温;
其中,所述辅料包括高岭土、铝土矿、伊利石、钾长石、膨润土中的一种或多种;
所述焙烧的石棉尾渣、粉煤灰质量比为20~50:20~50,所述辅料的加入量为焙烧的石棉尾渣和粉煤灰的总质量的10~60%;
所述堇青石多孔陶瓷材料的微晶相包括堇青石相和铝镁尖晶石相或所述堇青石多孔陶瓷材料的微晶相包括堇青石相、铝镁尖晶石相和顽火辉石相。
2.根据权利要求1所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括:
对堇青石多孔陶瓷材料后处理;
其中,后处理包括整形、修边。
3.根据权利要求1所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法,其特征在于,所述素坯粉体的粒度为2~75μm。
4.根据权利要求1所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法,其特征在于,所述压制成型的步骤包括:
将素坯颗粒料平铺于模具中,30~80MPa的压力下压制,脱模后得到素坯。
5.根据权利要求1所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法,其特征在于,所述干燥的温度为150~200℃,所述干燥的时间为30~60min。
6.一种堇青石多孔陶瓷,其特征在于,所述堇青石多孔陶瓷由权利要求1-5中任意一项所述的堇青石多孔陶瓷的制备方法得到。
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