專利名稱：一種利用鋁型材廠廢渣合成片狀堇青石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以鋁型材廠工業(yè)廢渣合成片狀結(jié)構(gòu)的堇青石。
背景技術(shù)：
隨著世界工業(yè)的迅速發(fā)展，能源和環(huán)境問題日益突出。各國都將能源和環(huán)境問題的解決列入了國家發(fā)展計(jì)劃，并將能源和生態(tài)環(huán)境材料的研究開發(fā)列為國家科技發(fā)展的重點(diǎn)。汽車尾氣給人類生存環(huán)境帶來的嚴(yán)重污染，已成為世界各國的共識(shí)。目前，借鑒發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，在汽車尾噴管加裝尾氣凈化消聲器是最有效的途徑。美國Corning公司在70年代就成功地開發(fā)了堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷。隨后歐洲及日韓等國相繼進(jìn)行了蜂窩陶瓷的研制。堇青石(2Mg0 · 2A1203 · 5Si02)因具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能、良好的吸附性能以及一定的機(jī)械強(qiáng)度而得到了廣泛的應(yīng)用，它與各種催化劑活性組分的良好匹配性、孔壁薄、幾 何表面積大、熱膨脹系數(shù)小和耐熱沖擊性好等特點(diǎn)，作為凈化廢氣用理想的催化劑載體而得到了長足發(fā)展。如汽車尾氣的催化凈化器、載體金屬液的過濾器、化學(xué)工業(yè)中的化學(xué)反應(yīng)載體等。隨著堇青石的應(yīng)用與開發(fā)還不斷地取得新的進(jìn)展，用途也會(huì)越來越廣，用量也將會(huì)增加，并且因其在環(huán)境污染，特別是大氣污染防治中的重要作用而成為國內(nèi)外環(huán)境工程材料領(lǐng)域中的一個(gè)主要的研究課題。堇青石的傳統(tǒng)合成是以高嶺土，滑石和工業(yè)氧化鋁為原料，隨著礦產(chǎn)資源的不斷開采利用，數(shù)量在不斷減少，同時(shí)原料加工所需要的能源費(fèi)用也在逐漸升高，使得生產(chǎn)成本比較高，而且合成的堇青石多以塊狀以及團(tuán)聚狀出現(xiàn)，很少具有片狀結(jié)構(gòu)，這給堇青石的更廣泛應(yīng)用帶來了很大限制。本發(fā)明以鋁型材廠工業(yè)廢渣為原料合成片狀堇青石，屬于固體廢棄物的綜合利用和變廢為寶的項(xiàng)目，與常規(guī)合成方法相比，具有原料和技術(shù)的創(chuàng)新，原料成本很低，而且合成的堇青石具有片狀結(jié)構(gòu)，以及很低的熱膨脹系數(shù)。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益很顯著。不僅能合成堇青石，而且合成的堇青石具有片狀結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的原料成本高，合成的堇青石結(jié)構(gòu)多為塊狀以及團(tuán)聚狀的缺點(diǎn)，既變廢為寶，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，又具有重要的環(huán)保及應(yīng)用價(jià)值！

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出合成片狀堇青石粉體的新配方，以鋁型材廠工業(yè)廢渣，高嶺土，滑石為原料，經(jīng)過預(yù)燒，球磨，配料，混合，成型，干燥，燒成后得到片狀結(jié)構(gòu)的堇青石，既解決了鋁型材廠工業(yè)廢渣的大量堆放給生態(tài)環(huán)境帶來巨大的污染及危害，又是變廢為寶的綠色環(huán)保項(xiàng)目，且生產(chǎn)成本低廉，具有高效的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益和很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明的技術(shù)方案是以鋁型材廠工業(yè)廢渣，高嶺土，滑石為原料合成片狀結(jié)構(gòu)堇青石，通過如下所述的制備方法進(jìn)行合成，其特征在于，合成時(shí)采用的原料及配方如下預(yù)燒的高嶺土 29-33% ;預(yù)燒的滑石40% -44% ;預(yù)燒的鋁型材廠工業(yè)廢渣25% -29% ；一種如上所述的堇青石粉體的合成方法，其特征在于，合成的操作步驟如下(I)預(yù)燒，將工業(yè)廢渣，高嶺土，滑石分別在1000°C預(yù)燒；以便除去其中的有機(jī)物質(zhì)及雜質(zhì)；(2)球磨，分別將預(yù)燒后的工業(yè)廢渣，高嶺土，滑石進(jìn)行濕法球磨，其中料球水的比例為I O. 8-1. 2 O. 6-2，球磨時(shí)間大約18-24小時(shí)；(3)過篩，將球磨后的原料分別過250目篩，使其粒度足夠小且均勻，便于反應(yīng)充分進(jìn)行；(4)干燥，將球磨后的濕料放入干燥箱中烘干；烘干溫度為120°C，時(shí)間為4小時(shí)；(5)配料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)配方稱取原料；(6)混合，將配好的原料放入球磨機(jī)中，干法球磨，球磨時(shí)間大約2-4個(gè)小時(shí)，使其混合均勻；(7)擠壓成型，在混合好的料中加入少量的水，通過擠壓方法成型； (8)干燥，將擠壓成型后的圓柱狀試樣放入干燥箱中，120°C下干燥2-4個(gè)小時(shí)；(9)燒成，將圓柱狀試樣置于電窯中加熱到1320_1380°C。保溫時(shí)間為2-6個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫，即可獲取片狀結(jié)構(gòu)的堇青石本發(fā)明以鋁型材廠工業(yè)廢渣作為合成片狀堇青石的主原料,廢渣是由鋁型材表面處理時(shí)產(chǎn)生的大量廢液，經(jīng)沉淀過濾所得到的。經(jīng)測(cè)試，主要成分是Y-A100H和無定型結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)，以及少量的Fe3+，Ca2+，K1+，Na1+等雜質(zhì)，含鋁量高，粒子超細(xì)，表面積大，活性高，有利于通過固相反應(yīng)形成堇青石。由于廢渣含鋁量高，高溫下可轉(zhuǎn)化為Al2O3，因此可替代傳統(tǒng)合成堇青石的工業(yè)氧化鋁等含鋁天然原料，而且合成的堇青石為片狀結(jié)構(gòu)。因此不僅可以降低合成堇青石對(duì)天然原料的依賴，又能滿足生產(chǎn)需要，同時(shí)可以降低成本，節(jié)約能源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)，環(huán)保和推廣應(yīng)用價(jià)值。


以下給出實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明專利作進(jìn)一步的說明。圖I、圖2、圖3為不同比例的原料配方下合成的SEM圖譜。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :以預(yù)燒的鋁型材廠工業(yè)廢渣，滑石粉和粘土 I為原料，配方如下(wt% )預(yù)燒的鋁廠工業(yè)污泥26%預(yù)燒的滑石粉41.5%預(yù)燒的高嶺土 32· 5%實(shí)施例2 :以預(yù)燒的鋁型材廠工業(yè)廢渣，滑石粉和粘土 2為原料，配方如下(wt% )預(yù)燒的鋁廠工業(yè)污泥27· 5%預(yù)燒的滑石粉42.5%預(yù)燒的高嶺土 30 %實(shí)施例3 :以預(yù)燒的鋁型材廠工業(yè)廢渣，滑石粉和粘土 3為原料，配方如下(wt% )預(yù)燒的鋁廠工業(yè)污泥28%
預(yù)燒的滑石粉43%預(yù)燒的高嶺土 29%將工業(yè)廢渣，高嶺土，滑石等原料分別在1000°C下預(yù)燒，再將預(yù)燒后的原料進(jìn)行濕法球磨，其中高嶺土的料球水的比例為1:1: O. 6，滑石的料球水的比例為
I: 1.2 : I. 5，工業(yè)廢渣的料球水的比例為I : 1.2 : 1，球磨時(shí)間為24小時(shí)，將球磨后的原料分別放入干燥箱中干燥，再根據(jù)配方稱取原料，混合，將混合后的原料放入球磨罐中進(jìn)行干法球磨，球磨時(shí)間4個(gè)小時(shí)，將球磨后的原料加入一定量的水，進(jìn)行擠壓成型，成型后的試樣再在120°C干燥箱中干燥4小時(shí)，將干燥后的條形試樣放入1350°C電窯中煅燒，保溫6個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫。分析XRD圖譜，可以看到實(shí)例1，2，3得到的主晶相均為堇青石，雜相幾乎不存在，堇青石含量已達(dá)到了 90%以上。分析SEM圖譜(如圖I)，從圖中可以看到按照實(shí)例I得到的堇青石晶體出現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)，但是片狀形貌不明顯，而且大量堇青石堆積在一塊，呈無定性珊瑚狀；按照實(shí)例2合成的堇青石呈明顯的片狀結(jié)構(gòu)，而且片狀完·美的堆積在一起，晶粒大小較均勻，達(dá)到了預(yù)期合成片狀結(jié)構(gòu)的目的；按照實(shí)例3合成的堇青石仍然呈現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)一定的定向排列，而且結(jié)合XRD圖可判斷堇青石晶體發(fā)育良好，含量很高。結(jié)合實(shí)例1，實(shí)例2，實(shí)例3得到的SEM圖譜可以看出，實(shí)例2，實(shí)例3得到的堇青石的出現(xiàn)了明顯的片狀結(jié)構(gòu)，實(shí)例I得到的堇青石片狀結(jié)構(gòu)不太明顯，主要是因?yàn)樗玫脑喜煌斐傻?，?shí)例2，實(shí)例3所用高嶺土雜質(zhì)較少且呈明顯的片狀結(jié)構(gòu)，而實(shí)例I所用的蘇州土雜質(zhì)較多片狀結(jié)構(gòu)不太明顯。
權(quán)利要求
1.一種利用鋁型材廠工業(yè)廢渣合成片狀堇青石的方法，通過權(quán)利2所述的制備方法進(jìn)行合成，其特征在于采用的原料以及配方如下 預(yù)燒的高嶺土 29-33% ； 預(yù)燒的滑石40% -44% ； 預(yù)燒的鋁型材廠工業(yè)污泥25% -29%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的片狀堇青石的合成配方，其特征在于合成的步驟如下 (1)預(yù)燒，將鋁型材廠工業(yè)污泥，高嶺土，滑石分別在1000°C預(yù)燒；以便除去其中的有機(jī)物質(zhì)及雜質(zhì)； (2)球磨，分別將預(yù)燒后的工業(yè)污泥，高嶺土，滑石進(jìn)行濕法球磨，其中料球水的比例為I : O. 8-1.2 O. 6-2，球磨時(shí)間18-24小時(shí)； (3)過篩，將球磨后的原料分別過250目篩，使其粒度足夠小且均勻，有利于燒成時(shí)合成反應(yīng)充分進(jìn)行； (4)干燥，將球磨后的濕料放入干燥箱中烘干；烘干溫度為120°C，時(shí)間為4小時(shí)； (5)配料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)配方稱取原料； (6)混合，將配好的原料放入球磨機(jī)中，干法球磨，球磨時(shí)間大約2-4個(gè)小時(shí)，使其混合均勻； (7)擠壓成型，將混合好的料中加入少量的水，通過擠壓方法成型； (8)干燥，將擠壓成型后的圓柱狀試樣放入干燥箱中，120°C下干燥2-4個(gè)小時(shí)； (9)燒成，將圓柱狀試樣置于電窯中加熱到1320-1380°C。保溫時(shí)間為2_6個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫，即可獲取片狀的堇青石。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用鋁型材廠工業(yè)廢渣合成片狀結(jié)構(gòu)堇青石的方法，其特征在于合成的堇青石為片狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種利用鋁型材廠廢渣合成片狀堇青石的方法，它既解決了工業(yè)廢渣對(duì)于附近水域以及環(huán)境的嚴(yán)重污染，又能變廢為寶，并且降低了制備堇青石的生產(chǎn)成本，具有高效的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益以及很好的推廣價(jià)值。同時(shí)根據(jù)鋁廠工業(yè)廢渣的組成及特點(diǎn)，利用廢渣作為三氧化二鋁的主要來源，添加純片狀結(jié)構(gòu)的高嶺土，滑石，以合成高純度、優(yōu)質(zhì)的片狀堇青石材料，既滿足了成型以及生產(chǎn)工藝的要求，又大大的降低了堇青石的熱膨脹系數(shù)。因此適用于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明專利不僅可以降低合成堇青石對(duì)天然原料的依賴，又能滿足生產(chǎn)需要，同時(shí)可以降低成本，節(jié)約能源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)，環(huán)保和推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102887700SQ20111020771
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者劉艷春, 曾令可, 張全勝, 侯來廣, 陳水輝 申請(qǐng)人:廣州銳得森特種陶瓷科技有限公司