專利名稱：輕質(zhì)多孔陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用工業(yè)共同廢棄物磷石膏和赤泥制備的輕質(zhì)多孔陶瓷及其方法。
背景技術(shù)：
磷石膏是生產(chǎn)磷酸時排出的一種工業(yè)副產(chǎn)物，隨著高濃度磷復(fù)肥、磷酸和洗滌劑工業(yè)的迅速發(fā)展，磷石膏廢渣急劇增加，每生產(chǎn)I噸磷酸約排放5噸磷石膏。目前，世界磷石膏年排放量達(dá)2. 8億噸，我國也已 超過5000萬噸，占工業(yè)副產(chǎn)石膏的70%以上。其中27. 7%的磷石膏用于制造水泥，生產(chǎn)化工原料和石膏建材制品，用作路基或工業(yè)填料，改良土壤，從中提取稀土元素等。由于磷石膏含有五氧化二磷、氟及游離酸等有害物質(zhì)，國家環(huán)保部已將其定性為危險廢棄物，如果任意排放會造成環(huán)境污染；設(shè)置堆場，不僅占地多、投資大、堆渣費用高，而且對堆場的地質(zhì)條件要求高，磷石膏長期堆積還會引起地表水及地下水的污染。赤泥是以鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁過程中產(chǎn)生的顆粒極細(xì)、強堿性固體廢渣，每生產(chǎn)I噸氧化鋁，大約產(chǎn)生赤泥O. 8^1. 5噸。我國是氧化鋁生產(chǎn)大國，2009年生產(chǎn)氧化鋁2378萬噸，約占世界總產(chǎn)量的30%，產(chǎn)生的赤泥近3000萬噸。目前我國赤泥綜合利用率僅為4%，累積堆存量達(dá)到2億噸。大量赤泥廢渣堆積如山占用土地，污染大氣，污染水和污染環(huán)境。優(yōu)質(zhì)高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、醫(yī)藥和國防等幾十個行業(yè)所必需的礦物原料，但是，隨著工業(yè)用量的增大，高嶺土資源急劇下降，因此，從傳統(tǒng)行業(yè)中節(jié)約高嶺土用量是一種時代所趨。目前關(guān)于磷石膏的綜合利用主要集中在制備化肥，石膏板，水泥緩凝劑，建筑石膏粉及生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥。而將磷石膏與赤泥混合做陶瓷原料的專利還未有見到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提供一種輕質(zhì)多孔陶瓷及其制備方法，所得輕質(zhì)多孔陶瓷的氣孔率較高，密度較低，耐壓強度高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是輕質(zhì)多孔陶瓷，其包括有以下組分經(jīng)混合，成型和燒結(jié)而成，各組分含量為磷石膏5% 20%，赤泥5% 15 %，長石20% 35%，高嶺土 20% 30%，黃砂5% 20%，均為質(zhì)量百分比。按上述方案，各組分含量優(yōu)選為磷石膏17%，赤泥9%，長石32%，高嶺土 26%，黃砂16%,均為質(zhì)量百分比。所述的輕質(zhì)多孔陶瓷的制備方法，其特征在于包括有以下步驟
O陶瓷混合料的制備
首先將磷石膏、赤泥、長石、高嶺土和黃砂按比例混合，得到混合均勻的物料，其中各組分含量為磷石膏5% 20%，赤泥5% 15%，長石20% 35%，高嶺土 20% 30%，黃砂5% 20%，均為質(zhì)量百分比；
2)混合料的處理向步驟I)所得混合物料中加入占混合物料5 8%的水，繼續(xù)混合均勻；
3)陶瓷坯體的制備
將步驟2)所得混合物料進行壓制成型得坯體；
4)燒結(jié)
采用快燒工藝，將步驟3)所得坯體放入燒結(jié)爐中，然后將爐體溫度升到10500C 1200°C，燒結(jié)I. 5^2小時，冷卻后得到輕質(zhì)多孔陶瓷。按上述方案，各組分含量為磷石膏17%，赤泥9%，長石32%，高嶺土 26%，黃砂16%，均為質(zhì)量百分比。按上述方案,所述壓制成型的工藝條件為采用單面加壓,加壓大小為3 5MPa。本發(fā)明所述的磷石膏主要成分是Ca019. 05% 32. 72%、Si0220. 56% 41. 28%、Fe2O3O. 09% I. 45%、Al2O3O. 39% I. 81%、S0327. 46% 40. 57%、P2O5O. 79% I. 78%、Na2OO. 13% O. 98%,K2OO. 12% O. 85%，CaS04.2H2065% 89%，此外還含有少量磷、鐵、鋁、氟和有機物，均為質(zhì)量百分比；
所述的赤泥的主要組成為 Ca013. 27% 40. 78%、Si0215 . 22% 25. 36%、Fe2033. 41%
7.53%、Α120321· 55% 43. 46%、Na202. 82% 5. 62%, K2OO. 20% O. 77%、TiO2O. 82% 2. 93%和多種微量成分，均為質(zhì)量百分比；
所述的高嶺土的主要組成為Al2O3 36. 62% 46. 97%、Si0250. 02% 53. 41%、CaOO. 14% O. 33%、Na2OO. 08% O. 27%、K2OO. 38% O. 57% 和 Fe2O3O. 33% O. 96%,均為質(zhì)量百分比。所述的長石的主要組成為Α120316· 27% 21. 84%、Si026 5. 19% 73. 39%、CaOO. 028% O. 37%、Na209. 38% 11. 72%、K2OO. 05% O. 45%、Fe2O3O. 027% O. 810% 和 TiO2O. 09% O. 47%，均為質(zhì)量百分比。本發(fā)明的機理原理利用磷石膏的酸性和赤泥的堿性進行中和，磷石膏提供發(fā)泡劑CaSO4,赤泥和高嶺土提供陶瓷必要的組分，長石作為助溶劑來降低坯體的燒結(jié)溫度，黃砂提供SiO2增加燒成后坯體的強度。陶瓷坯體在1050°C 1200°C時，坯體熔融并且具有一定的粘度。發(fā)泡劑CaSO4分解產(chǎn)生SO2和O2，由于表面張力的作用，氣體被保留在熔體內(nèi)；坯體燒成隨爐冷卻后即得輕質(zhì)多孔陶瓷。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點主要是使得工業(yè)廢渣磷石膏與赤泥得到有效利用，磷石膏與赤泥對環(huán)境的污染減小，有利于資源的循環(huán)利用。該多孔陶瓷的生產(chǎn)具有燒成溫度低，周期短，成本低，無放射性污染，燒成輕質(zhì)多孔陶瓷密度較低，強度高的優(yōu)點。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)的說明，但是不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制。實施例I :
1.陶瓷混合料的制備按以下質(zhì)量百分比混合磷石膏18%，赤泥12%，長石31%，高嶺土 26%和黃砂13%，得到混合均勻的物料；加入占物料7%的水，并球磨混合I小時；
2.成型混合后的物料在4MPa下進行壓制成型，采用單面加壓；再干燥得到陶瓷坯
體；
3.燒結(jié)將陶瓷坯體置于燒結(jié)爐中，以4°C/min勻速升溫到1180°C，保溫I. 5h后退火，得到輕質(zhì)多孔陶瓷。經(jīng)測試，輕質(zhì)多孔陶瓷氣孔率為45. 3%，容重率為O. 774g/cm3,抗壓強度為
6.50MPa。下面對原料中的物質(zhì)組分進行詳細(xì)說明
磷石膏
權(quán)利要求
1.輕質(zhì)多孔陶瓷，其包括有以下組分經(jīng)混合，成型和燒結(jié)而成，各組分含量為磷石膏5% 20%，赤泥5% 15 %，長石20% 35%，高嶺土 20% 30%，黃砂5% 20%，均為質(zhì)量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)多孔陶瓷，其特征在于各組分含量為磷石膏17%，赤泥9%，長石32%，高嶺土 26%，黃砂16%，均為質(zhì)量百分比。
3.權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)多孔陶瓷的制備方法，其特征在于包括有以下步驟 O陶瓷混合料的制備 首先將磷石膏、赤泥、長石、高嶺土和黃砂按比例混合，得到混合均勻的物料，其中各組分含量為磷石膏5% 20%，赤泥5% 15%，長石20% 35%，高嶺土 20% 30%，黃砂5% 20%，均為質(zhì)量百分比； 2)混合料的處理 向步驟I)所得混合物料中加入占混合物料5 8%的水，繼續(xù)混合均勻； 3)陶瓷坯體的制備 將步驟2)所得混合物料進行壓制成型得坯體； 4)燒結(jié) 采用快燒工藝，將步驟3)所得坯體放入燒結(jié)爐中，然后將爐體溫度升到10500C 1200°C，燒結(jié)I. 5^2小時，冷卻后得到輕質(zhì)多孔陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕質(zhì)多孔陶瓷的制備方法，其特征在于各組分含量為磷石膏17%,赤泥9%，長石32%，高嶺土 26%，黃砂16%，均為質(zhì)量百分比。
1 5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕質(zhì)多孔陶瓷的制備方法，其特征在于所述壓制成型的工藝條件為采用單面加壓，加壓大小為3 5MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及輕質(zhì)多孔陶瓷及其制備，包括有以下步驟1)陶瓷混合料的制備首先將磷石膏、赤泥、長石、高嶺土和黃砂按比例混合；2)混合料的處理向所得混合物料中加入水，繼續(xù)混合均勻；3)陶瓷坯體的制備壓制成型得坯體；4)燒結(jié)采用快燒工藝，將所得坯體放入燒結(jié)爐中，然后將爐體溫度升到1050℃~1200℃，燒結(jié)，冷卻后得到輕質(zhì)多孔陶瓷。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點主要是使得工業(yè)廢渣磷石膏與赤泥得到有效利用，磷石膏與赤泥對環(huán)境的污染減小，有利于資源的循環(huán)利用。該多孔陶瓷的生產(chǎn)具有燒成溫度低，周期短，成本低，無放射性污染，燒成輕質(zhì)多孔陶瓷密度較低，強度高的優(yōu)點。
文檔編號C04B38/02GK102633528SQ20121012993
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者吉曉莉, 尹述標(biāo), 彭玲, 王浩, 程磊, 翟成, 陳卓 申請人:武漢理工大學(xué), 湖北經(jīng)和陶瓷有限公司