專利名稱：一種利用稀土尾砂制備的堇青石材料及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及陶瓷材料技術領域，尤其涉及一種堇青石低膨脹材料及其制造方法。
背景技術：
堇青石具有較低的熱膨脹系數(shù)和較高的耐熱性，作為一種低膨脹材料已廣泛應用于熱交換器用的輕質磚、蜂窩陶瓷等領域的生產(chǎn)。目前，現(xiàn)有技術堇青石低膨脹材料的制備通常采用以下兩種方法一種是熔融玻璃結晶法，以滑石、高嶺土、石英、氧化鋁等為原料，在1600°C以上的熔融溫度下合成。這種方法合成溫度很高，而且需要先合成出堇青石，然后再利用合成出的堇青石制備低膨脹材料，工藝較為復雜。另一種是燒結法，以滑石、蛇紋石、菱鎂礦、輕燒鎂、綠泥石、粘土、氧化鋁等為原·料，合成溫度在1400°C以上。這種方法雖然可以一步法完成從堇青石到低膨脹材料的合成制備，但其制備溫度仍然比較高，而且一般都需要采用純度較高的原料，生產(chǎn)成本高。由此可見，現(xiàn)有技術堇青石低膨脹材料的制備，對原料的要求較高，而且能耗大，普遍存在著生產(chǎn)成本高的問題，無疑對堇青石材料的生產(chǎn)和發(fā)展造成了阻礙。如何拓寬堇青石材料的制備途徑，改善合成工藝條件，是目前堇青石材料技術發(fā)展急需解決的問題。此外，我國稀土資源豐富，儲量及產(chǎn)品出口均居世界首位。而稀土礦產(chǎn)資源的大力開發(fā)和生產(chǎn)，使得每年都產(chǎn)生大量的稀土尾砂。稀土尾砂長年累月堆積于尾砂壩，不僅造成大量資源的浪費，存在著很大的安全隱患，而且為我國大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、保護生態(tài)環(huán)境帶來了極大的壓力和難題。充分利用再生資源開發(fā)節(jié)能材料，不僅是經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略需求，也是建立資源、能源節(jié)約型社會的迫切要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種以稀土尾砂為主要原料制備的堇青石材料，在廢棄資源得到充分利用的同時，以較低的生產(chǎn)成本實現(xiàn)堇青石材料的生產(chǎn)，從而促進堇青石材料技術及生產(chǎn)的發(fā)展。本發(fā)明的另一目的在于提供上述堇青石材料的制造方法，本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)本發(fā)明提供的一種利用稀土尾砂制備的堇青石材料，按重量百分比其組成為稀土尾砂40 55%、輕燒鎂13 15%、鋁礬土 30 47%。本發(fā)明以稀土尾砂為主要原料，配合廉價的鎂質原料輕燒鎂以及鋁礬土獲得了堇青石材料，并大幅度降低了原料成本。稀土尾砂成分復雜，其組成中含有石英、粘土、鉀鈉長石礦物，按重量百分比含有長石16. 7 21. 3%、粘土 42. 5 45. 0%、石英36. 2 38. 3%。通常認為，原料中鉀鈉長石的存在不利于制備堇青石低膨脹材料，但本發(fā)明所采用的配方體系克服了這一問題，并獲得了堇青石含量高、熱膨脹系數(shù)低的堇青石材料。上述方案中，本發(fā)明所述稀土尾砂按重量百分比其化學組成含有Na2O O. 49 O. 81%、K2O 2. 32 2· 55%、MgO O. 21 O. 32%、CaO O. 10 O. 12%、Al2O3 19. 99 20. 23%、Si0265 . 96 67. 95%、TiO2O. 6 O. 70%、Fe2O3L 67 2. 94%、燒失量 6. 30 6. 74%。本發(fā)明的另一目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)本發(fā)明提供的上述利用稀土尾砂制備的堇青石材料的制造方法，包括以下步驟(I)將所述各物料加入球磨機內濕法球磨而獲得漿料；(2)所述漿料過篩后，以過-250目篩、篩余為O為宜，干燥、壓制成型獲得生坯；
(3)所述生坯在1300 1350°C溫度下燒成，燒成總用時為10 12小時，其中高溫保溫時間為30 60分鐘，燒制后即得產(chǎn)品。本發(fā)明具有以下有益效果(I)以大量的稀土尾砂作為制備堇青石低膨脹材料的主要原料，結合廉價的鎂質原料輕燒鎂以及鋁礬土的使用，獲得了熱膨脹系數(shù)在2. 19 2. 72X10_6/°C范圍的低膨脹材料，不僅大大降低了生產(chǎn)成本，拓寬了堇青石材料的制備途徑，而且充分利用了資源，減少了對環(huán)境的污染，具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。(2)工藝簡單，一步法完成并制備出了堇青石低膨脹材料。同時，降低了堇青石材料的燒成溫度，能耗低，有利于節(jié)能減排及產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)，對堇青石材料技術和生產(chǎn)的發(fā)展具有極大的促進作用。下面將結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
具體實施例方式本發(fā)明實施例采用江西省贛南尋烏縣稀土礦體的稀土尾砂。該礦體的稀土尾砂按重量百分比主要含有長石16. 7 21. 3%、粘土 42. 5 45. 0%、石英36. 2 38. 3%。其化學組成含有 Na2O O. 81%、K2O 2. 55%、MgO O. 21%、CaO O. 10%、Α120319· 99%、Si0265 . 96%、TiO2O. 70%、Fe2032. 94%、燒失量 6. 74%。實施例一I、本實施例利用稀土尾砂制備的堇青石材料，按重量百分比其組成為稀土尾砂55%、輕燒鎂14%、鋁礬土 31%。2、本實施例堇青石材料制備方法如下(I)將各物料加入球磨機內濕法球磨而獲得漿料；(2)漿料過-250目篩后，干燥、壓制成型獲得生坯；(3)生坯在1320°C溫度下燒成，燒成總用時為10小時，其中高溫保溫時間為30分鐘，燒制后即得產(chǎn)品。實施例二 I、本實施例利用稀土尾砂制備的堇青石材料，按重量百分比其組成為稀土尾砂53%、輕燒鎂14%、鋁礬土 33%。2、本實施例堇青石材料制備方法如下(I)將各物料加入球磨機內濕法球磨而獲得漿料；(2)漿料過-250目篩后，干燥、壓制成型獲得生坯；(3)生坯在1350°C溫度下燒成，燒成總用時為10小時，其中高溫保溫時間為50分
鐘，燒制后即得產(chǎn)品。
實施例三I、本實施例利用稀土尾砂制備的堇青石材料，按重量百分比其組成為稀土尾砂45%、輕燒鎂13%、鋁礬土 42%。2、本實施例堇青石材料制備方法如下
(I)將各物料加入球磨機內濕法球磨而獲得漿料；(2)漿料過-250目篩后，干燥、壓制成型獲得生坯；(3)生坯在1320°C溫度下燒成，燒成總用時為11小時，其中高溫保溫時間為40分鐘，燒制后即得產(chǎn)品。實施例四I、本實施例利用稀土尾砂制備的堇青石材料，按重量百分比其組成為稀土尾砂40%、輕燒鎂13%、鋁礬土 47%。2、本實施例堇青石材料制備方法如下(I)將各物料加入球磨機內濕法球磨而獲得漿料；(2)漿料過-250目篩后，干燥、壓制成型獲得生坯；(3)生坯在1300°C溫度下燒成，燒成總用時為12小時，其中高溫保溫時間為60分鐘，燒制后即得產(chǎn)品。實施例五I、本實施例利用稀土尾砂制備的堇青石材料，按重量百分比其組成為稀土尾砂48%、輕燒鎂15%、鋁礬土 37%。2、本實施例堇青石材料制備方法如下(I)將各物料加入球磨機內濕法球磨而獲得漿料；(2)漿料過-250目篩后，干燥、壓制成型獲得生坯；(3)生坯在1320°C溫度下燒成，燒成總用時為10小時，其中高溫保溫時間為40分鐘，燒制后即得產(chǎn)品。實施例六I、本實施例利用稀土尾砂制備的堇青石材料，按重量百分比其組成為稀土尾砂40%、輕燒鎂14%、鋁礬土 46%。2、本實施例堇青石材料制備方法如下(I)將各物料加入球磨機內濕法球磨而獲得漿料；(2)漿料過-250目篩后，干燥、壓制成型獲得生坯；(3)生坯在1300°C溫度下燒成，燒成總用時為11小時，其中高溫保溫時間為30分
鐘，燒制后即得產(chǎn)品。上述實施例一 六所獲得的堇青石材料，在室溫 800°C溫度下測定熱膨脹系數(shù)，其性能指標如表I所示。表I本發(fā)明實施例一 六堇青石材料性能指標
實施例實施例一實施例_____ 實施例三實施例四實施例 實施例六JA膨脹系數(shù)α
T 二 6二 2 72，60->402.57，5)’ 19
(.χ Iu C )本發(fā)明一種利用稀土尾砂制備的堇青石材料及其制造方法，各組分的用量及工藝參數(shù)不局限于以上述列舉的實施 例。
權利要求
1.ー種利用稀土尾砂制備的堇青石材料，其特征在于按重量百分比其組成為稀土尾砂40 55%、輕燒鎂13 15%、鋁礬土 30 47%。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用稀土尾砂制備的堇青石材料，其特征在于所述稀土尾砂按重量百分比含有長石16. 7 21. 3%、粘土 42. 5 45. 0%、石英36. 2 38. 3%。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的利用稀土尾砂制備的堇青石材料，其特征在于所述稀土尾砂按重量百分比其化學組成含有=Na2O 0. 49 0. 81%、K2O 2. 32 2. 55%、Mg0 0. 21 0.32%、CaO 0. 10 0. 12%、Al20319. 99 20. 23%、Si0265 . 96 67. 95%、TiO2O. 6 0. 70%、Fe2O3L 67 2. 94%、燒失量 6. 30 6. 74%。
4.權利要求1-3之一所述利用稀土尾砂制備的堇青石材料的制造方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將所述各物料加入球磨機內濕法球磨而獲得漿料； (2)所述漿料過篩后，干燥、壓制成型獲得生坯； (3)所述生坯在1300 1350°C溫度下燒成，燒成總用時為10 12小時，其中高溫保溫時間為30 60分鐘，燒制后即得產(chǎn)品。
5.根據(jù)權利要求4所述的利用稀土尾砂制備的堇青石材料的制造方法，其特征在于所述步驟(2)中漿料過-250目篩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用稀土尾砂制備的堇青石材料，按重量百分比其組成為稀土尾砂40～55%、輕燒鎂13～15%、鋁礬土30～47%。此外還公開了上述堇青石材料的制造方法。本發(fā)明以稀土尾砂為主要原料，配合廉價的鎂質原料輕燒鎂以及鋁礬土獲得了堇青石低膨脹材料，在充分利用資源、減少對環(huán)境污染的同時，大幅度降低了原料成本，并降低了堇青石材料的燒成溫度，有利于節(jié)能減排，對于堇青石材料的技術和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有極大的促進作用。
文檔編號C04B35/185GK102951899SQ201210491530
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權日2012年11月27日
發(fā)明者周健兒, 劉陽, 包啟富, 李小龍 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學院