專利名稱：一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電瓷材料技術領域，尤其涉及一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷及其制造方法。
背景技術：
石英坩堝是太陽能電池用多晶硅或單晶硅鑄錠過程中所用的關鍵部件，用以裝載高純的硅原料進行熔制。硅鑄錠過程中，硅料一般在1550°C的高溫下熔化結晶，因此要求石英坩堝一次性連續(xù)工作50h以上，且整個過程不能發(fā)生破裂，坩堝成分也不能對硅料造成污染。由于石英坩堝在使用過程中會發(fā)生析晶、變形和破裂，同時制造太陽能光伏硅所用硅料其純度為99. 9999%以上，為了防止對硅料的污染，一只石英坩堝只能用于生產一爐硅碇，因而石英坩堝是硅碇生產中的消耗性器皿。隨著我國太陽能硅碇生產能力的不斷擴大， 對石英陶瓷坩堝需求量與日俱增，其消耗廢棄量也越來越大。在硅鑄錠過程中，經過高溫熔制，石英坩堝析晶變成方石英晶相，而不是無定形的熔融石英。這樣，從廢棄的石英坩堝中再提純高純的石英在技術上是很困難的，同時成本很高。因此，目前光伏企業(yè)所產生的廢石英坩堝只作為一種廢料堆放或填埋。隨著我國光伏產業(yè)的發(fā)展，廢棄的石英坩堝對環(huán)境也會帶來巨大的壓力。為此，目前針對廢棄石英坩堝的再利用也進行了研究開發(fā)，但進展緩慢、所見報道很少，只是將石英坩堝經表面除雜、破碎、研磨后，獲得高純度的方石英材料。顯然，目前現有技術對廢棄石英坩堝的再利用，途徑單一，無法有效緩解或解決與日俱增的廢棄石英坩堝所帶來的資源浪費及其對環(huán)境所造成的壓力。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種以廢棄石英坩堝為原料制備的方石英質電瓷，以充分利用廢棄資源，同時為方石英質電瓷的制備開辟新的方向。本發(fā)明的另一目的在于提供上述方石英質電瓷的制造方法。本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現本發(fā)明提供的一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷，其物料組成為蘇州土 40 70wt%、廢棄石英；t甘禍粉末10 40wt%、鉀長石15 20wt%、招帆土 2 10wt%。優(yōu)選地，其物料組成為蘇州土 40 50wt%、廢棄石英坩堝粉末30 40wt%、鉀長石15 20wt%、招帆土 2 5wt%。進一步地，本發(fā)明所述廢棄石英坩堝粉末的細度為過325目篩。本發(fā)明的另一目的通過以下技術方案予以實現本發(fā)明提供的上述利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷的制造方法，包括以下步驟I)將所述物料各組分加入球磨機進行濕法球磨混合、過篩得到混料；2)將所述混料可塑成型或壓制成型后，干燥得到方石英質電瓷素坯；
3)將所述方石英質電瓷素坯在1250 1360°C溫度下燒成，保溫0. 2 lh，得到方石英質電瓷。上述方案中，本發(fā)明制造方法所述步驟2)中可塑成型采用印坯成型的方法，即混料經過壓濾、練泥、印坯而成型；壓制成型采用干壓成型的方法，即將混料干燥成粉料后，力口入聚乙烯醇混合、造粒、在10 20MPa下干壓成型。進一步地，所述聚乙烯醇的用量為所述物料的I 2wt%。優(yōu)選地，所述聚乙烯醇的濃度為4%。本發(fā)明具有以下有益效果(I)本發(fā)明利用廢棄的石英坩堝，未對其進行任何的化學方法處理，而是通過機械粉碎研磨及配方設計制備出方石英電瓷，實現固體廢棄物的資源化循環(huán)利用，從而間接減少了陶瓷行業(yè)對原石英礦的需求，節(jié)約了不可再生資源，降低了生產成本，同時也減少了廢棄物對環(huán)境的污染。(2)現有技術方石英質電瓷的制備，其電瓷中方石英晶相來源于在燒成過程中粘土和石英原料的再析晶。而本發(fā)明利用了廢棄的石英坩堝已含有方石英晶相的特性，電瓷中方石英來自直接加入的廢棄石英坩堝，從而為方石英質電瓷的制備開辟了新的方向。


下面將結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述圖I是本發(fā)明實施例方石英質電瓷的XRD圖譜；圖2是本發(fā)明實施例方石英質電瓷經氫氟酸腐蝕后的掃描電鏡照片。
具體實施例方式本發(fā)明實施例利用來自太陽能光伏硅行業(yè)的廢棄石英坩堝，采用鄂式破粉機粉碎后，再用球磨機濕磨20 30h，之后過325目篩，取篩下料烘干得到廢棄石英坩堝粉末。所得廢棄石英相■堝粉末的特征參數如表I所示。表I本發(fā)明實施例廢棄石英坩堝粉末特征參數
權利要求
1.一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷，其特征在于其物料組成為蘇州土40 70wt%、廢棄石英；t甘禍粉末10 40wt%、鉀長石15 20wt%、招帆土 2 10wt%。
2.根據權利要求I所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷，其特征在于其物料組成為蘇州土 40 50wt%、廢棄石英坩堝粉末30 40wt%、鉀長石15 20wt%、鋁礬土2 5wt%。
3.根據權利要求I或2所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷，其特征在于所述廢棄石英坩堝粉末的細度為過325目篩。
4.權利要求1-3之一所述利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷的制造方法，其特征在于包括以下步驟 1)將所述物料各組分加入球磨機進行濕法球磨混合、過篩得到混料； 2)將所述混料可塑成型或壓制成型后，干燥得到方石英質電瓷素坯； 3)將所述方石英質電瓷素坯在1250 1360°C溫度下燒成，保溫0.2 lh，得到方石英質電瓷。
5.根據權利要求4所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷的制造方法，其特征在于所述步驟2)中混料經過壓濾、練泥、印坯而成型。
6.根據權利要求4所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷的制造方法，其特征在于所述步驟2)中混料干燥成粉料后，加入聚乙烯醇混合、造粒、在10 20MPa下干壓成型。
7.根據權利要求6所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷的制造方法，其特征在于所述聚乙烯醇的用量為所述物料的I 2wt%。
8.根據權利要求7所述的利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷的制造方法，其特征在于所述聚乙烯醇的濃度為4%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用廢棄石英坩堝制備的方石英質電瓷，其物料組成為蘇州土40～70wt%、廢棄石英坩堝粉末10～40wt%、鉀長石15～20wt%、鋁礬土2～10wt%。此外還公開了上述方石英質電瓷的制造方法。本發(fā)明充分利用廢棄資源，減少了陶瓷行業(yè)對原石英礦的需求，節(jié)約了不可再生資源，降低了生產成本；在減少了廢棄物對環(huán)境所造成壓力的同時，也為方石英質電瓷的制備開辟了新的方向。
文檔編號C04B33/132GK102976712SQ20121053220
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權日2012年12月11日
發(fā)明者王艷香, 孫健, 范學運, 楊志勝, 黃麗群, 朱海翔 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學院