專利名稱：泡沫陶瓷球粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔陶瓷的制備方法。
泡沫陶瓷球粒是指外形呈球狀，內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu)，但氣孔在三維空間任意分布，排列無方向性的一類多孔陶瓷。它具有耐高溫、耐腐蝕、抗熱震性好、孔徑分布均勻、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)良性能，在金屬冶煉、化工、水處理、環(huán)境保護(hù)、食品飲料、建筑節(jié)能、生物化學(xué)、電子工業(yè)等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
目前泡沫陶瓷的微孔結(jié)構(gòu)的形成方法有多種，主要的方法有(1)自然形成法利用原材料本身的氣孔或原材料在燒成過程中的燒失形成多孔結(jié)構(gòu)；(2)顆粒堆積法以基料的自身堆積產(chǎn)生自然氣孔，并以原料的顆粒級(jí)配調(diào)整氣孔率的大小，該方法可制得氣孔率達(dá)75％的泡沫陶瓷；(3)機(jī)械攪拌法當(dāng)陶瓷泥漿的粘度達(dá)到一定程度時(shí)，通過機(jī)械強(qiáng)制攪拌，使之產(chǎn)生泡沫，固化后經(jīng)燒結(jié)制成泡沫陶瓷；(4)燃燼物法在陶瓷泥料中加入鋸末、瀝青等可燃組分，加熱并使可燃物燃燒揮發(fā)，形成多孔結(jié)構(gòu)；(5)水揮發(fā)法在陶瓷坯體加熱過程中，由于水分揮發(fā)而形成多孔結(jié)構(gòu)；(6)腐蝕法通過化學(xué)腐蝕，除去陶瓷坯體中的部分物相，進(jìn)而形成多孔結(jié)構(gòu)；(7)前驅(qū)體法將預(yù)先制備好的前驅(qū)體浸入陶瓷漿料中，使?jié){料充分浸潤(rùn)并均勻附著于前驅(qū)體的網(wǎng)絲上，經(jīng)干燥燒制而成；(8)溶膠-凝膠法利用膠體凝膠化過程中膠體粒子的堆積及熱處理過程而形成多孔結(jié)構(gòu)，可用于制備微孔泡沫陶瓷。但目前已有的泡沫陶瓷制備技術(shù)所制得的泡沫陶瓷球粒；其表面粗糙，含有大量的開口氣孔和貫通氣孔，在做為過濾介質(zhì)對(duì)水，油等液體進(jìn)行過濾時(shí)，常因表面氣孔吸附懸浮物而影響過濾效果，并導(dǎo)致泡沫陶瓷球不能被沖洗干凈和再生利用。
本發(fā)明的目的在于提供一種泡沫陶瓷球粒的制備方法。這種陶瓷球粒質(zhì)輕多孔，表面有一定糙度，但氣孔相互封閉獨(dú)立，可用做過濾介質(zhì)，并可經(jīng)反沖洗后反復(fù)使用。
本發(fā)明是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的。
這種泡沫陶瓷球粒的制備方法，是以熔融溫度不同的兩種物料及成孔劑、粘結(jié)劑為主要原料，并采用下述步驟進(jìn)行的(1)配料步驟將平板玻璃廢渣、電廠粉煤灰、膨潤(rùn)土礦分別破碎至粒度小于60μm后，按下列配方(按質(zhì)量百分比計(jì))之一進(jìn)行配合，攪拌使之混合均勻，制成陶瓷泥料配方一碎玻璃粉 小于60μm60-75％粉煤灰粉 小于60μm10-20％炭黑 小于40μm0.1-0.6％羧甲基纖維素溶液 10-15％配方二碎玻璃粉 小于60μm60-75％膨潤(rùn)土粉 小于60μm10-17％輕質(zhì)碳酸鈣粉 小于50μm1-2％羧甲基纖維素溶液 10-15％
(2)造粒步驟將所述陶瓷泥料用80-150目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取篩下泥料做為成核泥料，置于混合攪拌機(jī)內(nèi)，并按質(zhì)量份數(shù)比為1∶1的比例加入膨潤(rùn)土微粉(粒度小于10-15μm)，邊旋轉(zhuǎn)邊攪拌，使成核泥料的顆粒表面均勻粘附一層膨潤(rùn)土微粉，制成泥球；(3)干燥步驟將所述泥球于100℃烘干2小時(shí)；(4)煅燒步驟將干燥后的泥球置于高溫窯爐內(nèi)，加熱至880℃煅燒20-30分鐘，自然冷卻；(5)研磨步驟將煅燒后的泥球置于自磨機(jī)內(nèi)，加入適量自來水進(jìn)行研磨，除去球粒表面未燒結(jié)的膨潤(rùn)土粉，即為本發(fā)明所述泡沫陶瓷球粒。
本發(fā)明所述的膨潤(rùn)土微粉也可采用粉煤灰、硅灰石微粉等熔融溫度高于900℃的微粉替代。
本發(fā)明中，從原料的制備、配料、攪拌混合、燒成到研磨等各個(gè)步驟都是采用通用設(shè)備進(jìn)行的。
下面以實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例1以平板玻璃廢渣、粉煤灰和膨潤(rùn)土為主要原料，以炭黑為成孔劑，以羧甲基纖維素溶液為粘結(jié)劑，按下述步驟進(jìn)行(1)配料步驟將平板玻璃廢渣、電廠粉煤灰、膨潤(rùn)土礦分別破碎至粒度小于60μm后，按下列質(zhì)量百分比進(jìn)行配合，攪拌使之混合均勻，制成陶瓷泥料碎玻璃粉小于60μm65％粉煤灰粉小于60μm19.7％炭黑小于40μm0.3％羧甲基纖維素溶液 15％(2)造粒步驟將所述陶瓷泥料用100目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取篩下泥料做為成核泥料，置于混合攪拌機(jī)內(nèi)，并按質(zhì)量份數(shù)比為1∶1的比例加入膨潤(rùn)土微粉(粒度小于15μm)，邊旋轉(zhuǎn)邊攪拌，使成核泥料的顆粒表面均勻粘附一層膨潤(rùn)土微粉，制成泥球；(3)干燥步驟將所述泥球于100℃烘干2小時(shí)；(4)煅燒步驟將干燥后的泥球置于高溫窯爐內(nèi)，加熱至880℃煅燒25分鐘，自然冷卻；(5)研磨步驟將煅燒后的泥球置于自磨機(jī)內(nèi)，加入適量自來水進(jìn)行研磨，除去球粒表面未燒結(jié)的膨潤(rùn)土粉，即為本發(fā)明所述泡沫陶瓷球粒。
實(shí)施實(shí)例2以熔融溫度相對(duì)較高的膨潤(rùn)土粉和熔融溫度相對(duì)較低的平板玻璃廢渣為主要原料，以輕質(zhì)碳酸鈣為成孔劑，以羧甲基纖維素為粘結(jié)劑，按下述步驟進(jìn)行(1)配料步驟將平板玻璃廢渣，膨潤(rùn)土礦分別破碎至粒度小于60μm后，按下列質(zhì)量百分比進(jìn)行配合，攪拌使之混合均勻，制成陶瓷泥料碎玻璃粉 小于60μm70％膨潤(rùn)土粉 小于60μm13.3％輕質(zhì)碳酸鈣粉 小于50μm1.7％羧甲基纖維素溶液 15％(2)造粒步驟將所述陶瓷泥料用80目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取篩下泥料做為成核泥料，置于混合攪拌機(jī)內(nèi)，并按質(zhì)量份數(shù)比為1∶1的比例加入硅灰石微粉(粒度小于10μm)，邊旋轉(zhuǎn)邊攪拌，使成核泥料的顆粒表面均勻粘附一層硅灰石微粉。制成泥球；(3)干燥步驟將所述泥球于100℃烘干2小時(shí)；(4)煅燒步驟將干燥后的泥球置于高溫窯爐內(nèi)，加熱至870℃煅燒30分鐘，自然冷卻；(5)研磨步驟將煅燒后的泥球置于自磨機(jī)內(nèi)，加入適量自來水進(jìn)行研磨，除去球粒表面未燒結(jié)的硅灰石粉，即為本發(fā)明所述泡沫陶瓷球粒。
按上述實(shí)施實(shí)例制得的泡沫陶瓷球粒，質(zhì)輕多孔，堆積密度為0.45-0.55g/cm3。因顆粒玻化程度高，其外形近球狀，表面有一定粗糙度，但氣孔封閉，孔徑通常小于0.5mm。經(jīng)水過濾試驗(yàn)，能有效地阻擋水體中的懸浮物，并可經(jīng)反洗后反復(fù)使用。
本發(fā)明提供了一種泡沫陶瓷的制備方法。該方法充分利用了工業(yè)固體廢棄物，原料來源廣泛，工藝流程簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低，易于實(shí)施推廣。所得產(chǎn)物可用于水處理、化工、環(huán)境保護(hù)、食品飲料、建筑節(jié)能、生物化學(xué)等領(lǐng)域的過濾介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種泡沫陶瓷球粒的制備方法，其特征在于這種泡沫陶瓷球粒的制備是采用下述步驟進(jìn)行的(1)配料步驟將平板玻璃廢渣、電廠粉煤灰、膨潤(rùn)土礦分別破碎至粒度小于60μm后，按下列配方(按質(zhì)量百分比計(jì))之一進(jìn)行配合，攪拌使之混合均勻，制成陶瓷泥料配方一碎玻璃粉 小于60μm60-75％粉煤灰粉 小于60μm10-20％炭黑 小于40μm0.1-0.6％羧甲基纖維素溶液 10-15％配方二碎玻璃粉 小于60μm60-75％膨潤(rùn)土粉 小于60μm10-17％輕質(zhì)碳酸鈣粉 小于50μm1-2％羧甲基纖維素溶液 10-15％(2)造粒步驟將所述陶瓷泥料用80-150目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取篩下泥料做為成核泥料，置于混合攪拌機(jī)內(nèi)，并按質(zhì)量份數(shù)比為1∶1的比例加入膨潤(rùn)土微粉(粒度小于10-15μm)，邊旋轉(zhuǎn)邊攪拌，使成核泥料的顆粒表面均勻粘附一層膨潤(rùn)土微粉，制成泥球；(3)干燥步驟將所述泥球于100℃烘干2小時(shí)；(4)煅燒步驟將干燥后的泥球置于高溫窯爐內(nèi)，加熱至880℃煅燒20-30分鐘，自然冷卻；(5)研磨步驟將煅燒后的泥球置于自磨機(jī)內(nèi)，加入適量自來水進(jìn)行研磨，除去球粒表面未燒結(jié)的膨潤(rùn)土粉，即為本發(fā)明所述泡沫陶瓷球粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫陶瓷球粒的制備方法，其特征在于所述的膨潤(rùn)土微粉也可采用粉煤灰、硅灰石微粉等熔融溫度高于900℃的微粉替代。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔陶瓷的制備方法。這種方法是以玻璃廢渣、粉煤灰、膨潤(rùn)土等熔融溫度不同的物料及成孔劑、粘結(jié)劑為主要原料,通過配料、旋轉(zhuǎn)造粒、干燥、煅燒、自磨等步驟制成的。采用這種方法制備的陶瓷球粒,質(zhì)輕多孔,表面氣孔封閉獨(dú)立,即能有效地阻擋液體中的懸浮物,也可經(jīng)反洗后反復(fù)使用?？捎糜谒幚怼⒒?、環(huán)境保護(hù)、食品飲料、建筑節(jié)能、生物化學(xué)等領(lǐng)域的過濾介質(zhì)。該方法充分利用工業(yè)固體廢棄物,原料來源廣泛,工藝流程簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低,易于實(shí)施推廣。
文檔編號(hào)C04B38/00GK1285335SQ0012469
公開日2001年2月28日 申請(qǐng)日期2000年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月29日
發(fā)明者劉剛, 李博文, 蘭曉溪, 張昂, 李建保, 付麗英, 劉廣海 申請(qǐng)人:唐山陶瓷集團(tuán)有限公司, 清華大學(xué)