專利名稱：高強度陶瓷體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以粉煤灰為基礎(chǔ)的高強度陶瓷體及其制造方法。
粉煤灰是燃燒煤之后產(chǎn)生的廢棄物，每年產(chǎn)生膨脹的量，因而，通過工業(yè)廢棄物的再利用而解決公害問題的角度，以及從開發(fā)取代資源的角度考慮，在全球范圍內(nèi)不厭其煩，不可松懈地探索其再利用方法。
作為再利用粉煤灰的過去的技術(shù)如下。
(1)在日本特開昭63-107853號中，揭示了將粉煤灰和大約5N的NaOH水溶液的混合物放入成形模，并用大約300大氣壓的高壓空氣加壓之后，在200～400℃溫度加熱，一邊進行水熱反應，一邊進行冷卻，以制造絕熱板的技術(shù)。
(2)在日本特開昭63-310716號中，揭示了將粉煤灰50g與1-4N濃度的NaOH或者Na2CO3水溶液500ml的混合物，用2～20kg/cm2的壓力進行高壓釜處理，將在粉煤灰中含有的SiO2作為水玻璃擠壓，回收，并將殘余粉煤灰用水洗滌、進行干燥后，使用水泥固化劑而進行固化的技術(shù)。
(3)在日本特開昭64-90079號中，揭示了將粉煤灰70～80重量%與5N濃度的NaOH30～15重量%，在溫度200～400℃，壓力為100kg/cm2以上的條件下進行水熱反應而固化粉煤灰的技術(shù)。
(4)在WO92/22514號中，揭示了將粉煤灰，NaOH，水溶性硅酸鹽，水，添加劑以及粘合劑混合后，進行成形，并在大約100℃溫度大約養(yǎng)護7日而進行固化的技術(shù)。
但是，上述(1)的方法，由于使用大約300大氣壓的高壓空氣，因而不僅其處理不便而且所制造的板的強度不夠，難以制品化。
(2)的技術(shù)在獲得水玻璃方面是有用的，但為得到硬化體就需要使用另外的水泥固化劑，而且需要干燥工藝，用水洗滌的工藝等，因此就存在工藝復雜，特別是所得的硬化體其強度和耐水性不足，不能作為建材而使用的問題。
由(3)的技術(shù)所制造的制品，由于其抗壓強度高，則是可作為建材再利用的非常有用的技術(shù)，但需要長時間加100kg/cm2以上的壓力，因而能量損失和機械磨損嚴重，特別是所制造的制品的耐水性不足，存在難以制品化的問題。
通過(4)的技術(shù)制造的制品可作為填充劑使用，但其強度和耐水性不足難以作為建材使用。
因此，由于本發(fā)明鑒于過去存在的上述問題而進行的，因此其目的在于提供一種將粉煤灰作為主要原料使用，并用簡單的工藝得到能作為建材使用的強度和耐水性優(yōu)異的陶瓷體。
本發(fā)明的另一個目的是將工業(yè)廢棄物的粉煤灰大量地再利用于能夠使用于建筑用，電子部件用等的材料中。
本發(fā)明者們?yōu)檫_到上述目的進行研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)將粉煤灰作為主要材料使用(70重量%以上)，并將其與氫氧化鈉水溶液混合，用10～70kg/cm2的壓力進行成形后，加熱至600～1400℃的溫度，得到高強度的陶瓷制品，并在其中若添加氧化鋁粉末，鋸末，碳酸氫鈉等時，可以得到輕質(zhì)陶瓷體。
下面根據(jù)附圖
詳細說明本發(fā)明。
在本發(fā)明中可使用的粉煤灰，只要其二氧化硅含量為20重量%以上的話均可使用，但比較理想的是水分含量和雜質(zhì)含量少的粉煤灰。
在本發(fā)明中使用的氫氧化鈉水溶液的合適的濃度為5～60N，其使用量為，光以氫氧化鈉為基準時，對于100份重量粉煤灰(以下將重量份簡稱為“份”)而言10～30份，比較理想的是12～25份，而將以氫氧化鈉水溶液為基準時，15～40份。
使用的氫氧化鈉的濃度低于上述范圍時，最終制品的強度不夠，特別是產(chǎn)生耐水性降低的問題，而氫氧化鈉的濃度高于上述范圍時，不僅其攪拌混合及成形不可能，而且由于粉煤灰結(jié)構(gòu)成分間的反應不充分，就產(chǎn)生最終制品強度降低的問題。
另外，氫氧化鈉的使用量為上述范圍以下時，粉煤灰的成分間的反應不充分，而超過上述范圍時，比起制品的性能的提高，其制造成本過度上升，同時存在最終制品的堿度過高的問題。
這里需要加壓成形粉煤灰和氫氧化鈉水溶液混合物的工藝，其適宜的成形壓力為10～70kg/cm2，較好的是15～40kg/cm2左右。該范圍以下的情況下最終制品的強度不夠，而該范圍以上的情況下就存在最終制品的表面產(chǎn)生龜裂或者脫落現(xiàn)象等問題。
在成形后需要煅燒工藝，其適宜的溫度為500～1200℃，較好的為600～1000℃。在該溫度范圍以下時，在粉煤灰結(jié)構(gòu)成分之間的反應不充分，其最終制品的強度和耐水性不夠，而超過上述范圍時，比起制品性能提高程度，其生產(chǎn)成本過度上升，并嚴重產(chǎn)生制品表面的熔融現(xiàn)象。
通常為了防止制品的龜裂，在成形后，煅燒之前需要幾小時或者幾天的干燥養(yǎng)護工藝，但在本發(fā)明中可以成形后立即煅燒。成形后立即煅燒時(即，省略干燥養(yǎng)護工藝)就有大大提高生產(chǎn)性的優(yōu)點。
此外，根據(jù)使用目的可以添加碳酸氫鈉，氧化鋅，氧化鋁粉末、鋸末等。例如，為了使最終制品更加輕質(zhì)化，可以添加碳酸氫鈉或者氧化鋁粉末3重量%以下，而為了更加提高強度，可以添加硅砂，甲酸鈉，硼酸等為10重量%以下。而且可以添加作為粘合劑或者龜裂防止劑而通常使用的硅酸鈉5重量%以下，并可以添加作為煅燒時的變形防止劑而使用的碳酸鈉5重量%以下。
本發(fā)明不僅適用于粉煤灰，而且也適用于含有SiO2和Al2O3成分分別為20重量%以上和15重量%以上的物質(zhì)。
本發(fā)明的實施例為如下。
在本發(fā)明實施例以及比較例中使用的粉煤灰組成為如下。
·水分含量大約10%·成分(重量%)SiO254.57，Al2O325.65，F(xiàn)e2O310.63，MgO0.27，K2O3.04，Na2O1.08，其它4.76·粒度分布40μm以下的為57.6%·未燃碳部分(重量%)3.55實施例1～4將粉煤灰900g放入在70CC水中已溶解了98%氫氧化鈉130g的溶液中，并很好地進行攪拌混合后，倒入190×85×55mm的型模中，用成形壓力15kg/cm2進行成形后，不進行干燥工藝而立即在700～1000℃的煅燒溫度中分別進行煅燒、退火而制造試片，該試片的物性評估結(jié)果示于表1中。
(表1)<
>＊所謂的“耐水性”，指的是在水中浸泡7天的情況下一點沒有破碎。
實施例5～11將粉煤灰900g放入在70CC水中已溶解了98%氫氧化鈉130g的溶液中，并好好進行攪拌混后，倒入190×85×55mm的型模中，用成形壓力10～70kg/cm2進行成形后，不進行干燥工藝而在900℃的煅燒溫度煅燒30分鐘，并退火制造試片，該試片的物性評估結(jié)果示于表2中。
(表2)
＊表面狀態(tài)是用肉眼判定區(qū)分了樣品的表面龜裂以及脫落程度。
比較例1～5將煅燒溫度變?yōu)?00～550℃，煅燒時間變?yōu)?小時，此外的條件與實施例1相同，所得試片的物性結(jié)果示于下面記載的表3中。
比較例6將氫氧化鈉的用量減至50g，其余條件與實施例1同樣施行，所得試片的物性評估結(jié)果示于表3中。
(表3)
<p>實施例12將粉煤灰900g，98%氫氧化鈉10g，氧化鋁粉末0.5g進行混合，并粉碎成其粒度為250目之后，倒入100CC水，邊攪拌邊倒入190×85×55mm的型模中，在300℃，加熱熟化4小時，之后在700℃煅燒30分鐘而制造的發(fā)泡體，其物性為比重0.7，抗壓強度60kg/cm2。
正如從上述實施例中所看到的那樣，本發(fā)明的陶瓷體，由于具有高強度和耐水性，可以作為磚，人行道預制件，板材等的建材而使用，并由于具有優(yōu)異的加工性和耐熱性，可以作為電子制品的部件，汽車零件等用途而有用地使用，而且由于其可以輕質(zhì)化，則可作為輕質(zhì)磚等的用途而使用。另外，將目前日趨成為深刻問題的粉煤灰大量進行處理而可以再利用。
權(quán)利要求
1.高強度陶瓷體的制造方法，其特征在于將粉煤灰100份重量，5-60N濃度的氫氧化鈉15～40份重量進行混合加壓成形之后，進行煅燒。
2.權(quán)利要求1記載的高強度陶瓷體的制造方法，其特征在于上述成形壓力為10～70kg/cm2。
3.權(quán)利要求1記載的高強度陶瓷體的制造方法，其特征在于上述煅燒溫度為600～1200℃。
4.權(quán)利要求1記載的高強度陶瓷體的制造方法，其特征在于上述成形工藝后立即施行煅燒工藝。
5.權(quán)利要求1～4的任意一項中記載的高強度陶瓷體的制造方法，其特征在于進一步加入起泡劑。
6.一種高強度陶瓷體，其特征在于通過權(quán)利要求1～5的任意一項中記載的方法而制造。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種將粉煤灰作為主要原料使用，并通過簡單的工藝得到可以作為建材而使用的強度和耐水性優(yōu)異的陶瓷體。
文檔編號C04B35/64GK1097000SQ9310771
公開日1995年1月4日 申請日期1993年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月23日
發(fā)明者金在千 申請人:權(quán)鉉宰, 金在千