專利名稱：泡沫陶瓷球粒的制備方法
技術領域：
本發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，內部為多孔結構，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、使用壽命長等優良性能，在金屬冶煉、化工、水處理、環境保護、食品飲料、建筑節能、生物化學、電子工業等許多領域得到廣泛應用。
目前泡沫陶瓷的微孔結構的形成方法有多種，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構；(2)顆粒堆積法以基料的自身堆積產生自然氣孔，并以原料的顆粒級配調整氣孔率的大小，該方法可制得氣孔率達75％的泡沫陶瓷；(3)機械攪拌法當陶瓷泥漿的粘度達到一定程度時，通過機械強制攪拌，使之產生泡沫，固化后經燒結制成泡沫陶瓷；(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，形成多孔結構；(5)水揮發法在陶瓷坯體加熱過程中，由于水分揮發而形成多孔結構；(6)腐蝕法通過化學腐蝕，除去陶瓷坯體中的部分物相，進而形成多孔結構；(7)前驅體法將預先制備好的前驅體浸入陶瓷漿料中，使漿料充分浸潤并均勻附著于前驅體的網絲上，經干燥燒制而成；(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構，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，在做為過濾介質對水，油等液體進行過濾時，常因表面氣孔吸附懸浮物而影響過濾效果，并導致泡沫陶瓷球不能被沖洗干凈和再生利用。
本發明的目的在于提供一種泡沫陶瓷球粒的制備方法。這種陶瓷球粒質輕多孔，表面有一定糙度，但氣孔相互封閉獨立，可用做過濾介質，并可經反沖洗后反復使用。
本發明是通過下述方式實現的。
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、粘結劑為主要原料，并采用下述步驟進行的(1)配料步驟將平板玻璃廢渣、電廠粉煤灰、膨潤土礦分別破碎至粒度小于60μm后，按下列配方(按質量百分比計)之一進行配合，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％膨潤土粉 小于60μm10-17％輕質碳酸鈣粉 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目標準篩篩分，取篩下泥料做為成核泥料，置于混合攪拌機內，并按質量份數比為1∶1的比例加入膨潤土微粉(粒度小于10-15μm)，邊旋轉邊攪拌，使成核泥料的顆粒表面均勻粘附一層膨潤土微粉，制成泥球；(3)干燥步驟將所述泥球于100℃烘干2小時；(4)煅燒步驟將干燥后的泥球置于高溫窯爐內，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內，加入適量自來水進行研磨，除去球粒表面未燒結的膨潤土粉，即為本發明所述泡沫陶瓷球粒。
本發明所述的膨潤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。
本發明中，從原料的制備、配料、攪拌混合、燒成到研磨等各個步驟都是采用通用設備進行的。
下面以實施例進一步詳細說明本發明。
實施例1以平板玻璃廢渣、粉煤灰和膨潤土為主要原料，以炭黑為成孔劑，以羧甲基纖維素溶液為粘結劑，按下述步驟進行(1)配料步驟將平板玻璃廢渣、電廠粉煤灰、膨潤土礦分別破碎至粒度小于60μm后，按下列質量百分比進行配合，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目標準篩篩分，取篩下泥料做為成核泥料，置于混合攪拌機內，并按質量份數比為1∶1的比例加入膨潤土微粉(粒度小于15μm)，邊旋轉邊攪拌，使成核泥料的顆粒表面均勻粘附一層膨潤土微粉，制成泥球；(3)干燥步驟將所述泥球于100℃烘干2小時；(4)煅燒步驟將干燥后的泥球置于高溫窯爐內，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內，加入適量自來水進行研磨，除去球粒表面未燒結的膨潤土粉，即為本發明所述泡沫陶瓷球粒。
實施實例2以熔融溫度相對較高的膨潤土粉和熔融溫度相對較低的平板玻璃廢渣為主要原料，以輕質碳酸鈣為成孔劑，以羧甲基纖維素為粘結劑，按下述步驟進行(1)配料步驟將平板玻璃廢渣，膨潤土礦分別破碎至粒度小于60μm后，按下列質量百分比進行配合，攪拌使之混合均勻，制成陶瓷泥料碎玻璃粉 小于60μm70％膨潤土粉 小于60μm13.3％輕質碳酸鈣粉 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目標準篩篩分，取篩下泥料做為成核泥料，置于混合攪拌機內，并按質量份數比為1∶1的比例加入硅灰石微粉(粒度小于10μm)，邊旋轉邊攪拌，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；(4)煅燒步驟將干燥后的泥球置于高溫窯爐內，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內，加入適量自來水進行研磨，除去球粒表面未燒結的硅灰石粉，即為本發明所述泡沫陶瓷球粒。
按上述實施實例制得的泡沫陶瓷球粒，質輕多孔，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。經水過濾試驗，能有效地阻擋水體中的懸浮物，并可經反洗后反復使用。
本發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固體廢棄物，原料來源廣泛，工藝流程簡便、生產成本低，易于實施推廣。所得產物可用于水處理、化工、環境保護、食品飲料、建筑節能、生物化學等領域的過濾介質。
權利要求
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行的(1)配料步驟將平板玻璃廢渣、電廠粉煤灰、膨潤土礦分別破碎至粒度小于60μm后，按下列配方(按質量百分比計)之一進行配合，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％膨潤土粉 小于60μm10-17％輕質碳酸鈣粉 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目標準篩篩分，取篩下泥料做為成核泥料，置于混合攪拌機內，并按質量份數比為1∶1的比例加入膨潤土微粉(粒度小于10-15μm)，邊旋轉邊攪拌，使成核泥料的顆粒表面均勻粘附一層膨潤土微粉，制成泥球；(3)干燥步驟將所述泥球于100℃烘干2小時；(4)煅燒步驟將干燥后的泥球置于高溫窯爐內，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內，加入適量自來水進行研磨，除去球粒表面未燒結的膨潤土粉，即為本發明所述泡沫陶瓷球粒。
2.根據權利要求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、膨潤土等熔融溫度不同的物料及成孔劑、粘結劑為主要原料,通過配料、旋轉造粒、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,質輕多孔,表面氣孔封閉獨立,即能有效地阻擋液體中的懸浮物,也可經反洗后反復使用。可用于水處理、化工、環境保護、食品飲料、建筑節能、生物化學等領域的過濾介質。該方法充分利用工業固體廢棄物,原料來源廣泛,工藝流程簡便、生產成本低,易于實施推廣。
文檔編號C04B38/00GK1285335SQ0012469
公開日2001年2月28日 申請日期2000年9月29日 優先權日2000年9月29日
發明者劉剛, 李博文, 蘭曉溪, 張昂, 李建保, 付麗英, 劉廣海 申請人:唐山陶瓷集團有限公司, 清華大學