一種復合天然多孔礦物陶瓷微珠的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及礦物材料技術領域，具體涉及是一種可用于高效吸附、催化的健康環 保材料、催化劑材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 多孔陶瓷微珠是一種輕質無機非金屬多孔材料。因其具有熱導率低、比表面積大、 吸附性強、堆積密度小、高溫穩定性和化學穩定性良好等特性，在催化、分離、輕質建材、環 保濾料等方面有著廣泛應用而備受關注。目前，商品化的陶瓷微珠主要是以氧化鋁、氧化 鋯、氧化鉛和莫來石為主要原料制備的陶瓷材料，主要用作研磨介質，雖然強度高，但材料 比表面積小、孔徑分布不均，而且這些材料的高成本和制備過程中高能耗限制了多孔陶瓷 微珠在許多方面的推廣和應用。因此，尋找合適的原料，降低燒結溫度和生產成本，對于多 孔陶瓷微珠材料的更廣泛應用有著積極的作用。
[0003] 天然多孔礦物根據孔道形態可分為以下三類：具有三維孔道結構的硅藻土、沸石 等；具有二維層狀孔結構的蒙脫石、蛭石、石墨等；具有一維柱狀孔結構的凹凸棒石、海泡 石、石棉等。多孔礦物獨特的孔道結構及形態是其具有吸附、離子交換、催化劑載體等多功 能性的本質因素。但單一采用某種天然多孔礦物作為多孔陶瓷微珠制備原料，往往只能得 到孔道形態及功能性單一的陶瓷材料。中國專利"一種硅藻土基多孔陶瓷微球的制備方 法"（CN102391011B)利用硅藻土的多孔結構，采用加入造孔劑和噴霧造粒工藝使可以經濟 地制得比表面積大、粒徑分布均勻、流動性較好的多孔陶瓷微球。但由于該技術僅采用硅藻 土為造孔骨料，孔徑分布特性及吸附特性單一，不利于催化劑與環保吸附劑的制備。
[0004] 本發明針對目前功能性多孔陶瓷微珠的制備現狀，特別是以天然礦物為原料制備 陶瓷微珠的技術現狀，提供一種利用復合天然多孔礦物的多級孔道結構特性生產多孔陶瓷 微珠的方法。這種方法不僅生產成本低、原料來源廣泛，直接綜合了多種天然多孔礦物各自 獨特的孔結構及吸附特性，而且為廢水處理、室內空氣治理、調濕建材及催化劑制備及其他 相關領域提供了一種吸附性能較好、催化負載活性高的多功能性材料的制備方法。這種多 孔硅質材料在建材、化工等領域有廣泛的用途。
[0005] 本發明所采用的復合天然多孔礦物是由硅藻土、蛋白土、海泡石、凹凸棒石等按照 一定配比復合而成，然后將上述復合材料與高嶺土及添加劑混合制漿，通過噴霧造粒及煅 燒成型工藝制備成強度較高、粒度在10-1000 μ m的陶瓷微珠材料。
[0006] 所述硅藻土是一種主要成分為無定型SiO2、堆密度小、孔隙率大的天然硅質非金 屬礦物，因其獨特的硅藻殼體結構、強吸附性、高孔隙度、耐高溫等優良理化特性，已被大量 用于化工、建材及環保領域。
[0007] 所述蛋白土是一種主要成分為無定型SiO2、孔隙率較大的硅酸鹽礦物，其孔徑分 布范圍為零點幾個納米到幾個納米，具有比表面積較大，吸附性能強、化學性質穩定等特 性，適合于作為催化劑載體材料。蛋白土在我國東北嫩江地區儲量豐富，質量較好，具有來 源廣泛、生產成本較低等優勢。
[0008] 所述海泡石是一種富鎂纖維狀硅酸鹽粘土礦物，具有特殊的孔道結構，比表面積 和孔體積很大（理論總表面積可達900m 2/g)，具有極強的吸附、脫色及分散特性。
[0009] 所述凹凸棒石是一種含鎂的天然多孔硅酸鹽礦物，結構中含有大量直徑0.5? LOnm左右的孔道，具有比表面積高、化學穩定性好、吸附性能強等特點，而且我國該資源儲 量較豐富，是一種具有性能優勢和成本比較優勢的天然多孔礦物材料。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的是針對目前多孔陶瓷微珠制備中的不足，以硅藻土、蛋白石、海泡 石、凹凸棒土等天然多孔礦物為基料，適量添加高嶺土與燒結助劑，通過對工藝的控制，制 備耐候性強、孔隙率高、比表面積大、粒徑與微孔分布均勻、抗壓強度高、比重小、吸附與負 載性能好的多孔礦物基多功能新型陶瓷微珠材料。這種材料具有優良的環境污染治理功 能，可廣泛應用于室內空氣污染控制和水污染治理及催化劑載體材料的制備。而且，該制備 工藝生產成本低、工藝簡單且制備過程可控。
[0011] 本發明的內容是將娃藻土、蛋白石、海泡石、凹凸棒土、高嶺土和添加劑，按一定比 例配料后與水、分散劑、粘結劑后加入球磨機中研磨混合，然后經噴霧造粒成型和煅燒，制 取多孔陶瓷微珠材料。
[0012] 本發明是這樣解決技術問題的：包括以下步驟：
[0013] (1)將娃藻土、蛋白石、海泡石、凹凸棒土、高嶺土和燒結助劑按70?90 :5?25 : 1?10 :1?10 :1?10 :1?10比例（重量）進行配料成為復合多孔礦物；
[0014] (2)復合多孔礦物添加分散劑、粘結劑和水后，給入球磨機內研磨混合成為混合 料；
[0015] (3)將研磨好的混合料噴霧干燥成微珠；
[0016] (4)將干燥后的微珠煅燒成型。
[0017] 本發明還可以這樣解決技術問題：分散劑、粘結劑、水的比例（體積）為0. 1?2 : 0· 5?5 :100?250,研磨時間0· 5h?24h ;
[0018] 噴霧干燥的加熱介質為空氣；噴霧干燥的干燥空氣溫度為100°C?400°C ;噴霧頭 轉速為1500?20000rpm ;噴霧塔內壓強為-300?-50Pa ;
[0019] 煅燒溫度850?1300°C，煅燒時間0· 5?5h。
[0020] 研磨后漿料粒度分布為D97 < 10 μ m。
[0021] 用本發明制備的多孔陶瓷微珠，粒度均勻、孔隙率高、比表面積大。微珠直徑10? 1000 μ??可控，平均孔徑40?IOOnm左右，孔體積> 0. 4cm3/g，比表面積> 50m2/g，微球的 破壓強度> 15Mpa，產品球形度高。
[0022] 可以達到個有益效果是：一是所用制備原料來源廣，材料生產成本低；二是配料 中所用硅藻土、蛋白土的主要化學成分為非晶質二氧化硅，陶瓷燒結溫度低，節能；三是在 配料中復合多種天然多孔礦物多級孔道特性，使制備的多孔陶瓷微珠具有多種功能，在環 保領域的室內空氣污染治理和清新空氣、水污染治理以及催化合成方面有良好的應用前 景。
[0023] 附圖內容
[0024] 圖1是本發明實施例制備的復合天然多孔礦物陶瓷微珠的掃描電鏡放大45倍 圖；
[0025] 圖2是本發明實施例制備的復合天然多孔礦物陶瓷微珠的掃描電鏡放大5000倍 圖。
【具體實施方式】
[0026] 本發明所述的一種復合天然多孔礦物陶瓷微珠的制備方法，其特征在于：
[0027] 包括以下步驟：
[0028] (1)將娃藻土、蛋白石、海泡石、凹凸棒土、高嶺土和燒結助劑按70?90 :5?25 : 1?10 :1?10 :1?10 :1?10比例（重量）進行配料成為復合多孔礦物；
[0029] (2)復合多孔礦物添加分散劑、粘結劑和水后，給入球磨機內研磨混合成為混合 料；
[0030] (3)將研磨好的混合料噴霧干燥成微珠；
[0031] (4)將干燥后的微珠煅燒成型。
[0032] 其中，分散劑、粘結劑、水的比例（體積）為0· 1?2 :0· 5?5 :100?250,研磨時 間 0. 5h ?24h。
[0033] 噴霧干燥的加熱介質為空氣；噴霧干燥的干燥空氣溫度為100°C?400°C ;噴霧頭 轉速為1500?20000rpm ;噴霧塔內壓強為-300?-50Pa.
[0034] 煅燒溫度850?1300°C，煅燒時間0· 5?5h。
[0035] 研磨后漿料粒度分布為D97 < 10 μ m
[0036] 實施例一：
[0037]