一種以秸稈為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及陶瓷制備技術領域，具體涉及一種以秸桿為成孔劑制備孔梯度多孔陶 瓷的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科技和工業化生產的發展，能源、資源、三廢治理等問題更加受到人們重視。 尤其是能源材料等高技術領域的迅速發展，對液、固分離技術的研究和開發提出更高的要 求，高分離精度、高運行效率的微孔過濾技術及微孔過濾材料愈來愈引起人們的重視。多孔 陶瓷由于具有優良的機械性能、耐高溫和化學穩定性等特性，已廣泛應用于熱氣體和熔融 金屬的過濾、分離等領域以及作為催化劑載體。目前，多孔陶瓷在各種工業領域中作為過濾 材料在減少環境污染等方面起到了很重要的作用。隨著多孔陶瓷制備方法和技術的不斷提 高，其孔徑由毫米級向埃米級發展，氣孔率在20 %~85 %，氣孔孔徑由均勻化到具有一定梯 度。
[0003 ]所謂梯度材料就是在材料的制備過程中，選擇幾種不同性質的材料，連續地控制 材料的微觀要素(包括組成、結構和空隙在內的形態與結合方式等），使界面的成分和組織 呈連續變化，因而材料內部的熱應力大為緩和，使其成為可在高溫環境下應用的新型耐熱 材料。孔梯度多孔陶瓷由于具有優良的物化性能，而且其中的孔呈梯度連續變化，所以特別 適用于溫度高、具有腐蝕性等流體中含有多種粒度的微細粒子的分離。與傳統過濾材料相 比，該制品過濾阻力低，分離效率高，不易引起堵塞，且反洗效果好。孔梯度多孔陶瓷過濾過 程為流體中含有微粒子時，使這些流體通過具有孔梯度的多孔體，其所含微粒即被多孔體 一層一層地過濾：比多孔體微孔孔徑大的微粒被直接阻擋于多孔體的表面，而比表面孔徑 小的微粒進入多孔體內部后遇到比它小的孔徑時，再次被阻擋在孔外，從而使得流體充分 地被澄清過濾。
[0004] 傳統上制備多孔陶瓷所用的成孔劑有煤粉、淀粉等原料。我國是農業大國，秸桿資 源十分豐富，分布廣、種類多且產量巨大，長期得不到有效利用。我國不同地區農作物秸桿 年產量如表1所示，目前僅主要的農作物秸桿就有近20種而且產量巨大。1999年我國農作物 秸桿資源總量約6.4億噸，到2010年已達7.26億噸。每年起碼會有7億噸的秸桿被浪費，相當 于損失了3.5億噸標準煤(如果將1億噸露地燃燒的秸桿用于發電，可建500個25MW的小型電 站，相當于一個"三峽"的發電量，年替代4350萬噸標煤和減排9000萬噸二氧化碳）。將資源 豐富的秸桿資源開發成新成孔劑原料并加以利用迫在眉睫。
[0005] 表1我國不同地區農作物猜桿年產量(萬t)
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【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于解決現有孔梯度多孔陶瓷材料生產成本較高、農作物秸桿利用 率低的問題，提供一種以秸桿為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法。采用該法制備的孔梯 度多孔陶瓷繼承了秸桿一系列的優點，包括成本低、強度高、不變形、不起殼、抗老化，可釘、 可鋸、可創、可鉆、握釘力強、可加工性能好、無污染、無放射性、防火、防水、極佳的環保性。
[0008] 一種以秸桿為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法，其特征在于:將高嶺土、工業氧 化鋁、滑石制成混合粉體并等分成N份;將等分好的混合粉體與N種不同粒徑的秸桿粉按一 定比例混合均勻，一種粒徑的秸桿粉對應一等份混合粉體;最后壓制成坯、干燥、燒成，其中 N> 3〇
[0009] 優選的，所述高嶺土、工業氧化鋁、滑石、秸桿粉的總重量份數比為45-48:13-16: 36-42:12-48〇
[0010]優選的，所述混合粉體由一定比例的高嶺土、工業氧化鋁、滑石與水混合，經攪拌、 干燥、過篩后得到。
[0011] 更優選的，攪拌時間至少為4h，干燥溫度為105°C，干燥時間為12h，篩網為200目。 [0012]優選的，N=3時，不同粒徑的秸桿粉由秸桿經烘干、磨碎后分別過80目、150目、200 目的篩網制得。
[0013] 優選的，壓制成坯時的壓力為30KN，坯體干燥溫度為105°C，干燥時間為12h。
[0014] 優選的，燒成制度為從室溫逐步升溫至1200°C，其中室溫至105°C升溫速率為6°C/ min，105°C_300°C 升溫速率為 10°(：/11^11，300°(：-700°(：升溫速率為3°(：/1^11，700°(：-800°(：升 溫速率為 6°(：/11^11，800°(：-1100°(：升溫速率為15°(：/1^11，1100°(：-1200°(：升溫速率為3°(：/ min，分別在300°C、400°C、500°C、600°C、700°C、1100°C 以及1200°C保溫30min。
[0015] 本發明開發出了農作物秸桿利用的新途徑，提高秸桿利用率的同時能減輕環境污 染，并且能夠降低多孔陶瓷制品的生產成本。采用本發明方法制備的孔梯度多孔陶瓷具有 優良孔隙率、較小的密度、較高的抗折強度和耐火溫度。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明實施例1制備的孔梯度多孔陶瓷燒結后局部SEM圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖及具體實施例對本發明的有益效果進行進一步的說明，應當指出所 描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例而非全部。本發明所示成孔劑材料不僅限于實施 例中的麥秸桿及80目、150目、200目3種粒徑，其他3種及以上不同粒徑的農作物秸桿如玉米 秸桿、水稻秸桿等也可作為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷。本發明采用的燒成制度如表2所 不。
[0018] 表2制品燒成制度
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[0021] 實施例1
[0022] 首先按重量份數稱取高嶺土 45份、工業氧化鋁13份、滑石42份，加水攪拌4h以上得 預混液，將預混液置于電干燥箱中于105°C干燥12h，干燥后的固體過200目的篩網得到混合 粉體，平均分成三等份。將麥秸桿烘干后磨碎，分別過80目、150目、200目的篩網得三種不同 粒徑的麥秸桿粉。將共計12重量份數的三種不同粒徑的麥秸桿粉(不同粒徑的麥秸桿粉均 占1/3)分別與分好的混合粉體混合均勻，在30KN壓力下壓制得到坯體。將坯體置于電干燥 箱中于105°C干