用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法
【專利摘要】用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，其特征在于采用以下步驟：（1）把日用陶瓷或建筑陶瓷的廢料，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按比例進行干混；（2造粒、成型，制得坯體；（3）在70 ℃干燥坯體5小時后，在大氣氣氛下以5 ℃/min的速度加熱升溫到150 ℃并保溫2小時，再以10?20 ℃/min的速度加熱升溫到380 ℃并保溫1個小時，然后以1 ℃/min的速度加熱升溫到680 ℃并保溫2小時，最后以5 ℃/min的速度加熱升溫到1150 ℃并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質多孔陶瓷。
【專利說明】
用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法
技術領域
[0001]本發明提供的是一種用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，屬于特種陶瓷材料制備技術領域。
【背景技術】
[0002]陶瓷廢料是一種固體廢棄物，陶瓷廢料的堆積存放對人類和環境造成了極大的威脅。因此，陶瓷廢料的資源化利用也是國內外面臨的重大技術難題之一。同時，輕質多孔陶瓷在工業生產中的應用非常廣泛，可以作為催化劑載體、化工填料、保溫和耐火材料、有毒物質的吸附劑等。作為水中有毒物質的吸附劑時，為了保障具有高效的吸附效率，往往要求多孔陶瓷在水中處于懸浮狀態，這就需要制備一種輕質多孔陶瓷。此外，輕質多孔陶瓷材料還具有非常優良的隔熱保溫效果，可作為外墻保溫材料使用。目前，國內外生產的外墻保溫陶瓷材料，雖然具有較高的孔隙率和良好的保溫效果，但是這些材料往往具有大量的宏觀尺寸的表面開氣孔，具有很強的吸水性能，導致其浸水后的重量明顯增大，施工困難，極大地限制了其全面的應用和推廣。為了促進陶瓷廢料的資源化，同時為了克服上述保溫隔熱材料難以施工的缺點，本發明了提供了一種以陶瓷廢料和磷酸二氫鋁為主要原料的輕質多孔陶瓷的制備方法。
【發明內容】
[0003]本發明技術提供一種用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，其技術方案為:
用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，其特征在于采用以下步驟:(I)把日用陶瓷或建筑陶瓷的廢料，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質量比為2.5:4.11:0.1的比例進行干混;其中，熔塊中含有50被%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅；(2)添加濃度為8 ?丨％的聚乙烯醇溶液作為粘結劑，粘結劑的添加量是坯料總質量的5%;然后造粒、成型，制得坯體;(3)在70 °(:干燥坯體5小時后，在大氣氣氛下以5 °C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以10-20 °C/min的速度加熱升溫到380 °C并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680 °C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質多孔陶瓷。
[0004]所述的用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，其特征在于:步驟(I)中的陶瓷廢料平均粒徑為1.0微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米。
[0005]所述的用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，其特征在于:步驟(2)中的成型指的是對粉體進行干壓成型，成型壓力為10-25MPa。
[0006]圖1是本發明技術制備的輕質多孔陶瓷(圖例中的陶瓷接近球形)漂浮于水中的照片;從圖中可以看到:多孔陶瓷漂浮于水中，說明多孔陶瓷的體積密度小于水的密度，即本發明技術制備的材料屬于輕質多孔陶瓷材料。
[0007]本技術發明原理:
利用磷酸二氫鋁在較低溫度下可熔融為液體，然后在較高溫度下又可凝固的性能，使得坯體在燒結過程中自發形成大量閉氣孔，多孔陶瓷的體積密度小于I g/cm3，具體原理如下:把磷酸二氫鋁加熱到150 0C、保溫2小時后，磷酸二氫鋁轉變為為液態，然后快速加熱到380 °C并保溫I小時，其目的是使各種原料在該溫度下形成一種粘度很大的粘滯體。加入熔塊的作用是一方面可以促進原料熔融為一種粘性很大的粘滯體，另一方面還可以增大表面張力。緩慢加熱到680 °C過程中，磷酸二氫鋁逐漸凝固為固體;升溫過程中，磷酸二氫鋁會分解為磷酸鋁、水蒸氣和五氧化二磷，生成的五氧化二磷會和陶瓷廢料中的鋁等反應生成磷酸鋁等，而水蒸氣等具有成孔的作用。由于大量的粘滯性液相的存在，增加了氣體逸出的難度，也會使得氣體逸出過程中增加孔隙率，并容易形成閉氣孔，進而導致多孔陶瓷的體積密度小于水的密度。
【具體實施方式】
[0008]實施例1
把日用陶瓷廢料，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質量比為2.5:4.11:0.1的比例進行干混；其中，熔塊中含有50的%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅;控制陶瓷廢料的平均粒徑為1.0微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米;添加濃度為8 wt°/c^聚乙烯醇溶液作為粘結劑，粘結劑的添加量是坯料總質量的5%；然后造粒、用1MPa壓力干壓成型，制得坯體;在70 °(:干燥坯體5小時后，在大氣氣氛下以5°C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以10 °C/min的速度加熱升溫到380 °(:并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680 °C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫。用阿基米德法測得多孔陶瓷的體積密度為0.958/0113，開氣孔率為29.0 %，即制得了輕質多孔陶瓷。
[0009]實施例2
把建筑陶瓷廢料，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質量比為2.5:4.11:0.1的比例進行干混；其中，熔塊中含有50的%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅;控制陶瓷廢料的平均粒徑為1.0微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米;添加濃度為8 wt°/c^聚乙烯醇溶液作為粘結劑，粘結劑的添加量是坯料總質量的5%；然后造粒、用20MPa壓力干壓成型，制得坯體;在70 °(:干燥坯體5小時后，在大氣氣氛下以5°C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以15 °C/min的速度加熱升溫到380 °(:并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680 °C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫。用阿基米德法測得多孔陶瓷的體積密度為0.96 g/cm3，開氣孔率為28.6 %，即制得了輕質多孔陶瓷。
[0010]實施例3
把日用陶瓷廢料，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質量比為2.5:4.11:0.1的比例進行干混；其中，熔塊中含有50的%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅;控制陶瓷廢料的平均粒徑為1.0微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米;添加濃度為8 wt°/c^聚乙烯醇溶液作為粘結劑，粘結劑的添加量是坯料總質量的5%；然后造粒、用25MPa壓力干壓成型，制得坯體;在70 °(:干燥坯體5小時后，在大氣氣氛下以5°C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以20 °C/min的速度加熱升溫到380 °(:并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680 °C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫。用阿基米德法測得多孔陶瓷的體積密度為0.978/0113，開氣孔率為29.3 %，即制得了輕質多孔陶瓷。
【主權項】
1.用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，其特征在于采用以下步驟:(1)把日用陶瓷或建筑陶瓷的廢料，磷酸二氫鋁粉末，熔塊粉末按照質量比為2.5:4.11:0.1的比例進行干混;其中，熔塊中含有50的%氧化鋰、30 wt%的氧化鈉和20 wt%的二氧化硅；(2)添加濃度為8 wt%的聚乙烯醇溶液作為粘結劑，粘結劑的添加量是坯料總質量的5%;然后造粒、成型，制得坯體;(3)在70 °(:干燥坯體5小時后，在大氣氣氛下以5 °C/min的速度加熱升溫到150 °C并保溫2小時，再以10-20 °C/min的速度加熱升溫到380 °C并保溫I個小時，然后以I °C/min的速度加熱升溫到680 °C并保溫2小時，最后以5 °C/min的速度加熱升溫到1150 °C并保溫2個小時，隨后自然冷卻到室溫，即制得輕質多孔陶瓷。2.如權利要求1所述的用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，其特征在于:步驟(I)中的陶瓷廢料平均粒徑為1.0微米，磷酸二氫鋁粉末平均粒徑為0.5微米，熔塊粉末的平均粒徑為0.7微米。3.如權利要求1所述的用陶瓷廢料和磷酸二氫鋁制備輕質多孔陶瓷的方法，其特征在于:步驟(2)中的成型指的是對粉體進行干壓成型，成型壓力為10-25MPa。
【文檔編號】C04B33/13GK105948795SQ201610283696
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】白佳海, 高杰
【申請人】山東理工大學