[发明专利]轻质高强度高气孔率多孔陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种过滤用轻质、高强度、高气孔率多孔陶瓷的制备方法

背景技术

随着全球经济的不断发展，资源和环境是人类社会所面临的两大难题，所以人们对资源利用和环境保护越来越予以重视。为了提高工作效率，节约生产能源，多孔陶瓷应运而生，并且在各行各业发挥着不可替代的作用，尤其在固液分离方面，多孔陶瓷作为一种新型而又高效的分离器，得到了广泛的应用和快速的发展。

多孔陶瓷不仅具有普通陶瓷的耐高温、耐腐蚀、高的化学稳定性等优点，还有气孔率高、体积密度小、比表面积大等独特的特性，如今已成为污水处理的重要过滤材料。但是，目前市场上的一些过滤材料不同程度的存在着一些缺点，如强度不够，孔隙度偏低，导致净化效果差，可循环利用性低等，制约了我国污水处理技术的实际应用。因此，如何研制出一种高强度、高气孔率、净化效果好、具有良好可循环利用性的环保型多孔陶瓷，已成为材料研究的一个热门。同时，为了降低生产的成本，选择廉价且优质的原料也成为众多企业及研究机构的研究热点。

发明内容

本发明的目的，提供一种价格低廉、强度高、气孔率高的能够应用于过滤和分离的多孔陶瓷材料及其制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

（1）制备无机粘结剂

按原料组分及其质量百分比含量为高岭土33.96～41.36%，钾长石33.96～41.36%，硅微粉15.71～30.08%，CaCO₃0～9.09%进行配料，然后混合球磨，球磨介质为去离子水和ZrO₂球，料：球：水的重量比为1:2:1，球磨时间为24h；再将混合球磨后的物料烘干并装入坩埚，于高温熔块炉中加热至1500℃，保温2h，待原料完全熔融后水淬；再置于60~100℃干燥箱中烘干，再球磨研碎，过250目筛网，即制得无机粘结剂；

（2）混料

将步骤（1）所得的无机粘结剂与骨料和造孔剂以3:17:2的质量比进行混合、过筛，得到混合料；所述的骨料为石英砂，所述的造孔剂为淀粉；

（3）造粒

以步骤（2）的混合料为基础，外加质量百分比含量为5﹪的石蜡作为成型粘结剂，并于80℃恒温水浴下加热混合、再过筛，得到多孔陶瓷粉料；

（4）成型

将步骤（3）的多孔陶瓷粉料投入模具中，在20MPa压力下单向加压成型，保压2min，然后停止加压、脱模、制得多孔陶瓷坯体；

（5）烧结

将步骤（4）的多孔陶瓷坯体置于烧结炉中，在1250-1400℃条件下烧结并保温2h，升温速率为3-4℃/min，随炉自然冷却，即制得多孔陶瓷制品。

（6）性能测试

对步骤（5）烧结制得的多孔陶瓷制品进行抗弯强度、显气孔率和体积密度的测试。

所述步骤（1）的优选原料组分及其质量百分比含量为：高岭土37.6%，钾长石37.6%，硅微粉15.71%，CaCO₃9.09%。

所述步骤（1）的石英砂的平均粒度为53μm，淀粉的平均粒度为10μm。

所述步骤（1）的球磨机转速为1000r/min。

所述步骤（5）优选的烧结温度为1300℃。

本发明的有益效果是，通过采用廉价且优质的原料制备得到了高强度高气孔率的多孔陶瓷，当烧结温度为1300℃时，获得的多孔陶瓷的综合性能较优越，其抗弯强度为25.96MPa，显气孔率为48.25%，体积密度为1.312g/cm³。

附图说明

图1是本发明抗弯强度的变化图谱；

图2是本发明显气孔率的变化图谱；

图3是本发明体积密度的变化图谱。

具体实施方式

本发明采用的原料来源广泛且价格便宜。其中矿物原料为高岭土（产地：内蒙古呼和浩特）和钾长石（产地：山东淄博），其他市售的原料为石英砂、硅微粉、CaCO₃和食用级淀粉。

本发明过滤用轻质高强度高气孔率多孔陶瓷的制备方法如下：

（1）制备无机粘结剂