[发明专利]一种粉煤灰为原料制备钛酸铝莫来石复合多孔陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种以工业废渣粉煤灰为主要原料，合成了一种新的材料——钛酸铝莫来石复合多孔陶瓷材料，以满足粉煤灰多方面合理利用的要求。它是以粉煤灰、拟薄水铝石、二氧化钛为主要原料，并充分利用粉煤灰中的氧化铁作为防止钛酸铝分解的改性剂，粉体原料直接湿法球磨混合后干燥，采用淀粉固化法成型素坯，烧结制备钛酸铝莫来石复合多孔陶瓷材料。本发明制得的钛酸铝莫来石复合多孔陶瓷孔径分布均匀，在10μm左右，易于控制，气孔率约为41～61％，抗折强度约为11MPa～44Mpa，热稳定性和化学稳定性好，可用于陶瓷滤膜支撑体、工业高温烟气过滤及机动车尾气净化处理用的载体材料。

技术领域

本发明涉及多孔陶瓷材料领域，尤其涉及工业废渣粉煤灰合成钛酸铝莫来石复合多孔陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的发展、工业化进程加快，环境污染问题凸显。粉煤灰是目前世界上排放量较大的工业废渣之一，主要表现在占用土地、污染水源、污染大气、放射性污染。目前，我国的电力生产是以煤炭为主要燃料，伴随着电力工业的快速发展，粉煤灰的排放量也急速增长，2000年粉煤灰排放量达1.5亿吨，2010年约为3亿吨，到2020年估计排放量将达到4亿吨。中国目前对粉煤灰的利用率只有30％，而粉煤灰是含有多种元素的重要资源，其中，SiO₂占49-55％左右，Al₂O₃占15-27％左右，其它成分：Fe₂0₃约占5-10％，CaO约占4-13％，TiO₂约占1.23％，K₂O约占0.88％等，因此，加强对粉煤灰的综合利用已势在必行。

钛酸铝(Al₂TiO₅)是目前已知低膨胀材料中耐高温性能最好的陶瓷材料之一，它的熔点高(1860±10℃)、热膨胀系数小(1.5×l0^-6/℃)，具有较强的抗热震能力、良好的耐蚀性、抗渣性、耐碱性和对多种金属及玻璃不浸润的性质。基于Al₂TiO₅的优良低膨胀性和高温性能，其多孔陶瓷材料制品将是工业高温烟气以及机动车尾气、固体颗粒过滤净化用载体材料的理想选择。但是由于钛酸铝存在烧结强度低，且在750～1300℃温度内易分解，导致膨胀系数增大失去优良抗热震性两大致命缺陷，严重影响其实际应用。在钛酸铝多孔陶瓷材料的应用方法中，近年来人们也做了一些工作，周传雄等通过引入氧化铁和莫来石复合的方法对钛酸铝-莫来石复合材料的热稳定性进行了研究。以氧化铁为添加剂，改变了钛酸铝的晶格常数,降低了钛酸铝晶体的畸变程度,从而促进烧结,提高了热稳定性，对钛酸铝的热分解起到了较好的抑制作用，采用莫来石复合的方法提高了其热稳定性及强度(周传雄，尹洪峰，任耘等.钛酸铝-莫来石复合材料热稳定性的研究.耐火材料.2004(38)：97～99)。