[发明专利]一种利用粉煤灰制备的贯通气孔多孔陶瓷及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料领域，涉及一种利用粉煤灰制备的贯通气孔多孔陶瓷及其制备方法。本发明以工业固废粉煤灰为原料，以碳粉为造孔剂，添加少量的高岭土和钾长石作为烧结助剂，经球磨混合，干压成型，高温烧结得到多孔陶瓷。本发明所述方法固废掺比最高可达90%，其中，当碳粉掺比5%时粉煤灰的掺比可达90%，大大提高了工业固废粉煤灰在配料中的比例，达到以废治废资源化综合利用、拓展循环经济产业链的目的。所得多孔陶瓷的总气孔率为38%‑56%，体积密度为1.1g/cm³‑1.6g/cm³，吸水率为24%‑50%，可用于高温烟气、污水等的过滤，拓宽了工业固废再利用制品的应用领域。

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，尤其涉及一种利用粉煤灰制备的贯通气孔多孔陶瓷及其 制备方法。

背景技术

随着我国社会现代化工业的快速发展，产生了大量的固体废弃物，压占土地，污染环境，给社会经济发展、自然环境保护造成沉重的负担。充分利用这些废弃物对提高资源利用效率，发展循环经济，建设节约型社会、保护环境，造福人类具有十分重要的意义。但目前我国工业固体废弃物再利用主要以临时道路和地坪填埋，烧结制备水泥熟料，烧结制砖等 简单的再加工处理的方式利用，被利用的工业固体废弃物的种类和生成产品的适用范围都很 有限。

粉煤灰是煤燃烧后的主要废弃物，由于我国的能源结构以燃煤为主，随着电力、冶金、建材、化工、机电等工业的发展，粉煤灰的排放量日益增多，给经济、社会和环境带来 巨大的负担。粉煤灰的主要成分是氧化硅、氧化铝、氧化钙，还少量的氧化铁、含钠、钾的 化合物，以及少量的其他金属化合物，未燃烧充分的粉煤灰还含有少量的单质碳。从成分来 看，粉煤灰可用于制造过滤材料，如高温烟气和废水前处理用多孔陶瓷等。

目前用于高温环境和复杂水环境的过滤材料主要是以工业氧化铝多孔陶瓷，碳化硅 多孔陶瓷。虽然这些陶瓷具有较好的性能，但所用材料价格相对较高且制备工艺复杂是限制 其广泛应用的最大障碍。由此，开发低成本，环境友好的多孔陶瓷过滤材料具有重要意义。 由于粉煤灰成本较低，可作为制备多孔陶瓷的原料，所以近年来国内外已经有研究人员开展 了一些相关的研究工作，利用粉煤灰制备多孔陶瓷。

陈钊等以粉煤灰为主要原料，氧化铝为辅料（0.4%），玻璃粉为粘结剂（6%），不可溶性淀粉为造孔剂（6%），干压成型（18 MPa）得到柱状坯体，经高温（1200℃）烧结制得 多孔陶瓷，其抗弯强度为8.23MPa，孔隙率 37.65%，吸水率为22.61%，耐酸性为96.89%，耐碱性96.86%，密度为1.69 g/ml(陈钊，左绪俊，杨本宏，刘丽，杨盼盼，周鑫.用粉煤灰为主要原料制备多孔陶瓷研究[J]. 安徽建筑大学学报. 2017 (04): 38-42.)。但是该方法需添加粘结剂以及氧化铝等辅料。

汪庆刚等以粉煤灰为原料，瓷抛光废渣、废熔块、烧滑石等制得了密度仅为0.51g/cm³、导热系数为 0.082 W/(m·K)的轻质多孔陶瓷，结果表明：SiC 含量对粉煤灰基轻质多孔陶瓷性能影响最大，熔剂废熔块含量次之。(汪庆刚，黄剑锋，潘利敏，刘一军，李嘉胤，黄玲艳. 粉煤灰基轻质多孔陶瓷的制备及性能研究[J]. 硅酸盐通报. 2017 (12):4129-4134)。

海万秀等以镁渣、粉煤灰等为原料，烧结温度 1150℃，保温4h 制得了固废掺比为90% 的镁渣基多孔陶瓷。结果表明，成型压力对多孔陶瓷的气孔率、吸水率和体积密度具有较大影响。镁渣和粉煤灰的配比为7∶2时，多孔陶瓷产品的综合性能较好。(海万秀，韩凤兰，姜木俊，白柳扬. 过滤用镁渣多孔陶瓷的制备与渗透性能[J]. 硅酸盐通报. 2017 (10):2003-2007)。但该方法以镁渣为主要原料，粉煤灰的掺比量最大仅为50%。

CN104211427A 公开了一种以粉煤灰、纸浆废液为原料制备的多孔陶瓷。该多孔陶瓷 较为大量地消耗了粉煤灰，可用于各种介质的精密过滤与分离，高压气体排气消音等。但该 多孔陶瓷添加了造孔剂、粘结剂、添加剂等，总量达到了30-48%。