[发明专利]利用氧化硅基固体废弃物制备碳化硅基多孔陶瓷的方法

说明书

本发明属于二次资源高效综合利用及多孔陶瓷材料制备技术领域，具体涉及利用氧化硅基固体废弃物制备碳化硅基多孔陶瓷的方法。本发明的技术方案：首先，将氧化硅基固体废弃物进行预处理，除去杂质，其次，根据氧化硅基固体废弃物组分配比掺入还原剂；然后，以预处理后的氧化硅基固体废弃物为原料，加入粘结剂与造孔剂，将物料混均；最后，经干压成型，在保护气氛下高温烧结制得碳化硅基多孔陶瓷。该方法实现了氧化硅基固体废弃物的高附加值利用，减少其对环境造成的污染，有利于降低生产成本，而且该方法操作简单易行，便于工业化生产。

技术领域：

本发明属于二次资源高效综合利用及多孔陶瓷材料制备技术领域，涉及利用氧化硅基固体废弃物制备碳化硅基多孔陶瓷的方法。

背景技术：

随着科学技术的不断进步和社会经济的不断的发展，近年来工业得到了迅速的发展，然而，工业生产过程中产生的固体废弃物也日益增多，已经引起严重的储存和环境污染问题。因此，合理利用工业生产过程中产生的固废资源，变废为宝对全球经济的发展显得尤为重要。

与此同时，陶瓷生产行业的快速发展，对陶瓷原料的需求也是日益增多，陶瓷生产的主要原料粘土为此面临资源枯竭的困境。为此，寻找可替代粘土的陶瓷原料是陶瓷产业的重要研究方向。

其中，碳化硅基多孔陶瓷，可以应用于多种领域，如：冶金、化工、环境、能源等。以氧化硅基固体废弃物代替黏土作为陶瓷原料，既可以降低陶瓷原料的成本，制备出高性能碳化硅基多孔陶瓷，又可规模化高效利用大量的氧化硅基固体废弃物，解决了其堆放占用土地及污染环境的问题。

目前，碳化硅基多孔陶瓷的制备方法主要有颗粒堆积烧结法、直接发泡成型法和有机泡沫浸渍法等，但其对原料要求较高且限制制品的形状，而添加造孔剂法可有效避免这一缺陷，制备出气孔结构多样、形状复杂的碳化硅基多孔陶瓷。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供利用氧化硅基固体废弃物制备碳化硅基多孔陶瓷的方法。该方法实现了氧化硅基固体废弃物的高效综合利用；而且具有操作简单易行，便于工业化生产等优点。

利用氧化硅基固体废弃物制备碳化硅基多孔陶瓷的方法，按以下步骤进行：

步骤1：原料处理

将氧化硅基固体废弃物经高温煅烧与粉碎过筛处理，制得硅基熟料；

步骤2：干压成型

(1)按配比，硅基熟料：还原剂：粘结剂：造孔剂＝100:(5～60):(5～40):(5～60)，将物料混合均匀，球磨得混匀物料；

(2)将混匀物料干压成型，并干燥；

步骤3：高温烧结

将干燥后物料置于高温烧结设备中，于保护气氛下烧结并保温一定时间，制得碳化硅基多孔陶瓷，并对碳化硅基多孔陶瓷进行相关性能测试。

所述的步骤1中，所述的氧化硅基固体废弃物为粉煤灰、煤矸石、铁矿石尾矿或稻壳灰中的一种或几种，其主要成分是SiO₂和Al₂O₃。

所述的步骤1中，煅烧与粉碎过筛处理用于去除氧化硅基固体废弃物中的杂质。

所述的步骤1中，所述的煅烧炉为在无保护气氛下使用的箱式电阻丝炉、硅碳棒炉、硅钼棒炉或隧道窑中的一种。

所述的步骤1中，所述的粉碎过筛处理过程为：采用颚式破碎机粉碎处理，粉末经200目筛后，制得硅基熟料。

所述的步骤2(1)中，所述的还原剂碳粉为炭黑、优质煤或活性炭中的一种或多种。

所述的步骤2(1)中，所述的还原剂用量高于氧化硅基固体废弃物中SiO₂与还原剂反应消耗量的5％～20％。