[发明专利]一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：包括：煤矸石的酸反应前处理、煤矸石的熔融前处理、加入柠檬酸和保护剂混合，搅拌至物料熔化并混合、干燥得到煤矸石粉料，过筛加入适量石蜡油、陈腐、注模成型、脱脂，低温煅烧，加压高温煅烧结制得多孔陶瓷，保护剂为柠檬酸钙多孔碳；本发明的有益效果是：利用原料固体颗粒和两种液相之间形成的毛细管力在素坯成型阶段完成造孔；利用煤矸石的氧化铝，利用柠檬酸原理，并创造性地添加了柠檬酸钙多孔碳和高压煅烧，对生成的熔融氯化铝保护，利用原料固体颗粒和两种液相之间形成的毛细管力完成造孔，充分利用了煤矸石的硅、铝氧化物采用一步法生成具有催化活性的多孔陶瓷。

技术领域：

本发明属于无机非金属材料技术领域，更具体地涉及一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法。

背景技术：

煤矸石是一种在煤形成过程中与煤伴生、共生的岩石，是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物。煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物，煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。随着科技的进步，人们越来越认识到煤矸石是可利用的资源。从构成化学成分上看，煤矸石一般以硅、铝氧化物为主要成分，另外含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、SO3、K2O、Na2O等，同时还含有一定量的有机质，含有碳、氢、氧、氮和硫等元素。

多孔陶瓷是一种新型功能陶瓷材料，它不仅具有普通陶瓷的耐高温、耐腐蚀、高的化学稳定性等，还有气孔率高、体积密度小、比表面积大等独特的物理表面特性，具有耐高温，高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀，良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率，使用寿命长、产品再生性能好等优点，可以适用于各种介质的精密过滤与分离、高压气体排气消音、气体分布及电解隔膜；

专利号为201510509450.8的国家发明专利公开了一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，采用多相系统中界面间的毛细管张力搭建骨架造孔，大大改善了多孔陶瓷烧结时高温排除造孔剂和有机模板造成的环境污染和孔特性改变的问题。但是该法煤矸石利用率较低，成品的多孔陶瓷功能性单一。

发明内容：

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法，能够有效的解决煤矸石利用率较低，成品的多孔陶瓷功能性单一的问题。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：利用煤矸石制备多孔陶瓷的方法：其特征在于：包括：

(1)煤矸石的酸反应前处理：

将煤矸石块压制成型并在电热炉(高温隧道窑)中煅烧，成品出窑时候经过急冷风快速冷却至室温，得到煅烧煤矸石熟料；将煅烧煤矸石熟料经过干法球磨，然后过180-200目筛，得到煤矸石熟料细粉；

在盐酸溶液中加入煤矸石熟料细粉，并于摄氏85-95℃恒温搅拌1-1.5h以进行酸浸，得到酸处理产物；其中，盐酸的质量浓度为7-20％，盐酸溶液与煤矸石熟料细粉的液固比为：5-25mL/g；

(2)煤矸石的熔融前处理：

将酸处理煤矸石的固液混合酸处理产物直接置于熔融炉中，先加热至40-80℃抽真空浓缩，至盐酸挥发完毕后，继续加热至185-195℃恒温搅拌2-2.5h以进行加热熔融；

缓慢降温至85-100℃，加入柠檬酸和保护剂混合，搅拌至物料熔化并混合，得到液体混合物，按质量百分比，柠檬酸添加量为煤矸石的2.5-10％；

将上述液体混合物在80-120℃，干燥的8-12h；得到煤矸石粉料；