[发明专利]以钛铁渣为主料的六铝酸钙-尖晶石多孔陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种以钛铁渣为主料的六铝酸钙‑尖晶石多孔陶瓷及其制备方法。其技术方案是：按活性氧化铝微粉∶天然菱镁矿的质量比为1∶(1～1.05)配料，于球磨机中球磨至粒度小于100μm，即得球磨粉料；按所述球磨粉料∶钛铁渣细粉的质量比为1∶(5～6)配料，置于球磨机中，外加所述球磨粉料与所述钛铁渣细粉之和的8～12wt％的聚乙二醇溶液，湿磨，再于110～200℃条件下干燥12～24小时，机压成型；然后将成型后的坯体置于马弗炉中，在空气气氛和1650～1750℃条件下保温3～5小时，冷却，制得以钛铁渣为主料的六铝酸钙‑尖晶石多孔陶瓷。本发明工艺简单、生产成本低和环境友好；所制备的六铝酸钙‑尖晶石多孔陶瓷具有使用稳定性好和材料强度高的特点。

技术领域

本发明属于六铝酸钙-尖晶石多孔陶瓷技术领域。具体涉及一种以钛铁渣为主料的六铝酸钙-尖晶石多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种经高温烧成，内部具有大量彼此连通或孤立气孔的陶瓷材料。六铝酸钙是一种具有熔点高、导热系数低、化学稳定性好等优异的性能的新型材料，六铝酸钙多孔陶瓷具有良好的储热应用前景。目前，六铝酸钙多孔陶瓷的制备方法主要有有机物烧失法、发泡法以及烧结法。

(1)有机物烧失法，如李胜等使用不同有机或含碳造孔剂制得六铝酸钙多孔陶瓷(李胜等.不同造孔剂对CA₆-MA多孔材料性能的影响[J].硅酸盐通报，2010，29(005):1021-1025.)，其制品的气孔率及气孔大小虽易于控制，但有机物在烧失过程中容易污染环境。

(2)发泡法，如“一种六铝酸钙泡沫陶瓷的制备方法”(ZL201410560494.9)专利技术，该技术用Al₂O₃粉末和纳米碳酸钙通过热发泡法制备六铝酸钙泡沫陶瓷，所制得的陶瓷生坯孔隙率高，且六铝酸钙片状晶粒在高温下难以烧结，导致所制得的六铝酸钙泡沫陶瓷强度不高，原料中使用高纯纳米碳酸钙也提高了生产成本，发泡剂中残留的杂质也容易对产品造成污染。

(3)烧结法，如“一种六铝酸钙多孔陶瓷的制备方法”(CN201811595141.7)专利技术，该技术以ρ-Al₂O₃和碳酸钙粉末为原料，利用ρ-Al₂O₃于水反应生成的凝胶提供网状气孔，该方法虽环保且产品气孔率高，但是烧结法制得的六铝酸钙强度较低，所得产品强度不高。

此外六铝酸钙多孔陶瓷还可以预合成六铝酸钙作为原料制备，但市场上的六铝酸钙依旧存在价格高昂、因烧结制备的六铝酸钙不够致密导致强度不高的缺点(刘新彧等.博耐特(Bonite)—一种新型的合成致密CA₆耐火原料[J].耐火材料，2006，40(1):60-64.)。

钛铁渣是铝热还原法生产钛铁合金产生的炉渣，由于钛铁合金生产中加入石灰作为造渣剂，该方法生产钛铁合金得到的钛铁渣为一种Ca(Al,Ti)₁₂O₁₉型固溶体，也被称为钛铝酸钙。其具有六铝酸钙型晶体结构且价格低廉，因其由熔融态冷却形成，相比烧结法制备的六铝酸钙密度更高，但是在其晶体结构中掺杂的三价Ti离子会因高温下氧化成四价钛离子从而破坏Ca(Al,Ti)₁₂O₁₉型固溶体的结构稳定，制约了将钛铁渣作为一种六铝酸钙源使用的发展。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、生产成本低和环境友好的以钛铁渣为主料的六铝酸钙-尖晶石多孔陶瓷的制备方法；用该方法制备的以钛铁渣为主料的六铝酸钙-尖晶石多孔陶瓷强度高、稳定性好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤1、按活性氧化铝微粉∶天然菱镁矿的质量比为1∶(1～1.05)，将所述活性氧化铝微粉和天然菱镁矿置于球磨机中，球磨至粒度小于100μm，即得球磨粉料。