[发明专利]一种具有宽烧成范围的固废基陶瓷膜支撑体原料及固废基陶瓷膜支撑体

说明书

本发明公开了一种具有宽烧成范围的固废基陶瓷膜支撑体原料及固废基陶瓷膜支撑体。固废基陶瓷膜支撑体原料包含高铝固废原料、粘土和高温结合剂；所述高温结合剂由钾长石、白云石、碱式碳酸镁和硼砂组成。该原料的固废占比最高可达90％，能够实现对固废原料的资源化利用，降低成本，且其具有较宽的烧成温度，可实现在1170～1240℃内的烧成，且烧结性能均一性好，可以获得收缩率差值≤1％，强度保持在30～40MPa，气孔率为35～40％的固废基陶瓷膜支撑体。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷膜支撑体原料，特别涉及一种具有宽烧成范围的固废基陶瓷膜支撑体原料，还涉及该原料烧结成型的固废基陶瓷膜支撑体，属于陶瓷材料技术领域。

背景技术

目前，现有技术公开的陶瓷平板膜的制备方法很多，但是主要原料多为氧化铝，例如中国专利(CN108246119A)公开了一种用于污水处理的陶瓷平板膜及其制备方法，其主要原料为α-氧化铝、氧化钛、氧化硅粉粒，其烧结温度达到1350℃；中国专利(CN109851328A)公开了一种高性能陶瓷平板膜支撑体的制备工艺，其使用氧化铝粉比例高达60～80％，而烧结温度达到了1200～1500℃，由于现有的工艺中基本上都是使用纯商品化氧化铝来制备陶瓷平板膜，一方面是氧化铝本身价格高，导致原料成本高，另一方面是以氧化铝烧成陶瓷平板膜需要的烧成温度高，导致烧成成本高，正是由于现有陶瓷平板膜有原料成本高及烧成能耗高等不足，所以产品价格高，市场竞争力不足，迫切需要解决相关问题。

研究表明多数工业固废原料中含有大量的活性硅(铝)氧四面体、丰富的金属氧化物等有用组分，应用于制备陶瓷平板膜可实现固废资源高效利用，大幅度降低产品生产成本。但固废原料中物质组成复杂，不同物相熔融温度不同，在物料烧结过程中，各组分产生液相的温度点不同，会造成样品在某一温度范围出现性能突变，性能合格区间的烧结温度范围较窄，在工业生产中不易控制产品均一性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种固废基陶瓷膜支撑体原料，该原料固废占比高，最高可达90％，能够实现对固废原料的资源化利用，降低成本，且其具有较宽的烧成温度，可实现在1170～1240℃内的烧成，且烧结性能均一性好，可以获得收缩率差值≤1％，强度保持在30～40MPa，气孔率为35～40％的固废基陶瓷膜支撑体。

本发明的第二个目的是在于提供一种固废基陶瓷膜支撑体，由上述原料烧结而成的固废基陶瓷膜支撑体性能均一性好，收缩率差值≤1％，强度保持在30～40MPa，气孔率为35～40％，与传统的而氧化铝原料制备的陶瓷膜支撑体性能相近，而成本大幅度降低，具有绝对的市场竞争优势。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种具有宽烧成范围的固废基陶瓷膜支撑体原料，其包含高铝固废原料、粘土和高温结合剂；所述高温结合剂由钾长石、白云石、碱式碳酸镁和硼砂组成。

本发明技术方案的固废基陶瓷膜支撑体原料关键在于采用高铝固废原料的同时配合使用了特殊的高温粘合剂。采用高铝固废原料基于其铝硅含量较高，物相组成相对简单，加之含铝组分可以用作阻碍剂以防止液相过度迁移，这也可以有效地减少支撑体的烧结收缩，同时较高的硅铝比，使得烧结过程中产生莫来石相，莫来石相具有极好的抗高温蠕变性和高温强度，在烧结过程中起到钉扎作用，可阻碍了颗粒之间的物质扩散速度，从而降低了烧结收缩率，另外，莫来石的膨胀反应也会抵消了部分烧结收缩，从而可以使得烧成温度范围扩大。在此基础上，配合使用了特殊的高温结合剂，可以进一步改善烧结效果，扩大烧结温度范围，其中，钾长石具有较高的高温熔体粘度，同时白云石的加入可使组分进入低共熔区间，降低物料烧结温度，而碱式碳酸镁则可配合含钙物相增加液相粘度，两种高熔体粘度液相的加入，使得样品随着烧成温度逐步升高，玻璃相高温粘度变化不大，且粘度下降速度慢，其玻璃相高温抗变形的能力较强，有助于扩大烧成范围，另外，还引入了少量硼砂，其熔融温度仅有800℃，可降低骨料各组分熔融温度，促使骨料中物相提前产生，不会在目标烧结区间突然产生大量液相以影响性能，改善烧结稳定性。