专利名称：泡沫陶瓷球粒的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔陶瓷的制备方法。
泡沫陶瓷球粒是指外形呈球状，内部为多孔结构，但气孔在三维空间任意分布，排列无方向性的一类多孔陶瓷。它具有耐高温、耐腐蚀、抗热震性好、孔径分布均匀、使用寿命长等优良性能，在金属冶炼、化工、水处理、环境保护、食品饮料、建筑节能、生物化学、电子工业等许多领域得到广泛应用。
目前泡沫陶瓷的微孔结构的形成方法有多种，主要的方法有(1)自然形成法利用原材料本身的气孔或原材料在烧成过程中的烧失形成多孔结构；(2)颗粒堆积法以基料的自身堆积产生自然气孔，并以原料的颗粒级配调整气孔率的大小，该方法可制得气孔率达75％的泡沫陶瓷；(3)机械搅拌法当陶瓷泥浆的粘度达到一定程度时，通过机械强制搅拌，使之产生泡沫，固化后经烧结制成泡沫陶瓷；(4)燃烬物法在陶瓷泥料中加入锯末、沥青等可燃组分，加热并使可燃物燃烧挥发，形成多孔结构；(5)水挥发法在陶瓷坯体加热过程中，由于水分挥发而形成多孔结构；(6)腐蚀法通过化学腐蚀，除去陶瓷坯体中的部分物相，进而形成多孔结构；(7)前驱体法将预先制备好的前驱体浸入陶瓷浆料中，使浆料充分浸润并均匀附着于前驱体的网丝上，经干燥烧制而成；(8)溶胶-凝胶法利用胶体凝胶化过程中胶体粒子的堆积及热处理过程而形成多孔结构，可用于制备微孔泡沫陶瓷。但目前已有的泡沫陶瓷制备技术所制得的泡沫陶瓷球粒；其表面粗糙，含有大量的开口气孔和贯通气孔，在做为过滤介质对水，油等液体进行过滤时，常因表面气孔吸附悬浮物而影响过滤效果，并导致泡沫陶瓷球不能被冲洗干净和再生利用。
本发明的目的在于提供一种泡沫陶瓷球粒的制备方法。这种陶瓷球粒质轻多孔，表面有一定糙度，但气孔相互封闭独立，可用做过滤介质，并可经反冲洗后反复使用。
本发明是通过下述方式实现的。
这种泡沫陶瓷球粒的制备方法，是以熔融温度不同的两种物料及成孔剂、粘结剂为主要原料，并采用下述步骤进行的(1)配料步骤将平板玻璃废渣、电厂粉煤灰、膨润土矿分别破碎至粒度小于60μm后，按下列配方(按质量百分比计)之一进行配合，搅拌使之混合均匀，制成陶瓷泥料配方一碎玻璃粉 小于60μm60-75％粉煤灰粉 小于60μm10-20％炭黑 小于40μm0.1-0.6％羧甲基纤维素溶液 10-15％配方二碎玻璃粉 小于60μm60-75％膨润土粉 小于60μm10-17％轻质碳酸钙粉 小于50μm1-2％羧甲基纤维素溶液 10-15％
(2)造粒步骤将所述陶瓷泥料用80-150目标准筛筛分，取筛下泥料做为成核泥料，置于混合搅拌机内，并按质量份数比为1∶1的比例加入膨润土微粉(粒度小于10-15μm)，边旋转边搅拌，使成核泥料的颗粒表面均匀粘附一层膨润土微粉，制成泥球；(3)干燥步骤将所述泥球于100℃烘干2小时；(4)煅烧步骤将干燥后的泥球置于高温窑炉内，加热至880℃煅烧20-30分钟，自然冷却；(5)研磨步骤将煅烧后的泥球置于自磨机内，加入适量自来水进行研磨，除去球粒表面未烧结的膨润土粉，即为本发明所述泡沫陶瓷球粒。
本发明所述的膨润土微粉也可采用粉煤灰、硅灰石微粉等熔融温度高于900℃的微粉替代。
本发明中，从原料的制备、配料、搅拌混合、烧成到研磨等各个步骤都是采用通用设备进行的。
下面以实施例进一步详细说明本发明。
实施例1以平板玻璃废渣、粉煤灰和膨润土为主要原料，以炭黑为成孔剂，以羧甲基纤维素溶液为粘结剂，按下述步骤进行(1)配料步骤将平板玻璃废渣、电厂粉煤灰、膨润土矿分别破碎至粒度小于60μm后，按下列质量百分比进行配合，搅拌使之混合均匀，制成陶瓷泥料碎玻璃粉小于60μm65％粉煤灰粉小于60μm19.7％炭黑小于40μm0.3％羧甲基纤维素溶液 15％(2)造粒步骤将所述陶瓷泥料用100目标准筛筛分，取筛下泥料做为成核泥料，置于混合搅拌机内，并按质量份数比为1∶1的比例加入膨润土微粉(粒度小于15μm)，边旋转边搅拌，使成核泥料的颗粒表面均匀粘附一层膨润土微粉，制成泥球；(3)干燥步骤将所述泥球于100℃烘干2小时；(4)煅烧步骤将干燥后的泥球置于高温窑炉内，加热至880℃煅烧25分钟，自然冷却；(5)研磨步骤将煅烧后的泥球置于自磨机内，加入适量自来水进行研磨，除去球粒表面未烧结的膨润土粉，即为本发明所述泡沫陶瓷球粒。
实施实例2以熔融温度相对较高的膨润土粉和熔融温度相对较低的平板玻璃废渣为主要原料，以轻质碳酸钙为成孔剂，以羧甲基纤维素为粘结剂，按下述步骤进行(1)配料步骤将平板玻璃废渣，膨润土矿分别破碎至粒度小于60μm后，按下列质量百分比进行配合，搅拌使之混合均匀，制成陶瓷泥料碎玻璃粉 小于60μm70％膨润土粉 小于60μm13.3％轻质碳酸钙粉 小于50μm1.7％羧甲基纤维素溶液 15％(2)造粒步骤将所述陶瓷泥料用80目标准筛筛分，取筛下泥料做为成核泥料，置于混合搅拌机内，并按质量份数比为1∶1的比例加入硅灰石微粉(粒度小于10μm)，边旋转边搅拌，使成核泥料的颗粒表面均匀粘附一层硅灰石微粉。制成泥球；(3)干燥步骤将所述泥球于100℃烘干2小时；(4)煅烧步骤将干燥后的泥球置于高温窑炉内，加热至870℃煅烧30分钟，自然冷却；(5)研磨步骤将煅烧后的泥球置于自磨机内，加入适量自来水进行研磨，除去球粒表面未烧结的硅灰石粉，即为本发明所述泡沫陶瓷球粒。
按上述实施实例制得的泡沫陶瓷球粒，质轻多孔，堆积密度为0.45-0.55g/cm3。因颗粒玻化程度高，其外形近球状，表面有一定粗糙度，但气孔封闭，孔径通常小于0.5mm。经水过滤试验，能有效地阻挡水体中的悬浮物，并可经反洗后反复使用。
本发明提供了一种泡沫陶瓷的制备方法。该方法充分利用了工业固体废弃物，原料来源广泛，工艺流程简便、生产成本低，易于实施推广。所得产物可用于水处理、化工、环境保护、食品饮料、建筑节能、生物化学等领域的过滤介质。
权利要求
1.一种泡沫陶瓷球粒的制备方法，其特征在于这种泡沫陶瓷球粒的制备是采用下述步骤进行的(1)配料步骤将平板玻璃废渣、电厂粉煤灰、膨润土矿分别破碎至粒度小于60μm后，按下列配方(按质量百分比计)之一进行配合，搅拌使之混合均匀，制成陶瓷泥料配方一碎玻璃粉 小于60μm60-75％粉煤灰粉 小于60μm10-20％炭黑 小于40μm0.1-0.6％羧甲基纤维素溶液 10-15％配方二碎玻璃粉 小于60μm60-75％膨润土粉 小于60μm10-17％轻质碳酸钙粉 小于50μm1-2％羧甲基纤维素溶液 10-15％(2)造粒步骤将所述陶瓷泥料用80-150目标准筛筛分，取筛下泥料做为成核泥料，置于混合搅拌机内，并按质量份数比为1∶1的比例加入膨润土微粉(粒度小于10-15μm)，边旋转边搅拌，使成核泥料的颗粒表面均匀粘附一层膨润土微粉，制成泥球；(3)干燥步骤将所述泥球于100℃烘干2小时；(4)煅烧步骤将干燥后的泥球置于高温窑炉内，加热至880℃煅烧20-30分钟，自然冷却；(5)研磨步骤将煅烧后的泥球置于自磨机内，加入适量自来水进行研磨，除去球粒表面未烧结的膨润土粉，即为本发明所述泡沫陶瓷球粒。
2.根据权利要求1所述的泡沫陶瓷球粒的制备方法，其特征在于所述的膨润土微粉也可采用粉煤灰、硅灰石微粉等熔融温度高于900℃的微粉替代。
全文摘要
本发明涉及一种多孔陶瓷的制备方法。这种方法是以玻璃废渣、粉煤灰、膨润土等熔融温度不同的物料及成孔剂、粘结剂为主要原料,通过配料、旋转造粒、干燥、煅烧、自磨等步骤制成的。采用这种方法制备的陶瓷球粒,质轻多孔,表面气孔封闭独立,即能有效地阻挡液体中的悬浮物,也可经反洗后反复使用。可用于水处理、化工、环境保护、食品饮料、建筑节能、生物化学等领域的过滤介质。该方法充分利用工业固体废弃物,原料来源广泛,工艺流程简便、生产成本低,易于实施推广。
文档编号C04B38/00GK1285335SQ0012469
公开日2001年2月28日 申请日期2000年9月29日 优先权日2000年9月29日
发明者刘刚, 李博文, 兰晓溪, 张昂, 李建保, 付丽英, 刘广海 申请人:唐山陶瓷集团有限公司, 清华大学