一种循环硫化床粉煤灰陶瓷及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷及其制备方法，本发明的粉煤灰多孔陶瓷的原料由循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂和粘结剂组成。各原料所占的质量百分比例是30～70％，30～70％，5～30％和0.1～1％。激发剂是偏硅酸钠和NaOH的混合物，与循环硫化床粉煤灰、造孔剂和粘结剂混合球磨，干压成型，在800-1100℃烧结1-10小时得到多孔陶瓷。
【专利说明】一种循环硫化床粉煤灰陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种循环硫化床粉煤灰陶瓷及其制备方法。
技术背景
[0002]粉煤灰是火力发电厂的主要固体废弃物和副产品，也是我国当前排放量最大的工业废渣之一。据统计，我国2010至2013年的粉煤灰年排放量从4.8亿吨增长到5.32亿吨。大量的粉煤灰堆放占用了我国大量土地资源，也造成了严重的环境污染。
[0003]循环硫化床燃烧技术是一种新型燃煤技术，燃烧过程中加入大量的脱硫剂，由于其在800?900°C中温运行，所以热效率较高，污染排放较少，同时有脱硫脱硝的作用。近年来，我国建设了大量的循环硫化床电厂，相应的每年也会产生数百万吨至上亿吨的循环硫化床粉煤灰。不同于煤粉炉粉煤灰，循环流化床粉煤灰通常在800?900°C下产生，具有低活性，高比表面，高氧化钙含量，高硫含量等特点。
[0004]当前，循环硫化床粉煤灰主要用于电厂脱硫剂、水泥混凝土掺合料、轻质建材等。由于其燃烧温度低、S1、A1活性相对较高，而且灰中含有大量的石英和莫来石晶相。粉煤灰中的莫来石，可以免去烧制前期形成晶核所要求体系的自由能，大大降低的烧结能耗和时间。因此，循环硫化床粉煤灰很适合低温烧结，废弃物资源二次利用，变废为宝，制备陶瓷产品，从经济和环保角度都有重大意义。
【发明内容】
[0005]为了提高循环硫化床粉煤灰的利用率和利用范围，本发明提供了一种制备工艺简单，性能稳定，烧结的循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷及其制备方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明的多孔陶瓷材料的原料，包括循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂、粘结剂。
[0008]所述碱性激发剂包括Na2Si03.9H20和NaOH，所述造孔剂是石墨、碳粉或淀粉中的一种或多种；所述粘结剂是含1?3wt.%甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素，聚乙烯醇中的一种或多种的水溶液。
[0009]本发明的多孔陶瓷材料包括以下质量配比的原料:
[0010]循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂和粘结剂所占的质量百分比例分别是30?70%，30 ?70%，5 ?30%和 0.1 ?1% ;
[0011]所述循环硫化床粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求,A1203质量含量> 20wt.% ；
[0012]所述激发剂:包括Na2Si03.9H20和NaOH，均为工业级；
[0013]所述造孔剂:石墨、碳粉或淀粉中的一种或多种,粒径在5?100 μ m ;
[0014]所述粘结剂:含1?3wt.%甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素，聚乙烯醇中的一种或多种的水溶液。
[0015]制得的多孔陶瓷材料中，Si02与A1203的摩尔比为:2.5?4.5，Na20与A1203的摩尔比为:0.5?2。
[0016]6、一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程:
[0017]将循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂和粘结剂混合球磨30_60min ；
[0018]将所述混合料干压成型，干压强度为100?200MPa ；
[0019]干压成型后，将坯体放入烘箱中，在80?120°C下烘干1?4h，
[0020]烘干坯体在800-1100°C下烧结l-10h，得到所述的多孔陶瓷材料。
[0021]本发明制备工艺简单，性能优良、稳定，中温烧结，成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本发明一实施例给出的多孔陶瓷材料的物相分析图
【具体实施方式】
[0024]本发明一实施例给出了一种多孔陶瓷材料，包括循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷材料，主要由以下原料制成:循环硫化床粉煤灰为主的硅铝质粉体原料、激发剂、造孔剂和粘结剂等，其中激发剂由％Si03.9H20和NaOH组成。造孔剂是石墨、碳粉或淀粉中的一种或多种。粘结剂是含1?3wt.%甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素，聚乙烯醇中的一种或多种的水溶液。各种原料的配比分别为:
[0025]循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂和粘结剂所占的质量百分比例分别是30?70%，30 ?70%，5 ?30%和 0.1 ?1% ;
[0026]所述循环硫化床粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求,A1203质量含量> 20wt.% ；
[0027]所述激发剂:包括Na2Si03.9H20和NaOH，均为工业级；
[0028]所述造孔剂:石墨、碳粉或淀粉中的一种或多种,粒径在5?100 μ m ;
[0029]制得的多孔陶瓷材料中，Si02与A1203的摩尔比为:2.5?4.5，Na20与A1203的摩尔比为:0.5?2。
[0030]本发明实施例给出了上述多孔陶瓷材料的制备方法，包括:
[0031]1)将循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂和粘结剂混合球磨30_60min，可以球磨30、40、50、60min等,直至球磨均勻；
[0032]2)将所述混合料干压成型，干压强度为100?200MPa，可以是100、150、200MPa ；
[0033]3)干压成型后，将坯体放入烘箱中，在80?120°C下烘干1?4h，可以是80、90、100、110、120°C，烘干时间可以是 l、2、3、4h ；
[0034]4)烘干坯体在800-1100°C下烧结l_10h，可以是800、900、1000、1100°C，保温时间可以是l、3、5、7、10h，得到所述的多孔陶瓷材料。
[0035]实施例一:
[0036]称取循环硫化床粉煤灰300g，淀粉 58g，Na2Si03.9H20120g, Na0H40g 和 3wt.%聚乙烯醇溶液4.6g，充分混合球磨60min ;将混合料装入模具，lOOMPa下干压成型。
[0037]坯体在烘箱内，80°C烘干3h，再放入马弗炉中空气气氛下烧结。首先l°Cmin升温至200°C保温lh，再以1.5°C min升温至400°C保温lh，再以2°C /min升温至900°C保温6h，再以2V /min降温至400°C，随炉冷却至室温，出炉，质检，即制得循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0038]实施例二:
[0039]称取循环硫化床粉煤灰300g，煤粉94g，Na2Si03.9H20380g, Na0H5g和2wt.%甲基纤维素溶液6.8g，充分混合球磨60min ;将混合料装入模具，150MPa下干压成型。
[0040]坯体在烘箱内，90°C烘干2h，再放入马弗炉中空气气氛下烧结。首先1°C /min升温至200°C保温lh，再以1.5°C /min升温至400°C保温lh，再以2V /min升温至1000°C保温4h，再以2V /min降温至400°C，随炉冷却至室温，出炉，质检，即制得循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0041]实施例三:
[0042]称取循环硫化床粉煤灰300g，石墨150g，Na2Si03.9H20 460g和3wt.%羟丙基纤维素6g，充分混合球磨40min ;将混合料装入模具，200MPa下干压成型。
[0043]坯体在烘箱内，100°C烘干lh，再放入马弗炉中空气气氛下烧结。首先1°C/min升温至200°C保温lh，再以1.5°C /min升温至400°C保温lh，再以2V /min升温至1100°C保温3h，再以2V /min降温至400°C，随炉冷却至室温，出炉，质检，即制得循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0044]实施例四:
[0045]称取循环硫化床粉煤灰300g，煤粉 87g，Na2Si03.9H20 290g, NaOH lOg 和 lwt.%羧甲基纤维素3g，充分混合球磨30min ;将混合料装入模具，200MPa下干压成型。
[0046]坯体在烘箱内，110°C烘干lh，再放入马弗炉中空气气氛下烧结。首先1°C/min升温至200°C保温lh，再以1.5°C /min升温至400°C保温lh，再以2V /min升温至1000°C保温3h，再以2V /min降温至400°C，随炉冷却至室温，出炉，质检，即制得循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0047]实施例五:
[0048]称取循环硫化床粉煤灰300g，淀粉120g，Na2Si03.9H20 690g和3wt.%羧甲基纤维素10g，充分混合球磨60min ;将混合料装入模具，150MPa下干压成型。
[0049]坯体在烘箱内，90°C烘干3h，再放入马弗炉中空气气氛下烧结。首先1°C /min升温至200°C保温lh，再以1.5°C /min升温至400°C保温lh，再以2°C /min升温至800°C保温8h，再以2V /min降温至400°C，随炉冷却至室温，出炉，质检，即制得循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0050]本发明的多孔陶瓷材料以循环硫化床粉煤灰为主要原料，结合激发剂和造孔剂，应用先进的化学激发与造孔制备而成，制作工艺简单、性能可靠，稳定性好。产品可用作防火材料、保温材料、隔音材料、绝热材料等。
[0051]以上所述，仅为本发明优化的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的。
【权利要求】
1.一种循环硫化床粉煤灰多孔陶瓷，其特征在于，所述多孔陶瓷材料包括循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂和粘结剂。
2.根据权利要求1所述的多孔陶瓷材料，其特征在于，所述碱性激发剂包括Na2S13.9H20和NaOH，所述造孔剂是石墨、碳粉或淀粉中的一种或多种；所述粘结剂是含I?3wt.%甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素，聚乙烯醇中的一种或多种的水溶液。
3.根据权利要求2所述的多孔陶瓷材料，其特征在于，所述多孔陶瓷的原材料包括以下质量配比的原料: 循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂和粘结剂所占的质量百分比例分别是30?70%，30 ?70%，5 ?30%和 0.1 ?1% ; 所述循环硫化床粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求,Al2O3质量含量> 20wt.% ； 所述激发剂:包括Na2S13.9H20和NaOH，均为工业级； 所述造孔剂:石墨、碳粉或淀粉中的一种或多种，粒径在5?100 μ m ; 所述粘结剂:含I?3wt.%甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素，聚乙烯醇中的一种或多种的水溶液。 制得的多孔陶瓷材料中，S12与Al2O3的摩尔比为:2.5?4.5，Na2O与Al2O3的摩尔比为:0.5?2。
4.一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程: 将循环硫化床粉煤灰、激发剂、造孔剂和粘结剂混合球磨30-60min ； 将所述混合料干压成型，干压强度为100?200MPa ； 干压成型后，将坯体放入烘箱中，在80?120°C下烘干I?4h， 烘干坯体在800-1100°C下烧结Ι-lOh，得到所述的多孔陶瓷材料。
【文档编号】C04B38/06GK104291853SQ201410475138
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】刘泽, 秦俊峰, 徐元义, 王小双 申请人:中国矿业大学(北京)