一种陶瓷材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种陶瓷材料及其制备方法。该陶瓷材料主要由以下质量百分比的原料制成：赤泥40％～50％，铝矾土20％～30％，钾长石5％～10％，高岭土5％～10％，石英砂5％～10％。本发明的陶瓷材料以赤泥为主要原料制成，所得陶瓷材料硬度高，致密度好，生产成本低，不仅解决了铝矿业带来的环境污染、占地堆放问题，又能充分利用工业废料，变废为宝，经济效益和环保效益显著。
【专利说明】
-种陶瓷材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于陶瓷制备领域，具体设及一种陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 赤泥是^侣±矿为原料生产氧化侣过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，其铁 矿物含量较高，具有颗粒分散性好、比表面积大、在溶液中稳定性好等特点，在环境修复领 域具有广阔的应用前景。但是，赤泥中的氣化物、碱等污染物在浸泡和淋溶作用下会大量溶 出，污染地下水，影响生态环境和人体健康。
[0003] 我国是氧化侣生产大国，每生产1吨氧化侣，大约产生赤泥0.8~2.化。目前我国赤 泥综合利用率仅为4%，目前，我国赤泥累计堆存量至少达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占 用±地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。目前，赤泥综合利用仍属世界性难题，赤 泥的开发利用也就成了各个行业都在研究的课题。
[0004] CN102633528B公开了一种轻质多孔陶瓷及其制备方法，其中各组分的质量百分含 量为憐石膏17 %、赤泥9%、长石32%、高岭±26 %、黄砂16%，将各组分混合后，经成型和烧 结而成，成型的压力为3~5M化，烧结的溫度为1050°C~1200°C，该方法同时对憐石膏和赤 泥进行了重复利用；但所得陶瓷材料为多孔轻质陶瓷，应用范围受到限制，且所用原料中， 赤泥仅占9%;轻质多孔陶瓷的应用市场小、赤泥的使用量低致使赤泥资源并没有得到充分 的利用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种W赤泥为主要原料的陶瓷材料，从而解决现有技术中， W赤泥为原料制备的陶瓷，致密度和硬度低、赤泥的使用量少的问题。
[0006] 本发明的第二个目的是提供上述陶瓷材料的制备方法。
[0007] 为了实现W上目的，本发明所采用的技术方案是：
[000引一种陶瓷材料，主要由W下质量百分比的原料制成:赤泥40%~50%，侣抓±20% ~30%，钟长石5%~10%，高岭±5%~10%，石英砂5%~10%。
[0009] 优选的，主要由W下质量百分比的原料制成:赤泥50%，侣抓±20 %，钟长石10 %， 高岭±10%，石英砂10%。
[0010] W上原料中，赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂的质量百分比之和为100%，其 他原料为水。将水和赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂混合均匀，经成型和烧结，即可得 赤泥陶瓷。
[0011] 本发明提供的陶瓷材料，主要原材料为赤泥和侣抓±等工业废弃物，赤泥的用量 达到40%~50%，不仅节约了天然资源，降低了生产成本，而且有利于环境保护，实现了赤 泥的有效利用。所得陶瓷材料，致密度高、硬度高，较现有技术的多孔轻质陶瓷具有更好的 市场应用前景，对赤泥资源实现了更好的利用。
[0012] -种上述陶瓷材料的制备方法，包括:将赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂混 合后加水制成湿混料，成型，在1100~1250°c进行烧结，即得。
[0013] 所述混合为球磨混合，球磨混合的时间为5~化。球磨混合后物料的粒度为1.5~ 0.075mm。
[0014] 优选的，将球磨混合后的物料进行干燥，再加水制成湿混料。通过干燥使物料中的 湿分汽化逸出，从而利于物料进一步加工。所述湿混料的含水率为5%~10%。
[0015] 所述成型为压制成型，压制成型的压力为5~8MPa，保压时间为0.5~2min。
[0016] 所述烧结为常压烧结。优选的，W5~10°C/min的升溫速率升溫至1100~1250°C; 在1100~1250°C的烧结时间为1~化。本发明的烧结总时间为3~化，即从开始升溫至保溫 结束的总时间，经冷却即得陶瓷材料。
[0017] 本发明提供的陶瓷材料的制备方法，制备过程简单，生产成本低，烧结溫度低，烧 结周期短，所得陶瓷材料致密度高，硬度高达10.23~16.75MPa。该制备方法不仅解决了侣 矿业带来的环境污染、占地堆放问题，又能充分利用赤泥、侣抓±等工业废料，变废为宝，经 济效益显著和环保效益显著，对贯彻节能减排的基本国策，减少±地占用、保护环境具有重 要意义。
【附图说明】
[0018] 图1为实施例1的赤泥陶瓷常压烧结前后的实物图；
[0019] 图2为实施例2的赤泥陶瓷常压烧结前后的实物图；
[0020] 图3为实施例1中赤泥陶瓷常压烧结后的X射线衍射图；
[0021] 图4为实施例1中赤泥陶瓷常压烧结后的表面放大500倍SEM图；
[0022] 图5为实施例1中赤泥陶瓷常压烧结后的断面放大3000倍SEM图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0024] 实施例1
[0025] 本实施例的陶瓷材料，主要由W下质量百分比的原料制成：赤泥40%，侣抓± 30%，钟长石10%，高岭±10%，石英砂10%。
[0026] 本实施例的陶瓷材料的制备方法，包括W下步骤：
[0027] 1)将赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂按配比置于球磨机中混合化，混合后的 物料经鼓风干燥后得到干混料；
[00%] 2)向干混料中加水至含水率为5%，揽拌均匀，得到湿混料;采用上下面加压成型 的方法压片成型制成巧体;成型过程中，压力为8MPa，保压2min;
[0029] 3)将巧体放入常压烧结炉中，WlO°C/min升溫速率升溫至1250°C，在该溫度下保 溫化，冷却，即得。
[0030] 实施例2
[0031] 本实施例的陶瓷材料，主要由W下质量百分比的原料制成：赤泥40%，侣抓± 30%，钟长石10%，高岭±10%，石英砂10%。
[0032] 本实施例的陶瓷材料的制备方法，包括W下步骤：
[0033] 1)将赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂按配比置于球磨机中混合化，混合后的 物料经鼓风干燥后得到干混料；
[0034] 2)向干混料中加水至含水率为5%，揽拌均匀，得到湿混料;采用上下面加压成型 的方法压片成型制成巧体;成型过程中，压力为8MPa，保压2min;
[0035] 3)将巧体放入常压烧结炉中，WlO°C/min升溫速率升溫至1200°C，在该溫度下保 溫化，冷却，即得。
[0036] 实施例3
[0037] 本实施例的陶瓷材料，主要由W下质量百分比的原料制成：赤泥40%，侣抓± 30%，钟长石10%，高岭±10%，石英砂10%。
[0038] 本实施例的陶瓷材料的制备方法，包括W下步骤：
[0039] 1)将赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂按配比置于球磨机中混合化，混合后的 物料经鼓风干燥后得到干混料；
[0040] 2)向干混料中加水至含水率为5%，揽拌均匀，得到湿混料;采用上下面加压成型 的方法压片成型制成巧体;成型过程中，压力为8MPa，保压2min;
[0041 ] 3)将巧体放入常压烧结炉中，WlO°C/min升溫速率升溫至1240°C，在该溫度下保 溫化，冷却，即得。
[0042] 实施例4
[0043] 本实施例的陶瓷材料，主要由W下质量百分比的原料制成：赤泥50%，侣抓± 20%，钟长石10%，高岭±10%，石英砂10%。
[0044] 本实施例的陶瓷材料的制备方法，包括W下步骤：
[0045] 1)将赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂按配比置于球磨机中混合化，混合后的 物料经鼓风干燥后得到干混料；
[0046] 2)向干混料中加水至含水率为5%，揽拌均匀，得到湿混料;采用上下面加压成型 的方法压片成型制成巧体;成型过程中，压力为8MPa，保压2min;
[0047] 3)将巧体放入常压烧结炉中，WlO°C/min升溫速率升溫至llOOr，在该溫度下保 溫化，冷却，即得。
[004引实施例5
[0049] 本实施例的陶瓷材料，主要由W下质量百分比的原料制成：赤泥50%，侣抓± 20%，钟长石10%，高岭±10%，石英砂10%。
[0050] 本实施例的陶瓷材料的制备方法，包括W下步骤：
[0051] 1)将赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂按配比置于球磨机中混合化，混合后的 物料经鼓风干燥后得到干混料；
[0052] 2)向干混料中加水至含水率为5%，揽拌均匀，得到湿混料;采用上下面加压成型 的方法压片成型制成巧体;成型过程中，压力为8MPa，保压2min;
[0053] 3)将巧体放入常压烧结炉中，WlO°C/min升溫速率升溫至115(TC，在该溫度下保 溫化，冷却，即得。
[0054] 实施例6
[0055] 本实施例的陶瓷材料，主要由W下质量百分比的原料制成：赤泥50%，侣抓± 20%，钟长石10%，高岭±10%，石英砂10%。
[0056] 本实施例的陶瓷材料的制备方法，包括W下步骤：
[0057] 1)将赤泥、侣抓±、钟长石、高岭±、石英砂按配比置于球磨机中混合化，混合后的 物料经鼓风干燥后得到干混料；
[0058] 2)向干混料中加水至含水率为5%，揽拌均匀，得到湿混料;采用上下面加压成型 的方法压片成型制成巧体;成型过程中，压力为8MPa，保压2min;
[0059] 3)将巧体放入常压烧结炉中，WlO°C/min升溫速率升溫至115(TC，在该溫度下保 溫化，冷却，即得。
[0060] 试验例
[0061] 实施例1、实施例3的赤泥陶瓷烧结前后的实物图分别如图1、图2所示，由图1和图2 可W看出，烧结前后，赤泥陶瓷均匀收缩，表面均匀平整无裂纹。
[0062] 检测实施例1~6所得赤泥陶瓷的体积密度、收缩率和硬度，结果如表1所示。
[0063] 表1各实施例的赤泥陶瓷的性能检测结果
[0064]
[0065] 由表1的试验结果可知，本发明的陶瓷材料，硬度高、致密度好，烧结溫度低，具有 良好的市场应用前景。
[0066] 图3为实施例1的陶瓷材料和赤泥的X射线衍射图，由图3可W看出，实施例1制备的 陶瓷出现新的成分:巧长石、钢长石、侣娃酸巧、斜长石。
[0067] 图4、图5为实施例1的陶瓷材料的表面SEM图和断面SEM图，由图4和图5可W看出， 赤泥陶瓷表面和断面致密度好，无气孔，且陶瓷材料微观结构均匀，界面结合性好。
【主权项】
1. 一种陶瓷材料，其特征在于，主要由以下质量百分比的原料制成：赤泥40%~50%， 铝矾土20%~30%，钾长石5%~10%，高岭土5%~10%，石英砂5%~10%。2. 如权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，主要由以下质量百分比的原料制成：赤 泥50%，铝矾土20%，钾长石10%，高岭土 10%，石英砂10%。3. -种如权利要求1所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括:将赤泥、铝矾土、 钾长石、高岭土、石英砂混合后加水制成湿混料，成型，在11 〇〇~1250 °C进行烧结，即得。4. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合为球磨混合，球磨混合的时间 为5~6h。5. 如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将球磨混合后的物料进行鼓风干燥，再 加水制成湿混料。6. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，湿混料的含水率为5 %~10 %。7. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述成型为压制成型，压制成型的压力 为5~8MPa，保压时间为0.5~2min。8. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，以5~HTC/min的升温速率升温至1100 ~1250°C。9. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在1100~1250 °C的烧结时间为1~2h。
【文档编号】C04B33/132GK105948708SQ201610274964
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】张锐, 陈雷明, 樊磊, 张新月, 魏胜楠, 赵新, 郭晓琴, 李春光
【申请人】郑州航空工业管理学院