一种利用电解锰渣制备的陶瓷及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，具体涉及一种利用电解锰渣制备的陶瓷及其制备方法。本发明利用电解锰渣制备的陶瓷，由以下重量份比原料制成：改性电解锰渣30?45份、高岭土25?45份、石英8?15份、高铝矾土10?20份、煤15?25份、糖渣10?20份、黑滑石25?30份、聚乙烯醇8?15份、交联聚丙烯酸树脂8?15份和水适量；还提供了利用电解锰渣制备陶瓷的制备方法。本发明在制备陶瓷前通过对电解锰渣进行改性，有效的避免电解锰渣在使用过程中放出氨气和释放金属离子的问题，物料可塑性高，本发明制备方法制备出来的陶瓷具有成品合格率高、透气性好、吸水率低的特点。
【专利说明】
一种利用电解锰渣制备的陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，具体涉及一种利用电解锰渣制备的陶瓷及其制备方法。
【【背景技术】】
[0002]电解锰渣是由以碳酸锰矿为主的菱锰矿，经过磨细后和硫酸反应得到硫酸锰溶液，提取金属锰后弱酸性工业废渣，具有颗粒粒度细小、含水率高达16 % —40 %、粘稠并极易成块等特点。金属锰是国民经济中重要的战略资源之一，我国是电解锰生产大国，但同时作为典型的湿法冶金的电解锰行业，在促进经济发展同时也带来如电解锰渣堆放和污染的严重的环境问题。一般采用电解提取金属锰法，每提取It电解金属锰所排放的酸浸废渣量约为8?9t。
[0003]锰渣化学成分复杂，除含Si02、Al203、Fe203等成分外，同时还含有氨氮、氟化物以及Mn、Cd、Cu、N1、Pb等金属成分，按照目前国家相关标准，锰渣为一般工业固体废弃物，这些化学成分再次使用前如果不进行金属成分固化处理，易释放出来造成二次污染。
[0004]我国不少学者也开展电解锰渣资源化利用的研究和应用。大多集中在有价元素回收、作为水泥生产中缓凝剂、高温烧制硫铝酸盐水泥、制备低等级胶凝材料和蒸压砖方面，电解锰渣消耗量小而水泥用量大，造成成本太高，很难推广应用;有的用来制造水泥，但是废渣耗用量不多，不能有效消耗掉电解锰行业产生的大量废渣。
[0005]目前利用电解锰渣制备陶瓷的报道很少，且没有根据电解锰渣本身特性进行处理，而是直接运用到原料中，这样易造成制备过程中氨气溢出、金属原子释放、其中铁元素可直接影响陶瓷成色、原料混合后成塑性差影响成品质量，同时对利用电解锰渣制备陶瓷的烧制过程研究少等问题。
【
【发明内容】
】
[0006]本发明的发明目的在于:针对目前利用电解锰渣制备陶瓷的报道很少，且没有根据电解锰渣本身特性进行处理，而是直接运用到原料中，这样易造成制备过程中氨气溢出、金属原子释放、其中铁元素可直接影响陶瓷成色、原料混合后成塑性差影响成品质量，同时对利用电解锰渣制备陶瓷的烧制过程研究少的问题。为解决上述问题，本发明目的在于提供一种利用电解锰渣制备的陶瓷，同时提供制备这种利用电解锰渣制备陶瓷的制备办法。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0008]—种利用电解锰渣制备的陶瓷，由以下重量份比原料制成:改性电解锰渣30-45份、高岭土25-45份、石英8-15份、高铝矾土 10-20份、煤15-25份、糖渣10-20份、黑滑石25-30份、聚乙烯醇8-15份、交联聚丙烯酸树脂8-15份和水适量。
[0009]进一步优化的一种利用电解锰渣制备的陶瓷，由以下重量份比原料制成:改性电解锰渣38份、高岭土 35份、石英12份、高铝矾土 15份、煤20份、糖渣15份、黑滑石28份、聚乙烯醇11份、交联聚丙烯酸树脂10份和水适量。
[0010]其中改性电解锰渣由以下份比的原料制成:电解锰渣70-80份、碳酸钡8-15份和氢氧化钠适量。
[0011 ]在本发明中，进一步说明，改性电解锰渣由以下步骤制得:
[0012]a.按重量份比，取电解锰渣、于105-110°C干燥至含水量低于5 %，再送至粉碎机粉碎成粒径不大于ΙΟΟμπι的粉沫，然后经密闭振动传送带送至搅拌器，在搅拌器中按固液比1:1-2加水、并不断搅拌，得到电解锰渣浆液；
[0013]b.取氢氧化钠、加入步骤a不断搅拌的电解锰渣浆液中，氢氧化钠的加入量以不产生明显气泡时停止加入，然后继续搅拌25-30min;按重量份比，取碳酸钡、边搅拌边加入上述浆液中，继续搅拌25-30min，接着静置l_2h后，除去水分、干燥，最终含水量不大于5 %，即得改性电解锰渣。
[0014]进一步优化的改性电解锰渣制备步骤a中所述的密闭振动传送带上电解锰渣粉沫厚度不大于5mm、密闭传送带四周设有为磁感强度1.5T的磁场、所述传送带长度大于6m。
[0015]如上述所述的一种利用电解锰渣制备陶瓷的制备方法，包括以下步骤:
[0016]a.按照重量份比，取改性电解锰渣、高岭土、石英、高铝矾土、煤、糖渣、黑滑石分别于105-115°C干燥至含水量低于5%，然后分别粉碎，电解锰渣、高岭土、废玻璃粉、石英、高招巩土和黑滑石的粒径最大不超过50μηι，煤和糖渣的粒径最大不超过65μηι，最后得改性电解锰渣粉、高岭土粉、废玻璃粉、石英粉、高铝矾土粉、煤粉、糖渣粉、黑滑石粉，备用；
[0017]b.按照重量份比，取聚乙烯醇、交联聚丙烯酸树脂，步骤a中改性电锰渣粉、高岭土粉、石英粉、高铝矾土粉、煤粉、糖渣粉、黑滑石粉，加水适量，将以上原料一起送入搅拌机，混合均匀后，继续搅拌5-6h，使水含量保持在15-20 %，最后闷料，得混合物料，备用；
[0018]c.取步骤b中混合物料，送入模具机，压制成型，再移入温度105-115°C、湿度55-65%的环境下，鼓风干燥12-24小时，得到陶瓷坯，备用；
[0019]d.将步骤c中陶瓷坯送入烧烤窑，先以温度以70°C/h的速率升温、然后于350-450摄氏度保持40-60min，接着以100°C/h的速率升温、并于1250-1350摄氏度保持2-3个小时，最后随炉冷却，即得。
[0020]进一步优化的一种利用电解锰渣制备陶瓷的制备方法，其中步骤b中所述闷料指用保鲜膜覆盖物料表面，密闭保持30-48h。
[0021 ]本发明技术方案效果如下:
[0022]1.本发明在利用电解锰渣前对其进行改性，通过将电解锰渣进行干燥、粉碎，经四周布有强磁场的振动传送带，可以将电解锰渣中铁除去，避免因为铁影响陶瓷白度和陶瓷炼制过程中表面形成黑点、熔洞、杂质等缺陷。下一步，通过添加氢氧代钠、碳酸钡除去铵根离子并可固化大部分金属元素，其中氢氧根与电解锰渣中的铵根离子产生氨气排出，有效避免制作过程中产生刺激性气体，损害仪器设备和影响员工身体健康;再通过添加碳酸钡，碳酸根与大部分金属离子生成碳酸盐沉淀、钡离子与硫酸生成硫酸钡沉淀，可以起到将金属离子固定的效果，有效避免陶瓷使用过程中释放金属离子而对环境和人体有害。
[0023]2.在利用电解锰渣制备陶瓷的过程中，原料的可塑性直接影响成品的好坏，可塑性差、制坯和烧制过程中陶瓷易发生破裂等质量问题，因而对原料的可塑性要求很高。本发明通过不断尝试，通过以下措施可以有效的提高物料的可塑性:通过加入黑滑石可以有效的增加物料间的流动性能，从而使各物料间混合更均匀，提高物料均一性和可塑性;第二，细磨原料可使物料中粘性质成分有足够数量分离出来，大大提高了整体原料的可塑性;第三，通过添加聚乙烯醇和交联聚丙烯酸树脂，作为混合原料的稳定剂和增粘剂，可以使物料可塑性和韧性显著提升；最后，原料中夹杂的空气会降低其可塑性能，使成型后的坯体起泡、分层和裂缝，本发明在将原料送入搅拌机，混合均匀后继续搅拌5-6h，可以有效将原料中混杂的空气挤出来，从而提高泥料的可塑性能;原料制好后，用保鲜膜覆盖表面进行闷料一段时间，保鲜膜覆盖可以防止水分蒸发、物料温度会升高2_3°C，这个温度更利于让物料间相互作用、互相渗透，达到更好韧性。
[0024]3.本发明通过加入煤粉、糖渣对复合物料进行改性，同时煤粉、糖渣烧制过程中容易碳化，使得陶瓷在烧结过程中产生丰富的气孔，可以提高陶瓷的保温隔热性能。
[0025]4.陶瓷经制坯机成型后，直接烧制容易产生变形、开裂等残次品，本发明通过先将陶瓷坯放入温度105-115°C、湿度55-65%的环境下，鼓风干燥12-24小时，可以先除去大部分表面水分和浅表水分，控制湿度避免温度突然变高表面水分蒸发过快结痂、从而影响里面水分散出，通过这样设置，陶瓷坯成品合格率显著提高。
[0026]5.本发明的原料中因为加入煤、糖渣进行改性，在高温烧制时碳化，可以形成无数非常细小、均匀的小气孔，可增加陶瓷透气性能。黑滑石粉体可用作防水油毡的撤铺原料，本发明中加入黑滑石，除增加物料间流动性外，随炉冷却过程中，当温度下降350_450°C左右时，通过喷淋30-45min的细水雾，因为温度太高喷洒会使陶瓷强烈遇冷脆性增加，而当温度下降350-450°C左右时喷淋细水雾，对陶瓷成品机械强度影响不大，同时可以加快冷却节约时间和经济成本;更为重要的是，此时喷洒细水雾，可以与陶瓷中的黑滑石发生化学和物理反应，在陶瓷表面形成一层细膜，可以减少陶瓷的吸水性，这样陶瓷可以达到透气但不吸水的特性。
[0027]6.本发明在烧制过程中，采用逐渐升温、分段烧制的方法。先采用缓慢的升温，当温度达到350-450Γ保持40-60min，因为刚开始烧制时，陶瓷内水分相当较多，缓慢升温可以避免陶瓷水分急剧丢失而产生开裂和不平整；350-450°C保持40-60min，此时煤、糖渣等可以在此温度逐渐燃烧、碳化，有利于小气孔的产生，同时煤粉、糖渣从内部燃烧，有利于陶瓷从内部产生温度利于烧制过程，其他化学成分也可在此温度产生化学反应;然后快速升温，于高温烧制成型。分段烧制相较于直接高温烧制，成品合格率和质量有提高。
[0028]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
[0029]本发明利用电解锰渣制备陶瓷，提供一种解决了电解锰渣堆积而造成环境污染的解决办法，同时提供一种利用电解锰渣制备陶瓷的制备方法。在制备陶瓷前通过过电解锰渣进行改性，有效的避免电解锰渣在使用过程中放出氨气和释放金属离子;通过各种措施，有效的提高了物料的可塑性;本发明制备方法制备出来的陶瓷成品合格率高、具有透气性好、吸水率低的特点。
【【具体实施方式】】
[0030]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0031]一、配方实施例
[0032]实施例1
[0033]一种利用电解锰渣制备的陶瓷，由以下重量份比原料制成:改性电解锰渣30份、高岭土 25份、石英8份、高铝矾土 20份、煤15份、糖渣10份、黑滑石25份、聚乙烯醇8份、交联聚丙烯酸树脂8份和水适量。
[0034]实施例2
[0035]一种利用电解锰渣制备的陶瓷，由以下重量份比原料制成:改性电解锰渣45份、高岭土 45份、石英15份、高铝矾土 10份、煤25份、糖渣20份、黑滑石30份、聚乙烯醇15份、交联聚丙烯酸树脂15份和水适量。
[0036]实施例3
[0037]一种利用电解锰渣制备的陶瓷，由以下重量份比原料制成:改性电解锰渣38份、高岭土 35份、石英12份、高铝矾土 15份、煤20份、糖渣15份、黑滑石28份、聚乙烯醇11份、交联聚丙烯酸树脂10份和水适量。
[0038]二、改性电解锰渣制备实施例
[0039]实施例4
[0040]改性电解锰渣由以下份比的原料制成:电解锰渣70份、碳酸钡8份和氢氧化钠适量。改性电解锰渣由以下步骤制得:
[0041 ] a.按重量份比，取电解锰渣、于105°C干燥至含水量低于5%，再送至粉碎机粉碎成粒径不大于ΙΟΟμπι的粉沫，然后经密闭振动传送带送至搅拌器，密闭振动传送带上电解锰渣粉沫厚度不大于5mm、密闭传送带四周设有为磁感强度1.5T的磁场、传送带长度6m。在搅拌器中按固液比1:1加水、并不断搅拌，得到电解锰渣浆液；
[0042]b.取氢氧化钠、加入步骤a不断搅拌的电解锰渣浆液中，氢氧化钠的加入量以不产生明显气泡时停止加入，然后继续搅拌25min;按重量份比，取碳酸钡、边搅拌边加入上述浆液中，继续搅拌25min，接着静置Ih后，除去水分、干燥，最终含水量不大于5%，即得改性电解猛渣。
[0043]实施例5
[0044]改性电解锰渣由以下份比的原料制成:电解锰渣80份、碳酸钡15份和氢氧化钠适量。改性电解锰渣由以下步骤制得:
[0045]a.按重量份比，取电解锰渣、于110°C干燥至含水量低于5%，再送至粉碎机粉碎成粒径不大于ΙΟΟμπι的粉沫，然后经密闭振动传送带送至搅拌器，密闭振动传送带上电解锰渣粉沫厚度不大于5mm、密闭传送带四周设有为磁感强度1.5T的磁场、传送带长度8m。在搅拌器中按固液比1:2加水、并不断搅拌，得到电解锰渣浆液；
[0046]b.取氢氧化钠、加入步骤a不断搅拌的电解锰渣浆液中，氢氧化钠的加入量以不产生明显气泡时停止加入，然后继续搅拌30min;按重量份比，取碳酸钡、边搅拌边加入上述浆液中，继续搅拌30min，接着静置2h后，除去水分、干燥，最终含水量不大于5%，即得改性电解猛渣。
[0047]三、电解锰渣制备陶瓷的制备方法实施例
[0048]实施例6
[0049]依据实施例1和实施例4的配方，一种利用电解锰渣制备陶瓷的制备方法，包括以下步骤:
[0050]a.按照重量份比，取改性电解锰渣、高岭土、石英、高铝矾土、煤、糖渣、黑滑石分别于105-115°C干燥至含水量低于5%，然后分别粉碎，电解锰渣、高岭土、废玻璃粉、石英、高招巩土和黑滑石的粒径最大不超过50μηι，煤和糖渣的粒径最大不超过65μηι，最后得改性电解锰渣粉、高岭土粉、废玻璃粉、石英粉、高铝矾土粉、煤粉、糖渣粉、黑滑石粉，备用；
[0051]b.按照重量份比，取聚乙烯醇、交联聚丙烯酸树脂，步骤a中改性电锰渣粉、高岭土粉、石英粉、高铝矾土粉、煤粉、糖渣粉、黑滑石粉，加水适量，将以上原料一起送入搅拌机，混合均匀后，继续搅拌5h，使水含量保持在15%，最后用保鲜膜覆盖物料表面，密闭保持30-48h，得混合物料，备用；
[0052]c.取步骤b中混合物料，送入模具机，压制成型，再移入温度105°C、湿度55%的环境下，鼓风干燥12小时，得到陶瓷坯，备用；
[0053]d.将步骤c中陶瓷坯送入烧烤窑，先以温度以70°C/h的速率升温、然后于350摄氏度保持60min，接着以100°C/h的速率升温、并于1250摄氏度保持3个小时，最后随炉冷却，SP得。
[0054]实施例7
[0055]依据实施例2和实施例5的配方，一种利用电解锰渣制备陶瓷的制备方法，包括以下步骤:
[0056]a.按照重量份比，取改性电解锰渣、高岭土、石英、高铝矾土、煤、糖渣、黑滑石分别于105°C干燥至含水量低于5%，然后分别粉碎，电解锰渣、高岭土、废玻璃粉、石英、高铝矾土和黑滑石的粒径最大不超过50μηι，煤和糖渣的粒径最大不超过65μηι，最后得改性电解猛渣粉、高岭土粉、废玻璃粉、石英粉、高铝矾土粉、煤粉、糖渣粉、黑滑石粉，备用；
[0057]b.按照重量份比，取聚乙烯醇、交联聚丙烯酸树脂，步骤a中改性电锰渣粉、高岭土粉、石英粉、高铝矾土粉、煤粉、糖渣粉、黑滑石粉，加水适量，将以上原料一起送入搅拌机，混合均匀后，继续搅拌5h，使水含量保持在15%，最后用保鲜膜覆盖物料表面，密闭保持30h，得混合物料，备用；
[0058]c.取步骤b中混合物料，送入模具机，压制成型，再移入温度115°C、湿度65%的环境下，鼓风干燥24小时，得到陶瓷坯，备用；
[0059]d.将步骤c中陶瓷坯送入烧烤窑，先以温度以70°C/h的速率升温、然后于450摄氏度保持40min，接着以100°C/h的速率升温、并于1350摄氏度保持2个小时，最后随炉冷却，SP得。
[0060]上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
【主权项】
1.一种利用电解锰渣制备的陶瓷，其特征在于，由以下重量份比原料制成:改性电解锰渣30-45份、高岭土25-45份、石英8-15份、高铝矾土 10-20份、煤15-25份、糖渣10-20份、黑滑石25-30份、聚乙烯醇8-15份、交联聚丙烯酸树脂8-15份和水适量。2.根据权利要求1所述的一种利用电解锰渣制备的陶瓷，其特征在于，由以下重量份比原料制成:改性电解锰渣38份、高岭土35份、石英12份、高铝矾土 15份、煤20份、糖渣15份、黑滑石28份、聚乙烯醇11份、交联聚丙烯酸树脂10份和水适量。3.根据权利要求1或2所述的一种利用电解锰渣制备的陶瓷，其特征在于，所述的改性电解锰渣由以下份比的原料制成:电解锰渣70-80份、碳酸钡8-15份和氢氧化钠适量。4.根据根据权利要求3所述的一种利用电解锰渣制备的陶瓷，其特征在于，所述的改性电解锰渣由以下步骤制得: a.按重量份比，取电解锰渣、于105-110°C干燥至含水量低于5%，再送至粉碎机粉碎成粒径不大于ΙΟΟμπι的粉沫，然后经密闭振动传送带送至搅拌器，在搅拌器中按固液比1:1-2加水、并不断搅拌，得到电解锰渣浆液； b.取氢氧化钠、加入步骤a不断搅拌的电解锰渣浆液中，氢氧化钠的加入量以不产生明显气泡时停止加入，然后继续搅拌25-30min;按重量份比，取碳酸钡、边搅拌边加入上述浆液中，继续搅拌25-30min，接着静置l-2h后，除去水分、干燥，最终含水量不大于5%，即得改性电解锰渣。5.根据根据权利要求4所述的一种利用电解锰渣制备的陶瓷，其特征在于，步骤a中所述的密闭振动传送带上电解锰渣粉沫厚度不大于5mm，密闭传送带四周设有为磁感强度1.5T的磁场;所述传送带长度大于6m。6.—种制备权利要求1利用电解锰渣制备陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: a.按照重量份比，取改性电解锰渣、高岭土、石英、高铝矾土、煤、糖渣、黑滑石分别于105-115°C干燥至含水量低于5%，然后分别粉碎，电解锰渣、高岭土、废玻璃粉、石英、高铝巩土和黑滑石的粒径最大不超过50μηι，煤和糖渣的粒径最大不超过65μηι，最后得改性电解锰渣粉、高岭土粉、废玻璃粉、石英粉、高铝矾土粉、煤粉、糖渣粉、黑滑石粉，备用； b.按照重量份比，取聚乙烯醇、交联聚丙烯酸树脂，步骤a中改性电锰渣粉、高岭土粉、石英粉、高铝矾土粉、煤粉、糖渣粉、黑滑石粉，加水适量，将以上原料一起送入搅拌机，混合均匀后，继续搅拌5_6h，使水含量保持在15-20%，最后闷料，得混合物料，备用； c.取步骤b中混合物料，送入模具机，压制成型，再移入温度105-115°C、湿度55-65%的环境下，鼓风干燥12-24小时，得到陶瓷坯，备用； d.将步骤c中陶瓷坯送入烧烤窑，先以温度以70°C/h的速率升温、然后于350-450摄氏度保持40-60min，接着以100°C/h的速率升温、并于1250-1350摄氏度保持2-3个小时，最后随炉冷却，即得。7.根据根据权利要求6所述的一种利用电解锰渣制备陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤b中所述闷料指用保鲜膜覆盖物料表面，密闭保持30-48h。
【文档编号】C04B33/32GK105948712SQ201610272924
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】覃永红
【申请人】广西南岜仔科技有限公司