本发明属于陶瓷加工制造
技术领域：
，具体涉及一种利用粉煤渣生产高档陶瓷的制备工艺。
背景技术：
：粉煤渣，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤渣是燃煤电厂排出的主要固体废物。其矿物组成较为复杂。目前，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤渣排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。随着建筑陶瓷工业的飞速发展，优质陶瓷原料日益贫乏，为了降低成本，提高产品的世界竞争力。陶瓷工作者着手研究用来源丰富的工业废渣粉煤渣代替原配方中的部分天然矿物原料。对节约能源和改善环境起到了重要的作用。大部分粉煤渣中所含化学成分主要有二氧化硅（sio2）、氧化铝（al2o3）、三氧化二铁（fe2o3）、氧化镁（mgo）、氧化钾（k2o）、氧化钠（na2o）、氧化钙（cao）、硫化铁（fe2s3）等，与建筑陶瓷坯体的组成非常相似，将其应用到建筑陶瓷的生产中，既降低了天然矿物原料的消耗，降低了成本，又实现了固体废弃物的利用，是一项非常有意义的研究工作。目前，对于粉煤渣在建筑陶瓷中应用主要集中在利用粉煤渣制备陶瓷墙地砖和混凝土，如中国专利cn109053045a公开了一种碱激发粉煤灰矿渣压电地砖及其制备方法。将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后搅拌，获得灰体混合物，经过振动除泡、压制成型、密封养护、表面处理、和极化处理后，再与电路板连接，制得所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖。中国专利cn108484118a公开了一种高抗压强度混凝土地砖制备方法，包括如下步骤：将造纸污泥、碳纳米管复合物混合均匀，陈化放置，接着加入花生壳粉、高炉渣、河砂、膨胀珍珠岩、粉煤灰、椰壳炭搅拌，堆放陈化，自然阴干，鼓风干燥，然后烧结，冷却得到高抗压强度混凝土地砖。将粉煤渣用于高档陶瓷的应用较少，其制备工艺亟待开发。技术实现要素：为解决现有技术的不足，本发明提供了一种利用粉煤渣生产高档陶瓷的制备工艺。不仅可以有效节能降耗、有效利用粉煤渣，还可以生产一种釉面光滑、尺寸规整、热稳定性好、机械强度大的高档陶瓷。本发明利用粉煤渣生产的高档陶瓷由以下重量份数的组分制备而成：粉煤渣25~35份；锂瓷石10~20份；铝钒土5~8份；高岭土8~12份；钼酸铵1~5份；去离子水6~10份；氧化石墨烯水溶液5~10份；alcl3·6h2o无机盐2~3份；乙醇7~14份；硅树脂乙醇溶液20~30份。优选的，其中所述的氧化石墨烯水溶液浓度为3~10wt％；优选的，其中所述的硅树脂乙醇溶液浓度为8~18wt%；优选的，其中所述的硅树脂为甲基硅树脂。为了实现本发明目的，本发明采用以下技术路线来实现：1）前处理：25~35份粉煤渣、10~20份锂瓷石、5~8份铝钒土、8~12份高岭土、1~5份钼酸铵放入可调式摇摆行星球磨机干法球磨20~35min，过320-350目筛，得到粉煤渣混合物粉末；2）氧化石墨烯改性：将上述粉煤渣混合物粉末和6~10份的去离子水加入混料罐，加入总质量0.5~1.0wt％的硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，于50~65℃下搅拌2~3h，过滤，干燥至恒质量，得到的粉末加入5~10份3~10wt％的氧化石墨烯水溶液中，加热至45-55℃搅拌0.5~1h后，过滤，得到氧化石墨烯改性的原料粉末；3）制备凝胶：将2~3份alcl3·6h2o无机盐溶于7~14份乙醇，搅拌得到铝溶胶，再加入20~30份8~18wt%硅树脂乙醇溶液，静置后形成凝胶，所述的硅树脂为甲基硅树脂；4）制备先驱体：将步骤2）中制备的氧化石墨烯改性粉末加入到步骤3）中制备的凝胶中，搅拌均匀后，加热到150~200℃，充分干燥后得到先驱体；5）高温成型：利用先驱体转化法将上步骤得到的先驱体成型后在氮气气氛下进行高温裂解，高温裂解的温度为1180~1200℃，高温裂解的时间为60~90min，裂解完成后得到本发明利用粉煤渣生产的高档陶瓷。本发明的有益效果1.本发明利用粉煤渣生产高档陶瓷的制备工艺制备方法简单，操作方便；2.在本发明粉煤渣添加量以及工艺条件下，粉煤渣中存在的细小莫来石晶体可以在烧结过程中与玻璃相紧紧包裹，从而使本发明陶瓷具有较高的强度。3.利用本发明制备的高档陶瓷成本低廉，耐高温性能好。利用无机铝盐掺杂，可引入更多的al，提高陶瓷的服役温度。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例1：一种利用粉煤渣生产高档陶瓷的制备工艺，包括以下步骤：1）前处理：25重量份粉煤渣、10重量份数锂瓷石、5重量份数铝钒土、8重量份数高岭土、1重量份数钼酸铵放入可调式摇摆行星球磨机干法球磨20min，过320目筛，得到粉煤渣混合物粉末；2）氧化石墨烯改性：将上述粉煤渣混合物粉末和6重量份数的去离子水加入混料罐，加入总质量0.50wt％的硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，于50℃下搅拌2h，过滤，干燥至恒质量，得到的粉末加入3wt％的氧化石墨烯水溶液中，加热至45℃搅拌0.5h后，过滤，得到氧化石墨烯改性的原料粉末；3）制备凝胶：将alcl3·6h2o无机盐溶于乙醇，搅拌得到铝溶胶，再加入8~18wt%硅树脂乙醇溶液，alcl3·6h2o与硅树脂的质量比为1：10，静置后形成凝胶，所述的硅树脂为甲基硅树脂；4）制备先驱体：将步骤2）中制备的氧化石墨烯改性粉末加入到步骤3）中制备的凝胶中，搅拌均匀后，加热到150℃，充分干燥后得到先驱体；5）高温成型：利用先驱体转化法将上步骤得到的先驱体成型后在氮气气氛下进行高温裂解，高温裂解的温度为1180~1200℃，高温裂解的时间为60min，裂解完成后得到本发明利用粉煤渣生产的高档陶瓷。实施例2：一种利用粉煤渣生产高档陶瓷的制备工艺，包括以下步骤：1）前处理：30重量份粉煤渣、15重量份数锂瓷石、6.5重量份数铝钒土、10重量份数高岭土、3重量份数钼酸铵放入可调式摇摆行星球磨机干法球磨30min，过340目筛，得到粉煤渣混合物粉末；2）氧化石墨烯改性：将上述粉煤渣混合物粉末和8重量份数的去离子水加入混料罐，加入总质量0.85wt％的硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，于60℃下搅拌2.5h，过滤，干燥至恒质量，得到的粉末加入8wt％的氧化石墨烯水溶液中，加热至50℃搅拌0.5h后，过滤，得到氧化石墨烯改性的原料粉末；3）制备凝胶：将alcl3·6h2o无机盐溶于乙醇，搅拌得到铝溶胶，再加入13wt%硅树脂乙醇溶液，alcl3·6h2o与硅树脂的质量比为2：10，静置后形成凝胶，所述的硅树脂为甲基硅树脂；4）制备先驱体：将步骤2）中制备的氧化石墨烯改性粉末加入到步骤3）中制备的凝胶中，搅拌均匀后，加热到180℃，充分干燥后得到先驱体；5）高温成型：利用先驱体转化法将上步骤得到的先驱体成型后在氮气气氛下进行高温裂解，高温裂解的温度为1180~1200℃，高温裂解的时间为90min，裂解完成后得到本发明利用粉煤渣生产的高档陶瓷。实施例3：一种利用粉煤渣生产高档陶瓷的制备工艺，包括以下步骤：1）前处理：35重量份粉煤渣、20重量份数锂瓷石、8重量份数铝钒土、12重量份数高岭土、5重量份数钼酸铵放入可调式摇摆行星球磨机干法球磨35min，过350目筛，得到粉煤渣混合物粉末；2）氧化石墨烯改性粉末：将上述粉煤渣混合物粉末和10重量份数的去离子水加入混料罐，加入总质量1.0wt％的硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，于65℃下搅拌3h，过滤，干燥至恒质量，得到的粉末加入10wt％的氧化石墨烯水溶液中，加热至55℃搅拌1h后，过滤，得到氧化石墨烯改性的原料粉末；3）制备凝胶：将alcl3·6h2o无机盐溶于乙醇，搅拌得到铝溶胶，再加入8~18wt%硅树脂乙醇溶液，alcl3·6h2o与硅树脂的质量比为2：10，静置后形成凝胶，所述的硅树脂为甲基硅树脂；4）制备先驱体：将步骤2）中制备的氧化石墨烯改性粉末加入到步骤3）中制备的凝胶中，搅拌均匀后，加热到200℃，充分干燥后得到先驱体；5）高温成型：利用先驱体转化法将上步骤得到的先驱体成型后在氮气气氛下进行高温裂解，高温裂解的温度为1180~1200℃，高温裂解的时间为90min，裂解完成后得到本发明利用粉煤渣生产的高档陶瓷。对比例1仅不添加硅树脂乙醇溶液，其他同实施例1。对比例2仅不用锂瓷石，其他同实施例1。结果对照：分别对上述实施例1～3和对比例1～2制备的高档陶瓷进行抗折强度、吸水率、收缩率的性能测试：抗折强度的测定：采用tsz-6000型数显陶瓷砖抗折试验机对试样抗折强度进行测试，测试按照gb/t3810.4-2016《陶瓷砖试验方法》第4部分：断裂模数和破坏强度的测定要求进行，抗折强度r计算公式如下：r=3fl/2bh2；其中，r为抗折强度，mpa；f为试样断裂时的最大载荷，n；l、b和h分别代表支点距离、试样宽度和试样断裂面最小厚度，mm。坯体吸水率的测试：采用真空法测定进行吸水率的测试，分别测定干燥试样质量m0和水饱和试样质量m1，并利用以下公式进行计算吸水率：w=（m1-m0）/m0×100%；其中，w为吸水率，%；m0为干燥试样质量，g；m1为水饱和试样质量，g。线收缩率的测量：烧结试样的收缩率ls计算公式为：ls=(l1-l2)/l1×100%其中，l1和l2分别代表烧结前和烧结后试样的长度，mm。测试性能指标如下表：实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2收缩率,%2.33.27.27.68.9强度4850493537吸水率,%0.110.120.120.180.20检测结果表明：在本发明的配方和工艺条件下，所得到的陶瓷抗折强度高，收缩率低，吸水率低。当不加硅树脂乙醇溶液时，抗折性能有所下降，见对比例1。不加锂瓷石时，收缩率和吸水率升高，见对比例2。综上所述，本发明的利用粉煤渣生产的高档陶瓷力学性能以及稳定持久性，机械强度高，使用寿命长。当前第1页12