一种用于炼钨的微孔陶瓷及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陶瓷及其制备方法与应用，具体涉及一种用于炼钨的微孔陶瓷及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]我国被国际矿业界称为“钨王国”，钨精矿产量和出口都居世界首位。我国钨工业大多以钨精矿或含钨物料为原料，采用湿法冶金工艺。现代湿法炼钨基本都采用下列工艺流程:研磨钨矿成粉、让钨矿粉与高浓度氢氧化钠于反应釜在高温高压下反应生成钨酸钠、过滤分离钨矿渣与钨酸钠、采用阴离子交换树脂提取钨酸根生成仲钨酸铵。由于目前的方法必须使用反应釜在高温高压下进行提取反应，反应液再冷却后过滤，热能利用率低，腐蚀严重，设备维护更新成本较高。
[0003]微孔陶瓷是一种硅酸盐制品，使用的原料为贫瘠黏土、废矿渣以及电厂粉煤灰、玻璃厂下脚料等，这将对保护环境、节约资源起到重要作用。且微孔陶瓷是一种功能型的结构陶瓷。微孔陶瓷具有吸附性、透气性、耐腐蚀性、环境相容性、生物相容性等，广泛应用于各种液体的过滤、气体的过滤及固定生物酶载体和生物适应性载体，尤其是在环境工程上得到了大量的应用，如工业用水、生活用水的处理、污水的净化等方面。
[0004]微孔陶瓷是一种微孔陶瓷材料的孔结构及开口孔隙率对于微孔陶瓷材料的应用，起了至关重要的影响。增加致孔剂的用量可以提高陶瓷的气孔率，但是会引起陶瓷强度下降，从而使的产品在烧制之后产生开裂的现象，废品率大大提升，此外，对于不同的原料配方，烧结的工艺也对于微孔陶瓷材料的最终产品性能起到关键的决定因素。
【发明内容】
[0005]本发明克服现有技术中的缺陷，提供一种用于炼钨的微孔陶瓷及其制备方法与应用。本发明提供一种用于炼钨的微孔陶瓷，通过独创的原料配方以及制备工艺特别是烧成热工制度，制备得到一种新型的微孔陶瓷。
[0006]本发明技术方案如下。
[0007]一种用于炼钨的微孔陶瓷的制备方法，包括如下步骤:
Cl)取微孔陶瓷配方成分，放入球磨罐中，密封球磨，得到球磨后的粉末；
(2)称取球磨后的粉末，加入混合溶液，搅拌成泥状，放入石膏模具挤压成型，取出备用；所述混合溶液为有机溶剂与水的混合溶液，有机溶剂在水中的体积百分比浓度为30%~50% ;所述有机溶剂为能与水混溶的醇类；
(3)将步骤(2)所得产品自然晾干，再放入烘箱中烘干，烘箱温度设定由50~60°C开始，每半个小时升高5~10°C，逐渐升至70~80°C恒温，得到烘干后的产品；
(4)用牛皮纸逐一紧包烘干后的产品；
(5)将牛皮纸包裹的烘干后的产品固定在碳化硅板上，放入高温电炉中按设定热工制度程序烧成，得到用于炼钨的微孔陶瓷。
[0008]上述方法中，所述密封球磨中，微孔陶瓷配方成分与研磨球的质量比为1:2~3 ;所述球磨时间为5~7 h。
[0009]上述方法中，步骤(2)中，所述醇类为异丙醇。
[0010]上述方法中，步骤(2)中，所述挤压成型为挤压成底部封闭的管型或者杯型。
[0011]上述方法中，步骤(3)中，所述自然晾干的时间为20_30h ;所述烘箱中烘干的时间为 20-30ho
[0012]上述方法中，步骤(5)中，所述热工制度程序包括如下几个阶段:
第一阶段:升温速率1.0-2.50C /min，目标温度180_220°C，停留时间0-60 min ；
第二阶段:升温速率1.5- 3.50C /min,目标温度550_650°C，停留时间0-60 min ； 第三阶段:升温速率1.0-3.0°C/min，目标温度830_850°C，停留时间20-40 min ； 第四阶段:升温速率3.0-4.0°C/min，目标温度1335_1350°C，停留时间20-40 min。
[0013]一种用于炼钨的微孔陶瓷，所述微孔陶瓷配方成分按照质量百分比计如下: 氧化铝39%-42%
纳长石19%-21%
石英12%-13%
活性炭8%-10%
碳酸钙6%-7%
米粉4%-6%
高粘羧甲基纤维素钠2%-5%。
[0014]优选地，所述微孔陶瓷的吸水率为35%~40% ;所述微孔陶瓷的孔径为30~60 Mm。
[0015]一种微孔陶瓷应用于湿法炼钨，包括如下步骤:
将钨矿样加入管状的微孔陶瓷中，同时以每克钨矿粉2毫摩尔的比例加入十二水磷酸钠(Na3PO4.12H20)抑制剂，将已经装好钨矿样和抑制剂的微孔陶瓷管放置于聚四氟乙烯的消解罐中，在消解罐和微孔陶瓷管中间加入4.0 M NaOH溶液，密闭消解罐，利用微波消解仪于15分钟内将聚四氟乙烯消解罐从常温升至135-150°C，保温停留15 min，稍加冷却，打开消解罐密闭盖，取出微孔陶瓷管，得到经过微孔陶瓷管过滤过的钨酸钠。所述钨酸钠提取率大于92%，再连续2次只加NaOH溶液不加抑制剂提取，提取率达到99%。
[0016]微孔陶瓷的性能与配方和制备方法密切相关，不同的原料配方对于制备过程的的烧结温度的要求也不一样，任何一个配方原料的改变，制备方法过程中的参数(特别是烧制温度)也随之改变，加之本发明需要制备得到具有一定孔径的微孔陶瓷，应用于湿法炼钨，因此对于制备过程中的制备工艺的要求更加严格，同时原料配方中的各个物质之间的配比也是一个重要的参数。
[0017]本发明中的制备方法，其中混合溶液的选择对于最终产品的成型以及性能，产品的孔径大小起着关键性的决定作用，本发明中的混合溶液中醇类的选择以及醇类的浓度对于产品的烧制成型，孔隙率，孔径大小都起着重要作用，发明人通过大量的验证，发现只有在本发明所述的浓度范围内，才能得到本发明所要的微孔陶瓷(吸水率在35%-40%)，若不在这个范围内，即使使用相同配方与制备方法，也得不到该产品。
[0018]本发明独创的烧结温度，即上述方法中提及的热工制度程序中四个阶段的作用不同，第一阶段主要目的是定型，第二阶段主要目标是通过燃烧有机物造孔，第三阶段主要作用是通过分解碳酸钙微调造孔，第四阶段是形成新矿物固体即微孔陶瓷。
[0019]与现有技术相比，本发明的优势在于:
本发明微孔陶瓷具有吸水率好，强度高的特点，本发明制备方法结合产品的配方，独创性地给出相应的烧制温度，该方法具有操作简单，制备过程中废品率低的特点。本发明利用微孔陶瓷材料用于湿法炼钨，省去反应釜和过滤、分离步骤，利用高效的微波加热技术，自动过滤、分离出钨酸钠，相对于现有技术具有效率高、成本低、节能环保的优点，适合工业化应用。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0021]实施例1
微孔陶瓷配方成分按照质量百分比计如下:氧化铝42% ;钠长石19% ;石英12% ;活性炭10% ;碳酸钙7% ;米粉6% ;高粘羧甲基纤维素钠4% ;配方的总质量为500g，各个组分的质量分别为:氧化销210g ;钠长石95g ;石英60g ;活性炭50g ;碳酸1? 35g ;米粉30g ;高粘羧甲基纤维素钠20g。
[0022]按照下列方法制备:
(1)取上述配方的成分，将其放入球磨罐中，按照配方物料:球质量比为1:2加入研磨球，密封球磨6 h，得到球磨好的粉末；
(2)将球磨好的粉末，加入水和异丙醇的混合溶液(有机溶剂在水中的体积百分比浓度为30%) 300mL混匀搅匀成泥状，放入石膏模具挤压成管型(底部封闭)，小心取出备用；
(3)让管型样自然晾干一天，再放入烘箱中烘干一天，烘箱温度设定由50°C开始，每半个小时升高5°C，逐渐升至70°C恒温；
(4)用牛皮纸紧包烘干后的管型样；
(5)将牛皮纸包裹的管型样固定在碳化硅板，放入高温电炉中按设定热工制度程序烧成微孔陶瓷。其中，微孔陶瓷的热工制度程序如下:
第一阶段:升温速率2.0°C/min，目标温度200°C，在目标温度停留时间为O min;第二阶段:升温速率2.5°C/min，目标温度600°C，在目标温度停留时间O min ;第三阶段:升温速率2.0°C/min，目标温度835°C，在目标温度停留时间30 min ;第四阶段:升温速率3.5°C/min，目标温度1350°C，在目标温度停留时间30 min。
[0023]通过测试，本实施例所得微孔陶瓷的吸水率为38%。
[0024]实施例2
微孔陶瓷配方成分按照质量百分比计如下:氧化铝39% ;钠长石20% ;石英13% ;活性炭10% ;碳酸钙7% ;米粉6% ;高粘羧甲基纤维素钠5% ;配方的总质量为500g ;各个组分的质量分别为:氧化销195g ;钠长石10g ;石英65g ;活性炭50g ;碳酸妈35g ;米粉30g ;高粘羧甲基纤维素钠25g。
[0025]按照下列方法制备:
(I)准确称量上述配方的成分，将其放入球磨罐中，按照配方物料:球质量比为1:3加入研磨球，密封球磨5 h，得到球磨好的粉末； (2)将球磨好的粉末，加入水和异丙醇的混合溶液(有机溶剂在水中的体积百分比浓度为50%) 300mL混匀搅匀成泥状，放入石膏模具挤压成杯型，小心取出备用；
(3)让管型或者杯型样自然晾干30h，再放入烘箱中烘干一天，烘箱温度设定由55°C开始，每半个小时升高7°C，逐渐升至7