專利名稱：一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及的是一種以紅柱石尾礦為主要原料的蜂窩陶瓷的制備方法，主要應用在RTO蓄熱式焚燒爐等裝置中作為蓄熱體，屬于環(huán)保節(jié)能和新材料領域。
背景技術(shù)：
紅柱石尾礦是紅柱石精礦分選作業(yè)的產(chǎn)物。每選取1噸的紅柱石精礦，就會產(chǎn)生9 12噸的紅柱石尾礦。在新疆、河南等地的紅柱石開采地，堆存了大量的紅柱石尾礦，占用了寶貴的土地資源，同時還產(chǎn)生大量粉塵，污染環(huán)境。人們試圖有效利用紅柱石尾礦，如發(fā)明專利《以紅柱石、硅線石、長石礦廢料為原料制備燒結(jié)磚的方法》(專利申請?zhí)?200910066353. 0)就是以紅柱石尾礦制備燒結(jié)磚。蜂窩陶瓷是一種功能性多孔材料，具有較高的比表面積和良好的物理化學穩(wěn)定性，在工業(yè)領域有廣泛用途。目前制造蜂窩陶瓷的原料主要是莫來石、堇青石和碳化硅等優(yōu)質(zhì)合成原料，使蜂窩陶瓷的生產(chǎn)成本和能耗較高。比如朱沛志的中國發(fā)明專利《莫來石質(zhì)蜂窩陶瓷載體》(CN1111093C)先要煅燒礬土，再以礬土熟料和高嶺土為主要原料，經(jīng) 1200°C 1450°C燒成莫來石蜂窩陶瓷；Kevin R. Brundage的美國專利《Production of Porous Mullite Bodies》(US 6, 254, 822B1)以合成的莫來石等為主要原料，經(jīng)1400°C 1550°C燒成多孔陶瓷；為了減少合成材料用量并提高蜂窩陶瓷性能，劉光文的中國發(fā)明專利《紅柱石蜂窩蓄熱體及制備方法》(CN101857447A)直接采用紅柱石精礦等為主要原料，經(jīng) 1350°C 1700°C燒成蜂窩陶瓷蓄熱體Jean-Andre Alar的美國專利《Ceramic Honeycomb Structures))(US2010/0300053A1)也是以紅柱石精礦等為主要原料，經(jīng)1450°C 1500°C溫度范圍內(nèi)燒成制得蜂窩陶瓷，但使用紅柱石精礦，生產(chǎn)成本也較高。此外，有學者利用鋁鉻渣等工業(yè)固廢制備蜂窩陶瓷，如潘國明的中國發(fā)明專利《用鋁鉻渣制成的蜂窩陶瓷原料及其制作蜂窩陶瓷的生產(chǎn)工藝》(CN101066881A)，以降低成本，保護環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，該方法具有成本低、環(huán)保的特點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料處理將紅柱石尾礦、頁巖和高溫熔劑分別用球磨機球磨IMi Mh，過 200 320目篩，得到紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉，備用；所述高溫熔劑為長石、霞石或鋰瓷石；2)配料按各原料所占質(zhì)量百分數(shù)為紅柱石尾礦粉60 80wt%、頁巖粉10 20wt%、高溫熔劑粉10 20wt%，選取紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉混合，得到混合料；混合料中再加入塑化劑，在捏合機中混合10 20min，得到可塑泥料；所述塑化劑由粘結(jié)劑、潤滑劑和水組成，粘結(jié)劑的加入量為混合料質(zhì)量的3 5wt%，潤滑劑的加入量為混合料質(zhì)量的3 5wt%，水的加入量為混合料質(zhì)量的14 16wt% ；3)練泥和陳腐將可塑泥料用真空練泥機練泥兩遍，得到泥段，泥段經(jīng)陳腐24h后使用；4)蜂窩體生坯制備將陳腐好的泥段投入立式擠出機，擠出蜂窩體生坯，擠出壓力為2 4MPa ；5)定型和干燥將擠出的蜂窩體生坯，放在微波爐中定型10 15min，然后放入紅外干燥箱中經(jīng)100 120°C干燥1 2h，得到干燥好的坯體；6)燒成將干燥好的坯體放入梭式窯或電窯內(nèi)經(jīng)1150 1300°C燒成16 Mh， 升溫速率為3°C /分鐘，得到蜂窩陶瓷蓄熱體(或稱紅柱石尾礦蜂窩陶瓷)。所述的紅柱石尾礦化學成分質(zhì)量百分數(shù)為氧化鋁10 20wt%、氧化硅60 70wt%、氧化鐵5 10wt%及小于10wt%的鉀、鈉、鎂和鈣。所述的粘結(jié)劑為羧甲基纖維素。所述的潤滑劑為桐油、菜油中的一種或二種任意比例混合物。所述的微波爐的功率為5kW，頻率為M50MHz 士 50MHz。本發(fā)明的有益效果是在蜂窩陶瓷蓄熱體的混合料中添加了 60 80wt%的紅柱石尾礦，一方面顯著降低了生產(chǎn)成本(與采用合成莫來石生產(chǎn)蜂窩陶瓷相比，生產(chǎn)成本降低了 50 60%，生產(chǎn)能耗減少了 40% )，另一方面，有助于解決紅柱石尾礦大量堆存產(chǎn)生的占用土地和污染環(huán)境的問題，具有環(huán)保的特點。本發(fā)明的紅柱石尾礦蜂窩陶瓷，主要用于 RTO蓄熱式焚燒爐裝置中，還可用于冶金工業(yè)加熱爐中作為蓄熱體以及過濾廢氣廢水的蜂窩陶瓷載體等，具有環(huán)保和節(jié)能意義。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1 一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，它包括如下步驟1)原料處理將紅柱石尾礦、頁巖和高溫熔劑分別用球磨機球磨16h，過200目篩， 得到紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉，備用；所述高溫熔劑為長石；2)配料按各原料所占質(zhì)量百分數(shù)為紅柱石尾礦粉60wt%、頁巖粉20wt%、高溫熔劑粉20wt%，選取紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉混合，得到混合料；混合料中再加入塑化劑，在捏合機中混合lOmin，得到可塑泥料；所述塑化劑由粘結(jié)劑、潤滑劑和水組成，粘結(jié)劑的加入量為混合料質(zhì)量的3wt%， 潤滑劑的加入量為混合料質(zhì)量的3wt%，水的加入量為混合料質(zhì)量的；所述的粘結(jié)劑為羧甲基纖維素；所述的潤滑劑為桐油；3)練泥和陳腐將可塑泥料用真空練泥機練泥兩遍，得到泥段，泥段經(jīng)陳腐24h后使用；4)蜂窩體生坯制備將陳腐好的泥段投入立式擠出機，擠出蜂窩體生坯，擠出壓力為2ΜΙ^;
5)定型和干燥將擠出的蜂窩體生坯，放在微波爐中定型lOmin，然后放入紅外干燥箱中經(jīng)100°C干燥lh，得到干燥好的坯體；6)燒成將干燥好的坯體放入梭式窯或電窯內(nèi)經(jīng)1150°C燒成16h，升溫速率為 3°C /分鐘，得到蜂窩陶瓷蓄熱體(或稱紅柱石尾礦蜂窩陶瓷)。所述的紅柱石尾礦化學成分質(zhì)量百分數(shù)為氧化鋁10 20wt%、氧化硅60 70wt%、氧化鐵5 10wt%及小于10wt%的鉀、鈉、鎂和鈣[鉀、鈉、鎂和鈣的總質(zhì)量小于 IOwt% (包含等于10wt% )，對鉀、鈉、鎂、鈣各具體量沒有要求]。經(jīng)測試，蜂窩陶瓷蓄熱體的抗壓強度為20 23MPa、真密度為2 2. 3g/cm3、使用溫度1100 1250°C，滿足RTO用蜂窩陶瓷的性能要求。本發(fā)明的蜂窩陶瓷蓄熱體可作為 RTO蓄熱式焚燒爐裝置中蓄熱材料。實施例2:一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，它包括如下步驟1)原料處理將紅柱石尾礦、頁巖和高溫熔劑分別用球磨機球磨20h，過250目篩， 得到紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉，備用；所述高溫熔劑為霞石；2)配料按各原料所占質(zhì)量百分數(shù)為紅柱石尾礦粉SOwt%、頁巖粉10wt%、高溫熔劑粉10wt%，選取紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉混合，得到混合料；混合料中再加入塑化劑，在捏合機中混合20min，得到可塑泥料；所述塑化劑由粘結(jié)劑、潤滑劑和水組成，粘結(jié)劑的加入量為混合料質(zhì)量的5wt%， 潤滑劑的加入量為混合料質(zhì)量的5wt%，水的加入量為混合料質(zhì)量的16wt% ；所述的粘結(jié)劑為羧甲基纖維素；所述的潤滑劑為菜油；3)練泥和陳腐將可塑泥料用真空練泥機練泥兩遍，得到泥段，泥段經(jīng)陳腐24h后使用；4)蜂窩體生坯制備將陳腐好的泥段投入立式擠出機，擠出蜂窩體生坯，擠出壓力為4MPa ；5)定型和干燥將擠出的蜂窩體生坯，放在微波爐中定型15min，然后放入紅外干燥箱中經(jīng)120°C干燥濁，得到干燥好的坯體；6)燒成將干燥好的坯體放入梭式窯或電窯內(nèi)經(jīng)1300°C燒成Mh，升溫速率為 3°C /分鐘，得到蜂窩陶瓷蓄熱體。經(jīng)測試，蜂窩陶瓷蓄熱體的抗壓強度為20 23MPa、真密度為2 2. 3g/cm3、使用溫度1100 1250°C，滿足RTO用蜂窩陶瓷的性能要求。本發(fā)明的蜂窩陶瓷蓄熱體可作為 RTO蓄熱式焚燒爐裝置中蓄熱材料。實施例3 一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，它包括如下步驟1)原料處理將紅柱石尾礦、頁巖和高溫熔劑分別用球磨機球磨Mh，過320目篩， 得到紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉，備用；所述高溫熔劑為鋰瓷石；2)配料按各原料所占質(zhì)量百分數(shù)為紅柱石尾礦粉70wt%、頁巖粉15wt%、高溫熔劑粉15wt%，選取紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉混合，得到混合料；混合料中再加入塑化劑，在捏合機中混合15min，得到可塑泥料；所述塑化劑由粘結(jié)劑、潤滑劑和水組成，粘結(jié)劑的加入量為混合料質(zhì)量的#t%，潤滑劑的加入量為混合料質(zhì)量的#t%，水的加入量為混合料質(zhì)量的15wt% ；所述的粘結(jié)劑為羧甲基纖維素；所述的潤滑劑為桐油和菜油，桐油和菜油的質(zhì)量各占1/2 ；3)練泥和陳腐將可塑泥料用真空練泥機練泥兩遍，得到泥段，泥段經(jīng)陳腐24h后使用；4)蜂窩體生坯制備將陳腐好的泥段投入立式擠出機，擠出蜂窩體生坯，擠出壓力為3ΜΙ^;5)定型和干燥將擠出的蜂窩體生坯，放在微波爐中定型12min，然后放入紅外干燥箱中經(jīng)110°c干燥1. 5h，得到干燥好的坯體；6)燒成將干燥好的坯體放入梭式窯或電窯內(nèi)經(jīng)1200°C燒成20h，升溫速率為 3°C /分鐘，得到蜂窩陶瓷蓄熱體。經(jīng)測試，蜂窩陶瓷蓄熱體的抗壓強度為20 23MPa、真密度為2 2. 3g/cm3、耐火度為1300°C，蓄熱量大，以150 X 150 X 300mm的標準件為例其單個熱容量> 4. OKJ/KAT， 通孔率為65%，幾何比表面積為825M7M3，孔密度為1600孔，能滿足RTO用蜂窩陶瓷的性能要求。本發(fā)明的蜂窩陶瓷蓄熱體可作為RTO蓄熱式焚燒爐裝置中蓄熱材料。
權(quán)利要求
1.一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料處理將紅柱石尾礦、頁巖和高溫熔劑分別用球磨機球磨 Mh，過200 320目篩，得到紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉，備用；所述高溫熔劑為長石、霞石或鋰瓷石；2)配料按各原料所占質(zhì)量百分數(shù)為紅柱石尾礦粉60 SOwt%、頁巖粉10 20wt%、高溫熔劑粉10 20wt%，選取紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉混合，得到混合料；混合料中再加入塑化劑，在捏合機中混合10 20min，得到可塑泥料；所述塑化劑由粘結(jié)劑、潤滑劑和水組成，粘結(jié)劑的加入量為混合料質(zhì)量的3 5wt%， 潤滑劑的加入量為混合料質(zhì)量的3 5wt%，水的加入量為混合料質(zhì)量的14 16wt% ；3)練泥和陳腐將可塑泥料用真空練泥機練泥兩遍，得到泥段，泥段經(jīng)陳腐24h后使用；4)蜂窩體生坯制備將陳腐好的泥段投入立式擠出機，擠出蜂窩體生坯，擠出壓力為 2 4MPa ；5)定型和干燥將擠出的蜂窩體生坯，放在微波爐中定型10 15min，然后放入紅外干燥箱中經(jīng)100 120°C干燥1 2h，得到干燥好的坯體；6)燒成將干燥好的坯體放入梭式窯或電窯內(nèi)經(jīng)1150 1300°C燒成16 Mh，升溫速率為3°C /min，得到蜂窩陶瓷蓄熱體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，其特征在于所述的紅柱石尾礦化學成分質(zhì)量百分數(shù)為氧化鋁10 20wt%、氧化硅60 70wt%、 氧化鐵5 10wt%及小于10wt%的鉀、鈉、鎂和鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為羧甲基纖維素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，其特征在于所述的潤滑劑為桐油、菜油中的一種或二種任意比例混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種以紅柱石尾礦為主要原料的蜂窩陶瓷的制備方法，主要應用在RTO蓄熱式焚燒爐等裝置中作為蓄熱體。一種利用紅柱石尾礦制備蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料處理將紅柱石尾礦、頁巖和高溫熔劑分別用球磨機球磨16h～24h，過200～320目篩；2)配料按各原料所占質(zhì)量百分數(shù)為紅柱石尾礦粉60～80wt％、頁巖粉10～20wt％、高溫熔劑粉10～20wt％，選取紅柱石尾礦粉、頁巖粉和高溫熔劑粉混合，得到混合料；混合料中再加入塑化劑，在捏合機中混合10～20min，得到可塑泥料；3)練泥和陳腐；4)蜂窩體生坯制備；5)定型和干燥；6)燒成，得到蜂窩陶瓷蓄熱體。該方法具有成本低、環(huán)保的特點。
文檔編號C04B35/66GK102249729SQ20111013633
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者冷光輝, 吳建鋒, 徐曉虹, 方斌正, 鄭勝利, 馬小虎 申請人:新疆寶安新能源礦業(yè)有限公司, 武漢理工大學