一種采用電解錳渣合成鈣長石–頑輝石復(fù)合陶瓷的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及陶瓷材料【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種利用電解錳渣為主要原料來合成鈣長石–頑輝石復(fù)合陶瓷材料的配制與制備方法。本發(fā)明所使用的原料為電解錳渣、滑石、鋁礬土和石英，采用固相燒結(jié)法在1160～1180℃溫度下燒結(jié)出抗折強(qiáng)度優(yōu)良的陶瓷材料，本發(fā)明對電解錳渣的利用量大、用途廣泛、工藝簡單、無二次污染，具有能夠有效利用電解錳渣為原料而解決其環(huán)境污染和實(shí)現(xiàn)其回收再利用的優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)物是一種性能優(yōu)良的鈣長石–頑輝石復(fù)合陶瓷材料。
【專利說明】一種采用電解錳渣合成鈣長石-頑輝石復(fù)合陶瓷的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種采用電解錳渣合成鈣長石-頑輝石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，屬于工業(yè)固體廢渣綜合回收再利用技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前我國是世界上最大的電解錳生產(chǎn)國，電解錳產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的98%。我國的錳礦資源主要是以碳酸錳礦為主的菱錳礦，采用電解硫酸錳工藝來生產(chǎn)金屬錳，即以碳酸錳礦粉為原料，與硫酸進(jìn)行反應(yīng)而得到硫酸錳溶液，然后通過氧化、中和、凈化(包括粗濾、凈化、精濾)、電解及成品處理工序即得到電解金屬錳及其酸性濾渣。由于近年來對錳礦資源的濫采亂挖，造成了錳礦資源的日益降低，現(xiàn)每生產(chǎn)I噸金屬錳將會(huì)產(chǎn)生8~9噸的電解錳渣。由于缺乏有效的再利用手段，這些大量的電解錳渣主要以堆放或填埋的形式進(jìn)行處理，逐年堆放的工業(yè)錳渣已對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，主要表現(xiàn)為錳渣中含有的大量氨氮、硫酸鹽、重金屬離子如鎘、鉛、砷、銅、鋅和錳等對渣場附近大氣、地表/地下水源、土壤結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境等造成的污染與破壞，已成為制約我國電解錳產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的是主要原因。因此，如何解決電解錳渣的無害化處理和資源化利用已成了當(dāng)?shù)卣?、社?huì)和涉錳企業(yè)的一大難題。如果經(jīng)過一定的處理和其他混料添加，完全可以實(shí)現(xiàn)錳渣的有效回收與綜合資源化利用，從而減少對環(huán)境的污染，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。目前，人們對電解錳渣的回收與資源化利用開展了廣泛的研究，如從電解錳渣中提取金屬錳、用作水泥緩凝劑、制備陶瓷磚、制作蜂窩型煤燃料、生產(chǎn)錳肥、生產(chǎn)釉或微晶玻璃材料、用作建設(shè)材料或路基材料等。這些方法為電解錳渣的綜合利用開辟了新思路，但仍難以大規(guī)模推廣利用，因此必須尋求更多更新的電解錳渣綜合利用途徑。
[0003]鈣長石(CaAl2Si2O8)陶瓷以其介電常數(shù)低、密度小、熱膨脹系數(shù)低、熱導(dǎo)率低和抗熱震性能好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在冶金、機(jī)械制造、石油化工、電工電子、隔熱耐火材料等領(lǐng)域，尤其可用于制備低能耗、高性能的耐高溫材料和輕質(zhì)耐火隔熱材料。目前常采用添加造孔劑及發(fā)泡法等來制備鈣長石多孔陶瓷，但該產(chǎn)物的抗壓強(qiáng)度較低。以頑輝石(MgS13)為基體的陶瓷或玻璃材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和低損耗電性能，是一種理想的高頻低損耗高壓絕緣子和電阻器材料。頑輝石通常是利用高溫高壓下的固-固反應(yīng)生長而出，如氧化鎂(MgO)和二氧化硅(S12 )在1000 - 1500°C高溫和2 - 5 GPa高壓下就能合成頑輝石，或利用地質(zhì)聚合物技術(shù)從先驅(qū)體凝膠劑中也能合成頑輝石。
[0004]電解錳渣的主要化學(xué)成份測定如下:(各成份含量％)

【權(quán)利要求】
1.一種采用電解錳渣合成鈣長石-頑輝石復(fù)合陶瓷的制備方法，其特征是:以電解錳渣、滑石、鋁礬土和石英為原料，其中電解錳渣質(zhì)量份數(shù)為30~40份，滑石質(zhì)量份數(shù)為44~47份,招帆土質(zhì)量份數(shù)為11~13份,石英質(zhì)量份數(shù)為5~8份；將上述原料按比例混合均勻后添加微量的5% PVA粘結(jié)劑在模具中壓制成坯塊，在箱式節(jié)能電阻爐中采用固相燒結(jié)法燒結(jié)出鈣長石-頑輝石復(fù)合陶瓷產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電解錳渣合成鈣長石-頑輝石復(fù)合陶瓷的制備方法，其特征是:該制備方法包括以下步驟: (1)電解錳渣經(jīng)搗碎、烘干、球磨處理后獲得細(xì)度為40μπι的錳渣粉料，與細(xì)度為.44 μ m的滑石、細(xì)度為61 μ m的鋁礬土、細(xì)度為61 μ m的石英粉按30~40份、44~47份、.11~13份和5~8份的質(zhì)量份數(shù)混合，攪拌均勻形成混合物； (2)在混合物中加入微量的5%PVA粘結(jié)劑并混合均勻后，用鋼質(zhì)模具將混合物壓制成Φ 50mX 8 mm圓塊形和37mX6.5mX 6.5 mm長條形生還體； (3)將壓制生坯塊置于80°C的電熱恒溫箱中干燥3~4小時(shí)獲得干燥坯塊； (4)將干燥坯塊置于箱式節(jié)能電阻爐中在一定燒結(jié)溫度下燒結(jié)形成產(chǎn)品，燒結(jié)溫度為.1160~1180°C，燒結(jié)保溫時(shí)間為2小時(shí)，升溫速率為5°C /min,并在100°C、300°C、500°C、.700°C溫度下保溫30分鐘和在800°c、900°c、100(rc、110(rc溫度下保溫I小時(shí)； (5)待產(chǎn)品隨爐冷卻后取 出，并進(jìn)行相關(guān)性能的測試。
【文檔編號】C04B35/622GK104177072SQ201410399782
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】宋謀勝, 吳念, 曾沛源, 焦葉宏 申請人:銅仁學(xué)院