一種以秸稈為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以秸桿為成孔劑制備孔梯度多孔陶 瓷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技和工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，能源、資源、三廢治理等問(wèn)題更加受到人們重視。 尤其是能源材料等高技術(shù)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對(duì)液、固分離技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)提出更高的要 求，高分離精度、高運(yùn)行效率的微孔過(guò)濾技術(shù)及微孔過(guò)濾材料愈來(lái)愈引起人們的重視。多孔 陶瓷由于具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性等特性，已廣泛應(yīng)用于熱氣體和熔融 金屬的過(guò)濾、分離等領(lǐng)域以及作為催化劑載體。目前，多孔陶瓷在各種工業(yè)領(lǐng)域中作為過(guò)濾 材料在減少環(huán)境污染等方面起到了很重要的作用。隨著多孔陶瓷制備方法和技術(shù)的不斷提 高，其孔徑由毫米級(jí)向埃米級(jí)發(fā)展，氣孔率在20 %~85 %，氣孔孔徑由均勻化到具有一定梯 度。
[0003 ]所謂梯度材料就是在材料的制備過(guò)程中，選擇幾種不同性質(zhì)的材料，連續(xù)地控制 材料的微觀要素(包括組成、結(jié)構(gòu)和空隙在內(nèi)的形態(tài)與結(jié)合方式等），使界面的成分和組織 呈連續(xù)變化，因而材料內(nèi)部的熱應(yīng)力大為緩和，使其成為可在高溫環(huán)境下應(yīng)用的新型耐熱 材料?？滋荻榷嗫滋沾捎捎诰哂袃?yōu)良的物化性能，而且其中的孔呈梯度連續(xù)變化，所以特別 適用于溫度高、具有腐蝕性等流體中含有多種粒度的微細(xì)粒子的分離。與傳統(tǒng)過(guò)濾材料相 比，該制品過(guò)濾阻力低，分離效率高，不易引起堵塞，且反洗效果好?？滋荻榷嗫滋沾蛇^(guò)濾過(guò) 程為流體中含有微粒子時(shí)，使這些流體通過(guò)具有孔梯度的多孔體，其所含微粒即被多孔體 一層一層地過(guò)濾：比多孔體微孔孔徑大的微粒被直接阻擋于多孔體的表面，而比表面孔徑 小的微粒進(jìn)入多孔體內(nèi)部后遇到比它小的孔徑時(shí)，再次被阻擋在孔外，從而使得流體充分 地被澄清過(guò)濾。
[0004] 傳統(tǒng)上制備多孔陶瓷所用的成孔劑有煤粉、淀粉等原料。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸桿資 源十分豐富，分布廣、種類(lèi)多且產(chǎn)量巨大，長(zhǎng)期得不到有效利用。我國(guó)不同地區(qū)農(nóng)作物秸桿 年產(chǎn)量如表1所示，目前僅主要的農(nóng)作物秸桿就有近20種而且產(chǎn)量巨大。1999年我國(guó)農(nóng)作物 秸桿資源總量約6.4億噸，到2010年已達(dá)7.26億噸。每年起碼會(huì)有7億噸的秸桿被浪費(fèi)，相當(dāng) 于損失了3.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(如果將1億噸露地燃燒的秸桿用于發(fā)電，可建500個(gè)25MW的小型電 站，相當(dāng)于一個(gè)"三峽"的發(fā)電量，年替代4350萬(wàn)噸標(biāo)煤和減排9000萬(wàn)噸二氧化碳）。將資源 豐富的秸桿資源開(kāi)發(fā)成新成孔劑原料并加以利用迫在眉睫。
[0005] 表1我國(guó)不同地區(qū)農(nóng)作物猜桿年產(chǎn)量(萬(wàn)t)
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有孔梯度多孔陶瓷材料生產(chǎn)成本較高、農(nóng)作物秸桿利用 率低的問(wèn)題，提供一種以秸桿為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法。采用該法制備的孔梯 度多孔陶瓷繼承了秸桿一系列的優(yōu)點(diǎn)，包括成本低、強(qiáng)度高、不變形、不起殼、抗老化，可釘、 可鋸、可創(chuàng)、可鉆、握釘力強(qiáng)、可加工性能好、無(wú)污染、無(wú)放射性、防火、防水、極佳的環(huán)保性。
[0008] 一種以秸桿為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法，其特征在于:將高嶺土、工業(yè)氧 化鋁、滑石制成混合粉體并等分成N份;將等分好的混合粉體與N種不同粒徑的秸桿粉按一 定比例混合均勻，一種粒徑的秸桿粉對(duì)應(yīng)一等份混合粉體;最后壓制成坯、干燥、燒成，其中 N> 3〇
[0009] 優(yōu)選的，所述高嶺土、工業(yè)氧化鋁、滑石、秸桿粉的總重量份數(shù)比為45-48:13-16: 36-42:12-48〇
[0010]優(yōu)選的，所述混合粉體由一定比例的高嶺土、工業(yè)氧化鋁、滑石與水混合，經(jīng)攪拌、 干燥、過(guò)篩后得到。
[0011] 更優(yōu)選的，攪拌時(shí)間至少為4h，干燥溫度為105°C，干燥時(shí)間為12h，篩網(wǎng)為200目。 [0012]優(yōu)選的，N=3時(shí)，不同粒徑的秸桿粉由秸桿經(jīng)烘干、磨碎后分別過(guò)80目、150目、200 目的篩網(wǎng)制得。
[0013] 優(yōu)選的，壓制成坯時(shí)的壓力為30KN，坯體干燥溫度為105°C，干燥時(shí)間為12h。
[0014] 優(yōu)選的，燒成制度為從室溫逐步升溫至1200°C，其中室溫至105°C升溫速率為6°C/ min，105°C_300°C 升溫速率為 10°(：/11^11，300°(：-700°(：升溫速率為3°(：/1^11，700°(：-800°(：升 溫速率為 6°(：/11^11，800°(：-1100°(：升溫速率為15°(：/1^11，1100°(：-1200°(：升溫速率為3°(：/ min，分別在300°C、400°C、500°C、600°C、700°C、1100°C 以及1200°C保溫30min。
[0015] 本發(fā)明開(kāi)發(fā)出了農(nóng)作物秸桿利用的新途徑，提高秸桿利用率的同時(shí)能減輕環(huán)境污 染，并且能夠降低多孔陶瓷制品的生產(chǎn)成本。采用本發(fā)明方法制備的孔梯度多孔陶瓷具有 優(yōu)良孔隙率、較小的密度、較高的抗折強(qiáng)度和耐火溫度。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的孔梯度多孔陶瓷燒結(jié)后局部SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的有益效果進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)指出所 描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例而非全部。本發(fā)明所示成孔劑材料不僅限于實(shí)施 例中的麥秸桿及80目、150目、200目3種粒徑，其他3種及以上不同粒徑的農(nóng)作物秸桿如玉米 秸桿、水稻秸桿等也可作為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷。本發(fā)明采用的燒成制度如表2所 不。
[0018] 表2制品燒成制度
[0019]
[0020]
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 首先按重量份數(shù)稱(chēng)取高嶺土 45份、工業(yè)氧化鋁13份、滑石42份，加水?dāng)嚢?h以上得 預(yù)混液，將預(yù)混液置于電干燥箱中于105°C干燥12h，干燥后的固體過(guò)200目的篩網(wǎng)得到混合 粉體，平均分成三等份。將麥秸桿烘干后磨碎，分別過(guò)80目、150目、200目的篩網(wǎng)得三種不同 粒徑的麥秸桿粉。將共計(jì)12重量份數(shù)的三種不同粒徑的麥秸桿粉(不同粒徑的麥秸桿粉均 占1/3)分別與分好的混合粉體混合均勻，在30KN壓力下壓制得到坯體。將坯體置于電干燥 箱中于105°C干