專利名稱：：利用碳法糖濾泥制多孔陶瓷材料的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及粘土陶瓷制品,特別是多孔陶瓷制品及其制法,同時還涉及污水的處理，屬于資源環(huán)境領域。
背景技術：
：糖濾泥是制糖澄清過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，是制糖工業(yè)大宗副產(chǎn)品之一，糖)每生產(chǎn)1噸糖要排出約1噸的濾泥。我國制糖業(yè)基本上釆用碳酸法和亞硫酸法兩種工藝。因為碳法糖的質(zhì)量比亞法糖質(zhì)量好，售價高，是制糖生產(chǎn)的首選方法，但碳法糖濾泥(以下簡稱糖濾泥)為強堿性濾泥，長期以來被直接用于肥田或廢棄，這些濾泥的堆放，除占用大量的土地外，對環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的污染。傳統(tǒng)的濾泥處理方法為適度發(fā)酵后做農(nóng)肥，長期使用會堿化和板結土壤。多個糖廠曾試驗將少量濾泥與水泥廠的原料混合燒制水泥，但濾泥中的含氮物在焙燒時生成惡臭的氣體，造成二次(大氣)污染，無法實行。所以到目甜為止，還未發(fā)現(xiàn)糖濾泥有效的處理方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是以糖濾泥為主要原料燒制抗壓強度較高、孔徑較小且分布均勻的多孔陶瓷材料，生產(chǎn)工藝簡單，糖濾泥不需特殊處理即可滿足工藝要求，不僅解決了糖濾泥處理的環(huán)保問題，使其變廢為寶，改善環(huán)境，而且大大降低了多孔材料的生產(chǎn)成本。具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。本發(fā)明為實現(xiàn)目的所采用的技術方案是把晾干的糖濾泥與粘上混合，其原料配比的質(zhì)量百分比范圍為糖濾泥25%50%，粘土50%75%，在1000r1200。C下燒結1040分鐘。碳法糖濾泥的主要成分是碳酸鈣。此外還含有鎂、鐵、鋁、硅等氧化物及有機物。在煅燒的過程中碳酸鈣分解放出二氧化碳氣體，濾泥中的有機物碳化和燃燒也產(chǎn)生一定量的氣體，且在一定的煅燒時間與煅燒溫度內(nèi)反應趨于完全，這樣可使其燒結制品具有一定的孔隙率，因此糖濾泥可以作為多孔陶瓷材料的發(fā)泡劑。粘十具有一定的可塑性，且主要成分為鋁、硅等氧化物，皆為成瓷的基本成分，將二者混合，在一定的工藝條件下燒結，隨著溫度升高，體系內(nèi)發(fā)牛反應可以生成石英晶體、莫來石晶體和鈣長石晶體，形成多孔陶瓷材料。本發(fā)明的有益效果是牛產(chǎn)工藝簡單，解決了糖濾泥處理難的問題，且降低了多孔陶瓷材料的生產(chǎn)成本。制備的多孔陶瓷材料的性能優(yōu)越，可用于多個領域。圖1為濾泥的XRD分析圖譜(圖中女代表碳酸鈣的衍射峰)；圖2為燒成多孔陶瓷的XRD分析圖譜(圖屮女代表石英的衍射峰；圖巾V代表莫來石的衍射峰；圖中令代表鈣長石的衍射峰)；圖3(X200)、圖4(X1500)、圖5(X4000)為不同放大比例下多孔陶瓷的微觀結構圖，即SEM圖。具體實施例方式所用濾泥的礦物成分見附圖1，所用的粘土化學成分見表l。表l粘土化學成分A。質(zhì)量百分數(shù)原料名稱ILSi02A1203FeTiCaOMgOK2。Na20粘<5.9465.21~69.5417.02~19.22<2.62<2.5<3.281.73~3.450.3~1.65土實施過程如下1.對糖濾泥進行預處理采用攤曬方法干燥糖濾泥，使含水率達到13%以下從而適合存放的要求。2.按三種不同質(zhì)量比例即糖濾泥粘土=1:1，1:2，1:3設計多孔陶瓷的配方進行稱量，其編號依次為d-l、d-2、d-3，球磨一定時間混合均勻后，濾泥和粘土研磨過120目篩，卸料，加適量水反復揉練直到可塑性達到一定要求，形成可塑性泥料后陳腐一定時間。3.將可塑性泥料制成35x35x10mm的模塊或直徑為30-40mm的球，以35x35xl0mm的模塊為例來評價其性能(結果見表2)，干燥后以一定的升溫速率在100(TC120(TC下燒結1040分鐘來完成多孔陶瓷材料的燒成。表2試樣的燒成性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>燒成的多孔陶瓷XRD圖譜見圖2，多孔陶瓷中生成了一定量的莫來石晶相，鈣長石晶相和石英晶相。一者為陶瓷中的常見晶相，莫來石晶體硬度大，穩(wěn)定性好，晶體呈交織簇狀分布，可人人提高了陶瓷的抗壓強度和抗折強度。板狀的鈣長石晶體提高了陶瓷的抗壓強度。高硬度的石英晶體也保證了陶瓷的機械強度。圖3、4、5為不同放大比例下多孔陶瓷的微觀結構，觀察圖3和4可看出，陶瓷內(nèi)孔分布均勻，形成了網(wǎng)孔狀結構。而且在圖4屮可以清晰地看到陶瓷的孔隙結構明顯，交聯(lián)度較大，在圖5中可以看到陶瓷中氣孔的孔徑尺寸范圍為<5|^n。以上結果證實了利用濾泥與粘土燒結可以燒成多孔陶瓷。制的多孔陶瓷材料最后得到主晶相為莫來石、石英和鈣長石，陶瓷孔徑尺寸為小于5wm，孔隙率為2027%，吸水率為1418%，機械強度為1826MPa，該多孔陶瓷可用于廢水的過濾和分離，載體材料、吸音和隔音材料等。燒成過程中化學反應式如下1)高嶺石脫水形成偏高嶺石Al203-2Si02.2H20—Al203.2Si02+2H2OT(500°C-700°C)2)石英的晶型轉(zhuǎn)化a-Si02—p-Si02(573°C)3)碳酸鈣的分解CaC03—CaO+C02T(800。C以上)4)莫來石的生成2Al203-2Si02—2Al203.3Si02+Si02(925°C)3Al2[Si203](OH)4—3Al203.2Si02+4Si02+6H2OT(1000°C)5)鈣長石的生成CaO.Si02+Al203.2Si02—CaOAl2032Si02+Si02(900°C-1000°C)CaSi03+Al203.2Si02-2H20—CaO.Al203.2Si02+Si02+2H2OT(1000°C)。權利要求1.利用碳法糖濾泥制多孔陶瓷材料的方法，其特征在于原料的質(zhì)量百分配比為糖濾泥25～50粘土50～75其中碳法糖濾泥含水<13％；工藝步驟為(1)原料準備干燥糖濾泥，使含水率達到13％以下；(2)研磨按比例配料，將糖濾泥和粘土混合進行球磨至過120目篩；(3)成型加水反復揉練直到可塑性達到可塑性泥料要求，進行陳腐一定時間后，根據(jù)制品要求來進行成型，干燥；(4)燒制在1000～1200℃下燒結10～40分鐘而成多孔陶瓷材料，其孔徑小于5μm、孔隙率為20～27％、吸水率為14～18％和機械強度為18～26MPa。全文摘要利用碳法糖濾泥制多孔陶瓷材料的方法。是以糖廠廢棄物糖濾泥(含水＜13％，25～50wt％)和粘土(50～75wt％)為原料，將糖濾泥和粘土混合進行球磨至過120目篩，加水反復揉練直到可塑性達到可塑性泥料要求，陳腐，成型并干燥，在1000～1200℃下燒結10～40分鐘而成多孔陶瓷材料。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單，既解決了糖濾泥處理難的問題，保護了環(huán)境；又降低了多孔陶瓷材料的生產(chǎn)成本。制備的多孔陶瓷材料的性能優(yōu)越(陶瓷孔徑尺寸為小于5μm，孔隙率為20～27％，吸水率為14～18％，機械強度為18～26MPa)，可用于廢水的過濾和分離，載體材料、吸音和隔音材料等多個領域。文檔編號C04B33/132GK101429005SQ20081022916公開日2009年5月13日申請日期2008年11月27日優(yōu)先權日2008年11月27日發(fā)明者張玉蒼,焦宏濤,高文元,魏薔薇申請人:大連工業(yè)大學