一種循環(huán)硫化床粉煤灰陶瓷及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷及其制備方法，本發(fā)明的粉煤灰多孔陶瓷的原料由循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑組成。各原料所占的質(zhì)量百分比例是30～70％，30～70％，5～30％和0.1～1％。激發(fā)劑是偏硅酸鈉和NaOH的混合物，與循環(huán)硫化床粉煤灰、造孔劑和粘結(jié)劑混合球磨，干壓成型，在800-1100℃燒結(jié)1-10小時(shí)得到多孔陶瓷。
【專利說明】一種循環(huán)硫化床粉煤灰陶瓷及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種循環(huán)硫化床粉煤灰陶瓷及其制備方法。
技術(shù)背景
[0002]粉煤灰是火力發(fā)電廠的主要固體廢棄物和副產(chǎn)品，也是我國當(dāng)前排放量最大的工業(yè)廢渣之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2010至2013年的粉煤灰年排放量從4.8億噸增長(zhǎng)到5.32億噸。大量的粉煤灰堆放占用了我國大量土地資源，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。
[0003]循環(huán)硫化床燃燒技術(shù)是一種新型燃煤技術(shù)，燃燒過程中加入大量的脫硫劑，由于其在800?900°C中溫運(yùn)行，所以熱效率較高，污染排放較少，同時(shí)有脫硫脫硝的作用。近年來，我國建設(shè)了大量的循環(huán)硫化床電廠，相應(yīng)的每年也會(huì)產(chǎn)生數(shù)百萬噸至上億噸的循環(huán)硫化床粉煤灰。不同于煤粉爐粉煤灰，循環(huán)流化床粉煤灰通常在800?900°C下產(chǎn)生，具有低活性，高比表面，高氧化鈣含量，高硫含量等特點(diǎn)。
[0004]當(dāng)前，循環(huán)硫化床粉煤灰主要用于電廠脫硫劑、水泥混凝土摻合料、輕質(zhì)建材等。由于其燃燒溫度低、S1、A1活性相對(duì)較高，而且灰中含有大量的石英和莫來石晶相。粉煤灰中的莫來石，可以免去燒制前期形成晶核所要求體系的自由能，大大降低的燒結(jié)能耗和時(shí)間。因此，循環(huán)硫化床粉煤灰很適合低溫?zé)Y(jié)，廢棄物資源二次利用，變廢為寶，制備陶瓷產(chǎn)品，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度都有重大意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了提高循環(huán)硫化床粉煤灰的利用率和利用范圍，本發(fā)明提供了一種制備工藝簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，燒結(jié)的循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷及其制備方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明的多孔陶瓷材料的原料，包括循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑、粘結(jié)劑。
[0008]所述堿性激發(fā)劑包括Na2Si03.9H20和NaOH，所述造孔劑是石墨、碳粉或淀粉中的一種或多種；所述粘結(jié)劑是含1?3wt.%甲基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素，聚乙烯醇中的一種或多種的水溶液。
[0009]本發(fā)明的多孔陶瓷材料包括以下質(zhì)量配比的原料:
[0010]循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑所占的質(zhì)量百分比例分別是30?70%，30 ?70%，5 ?30%和 0.1 ?1% ;
[0011]所述循環(huán)硫化床粉煤灰達(dá)到國標(biāo)II級(jí)粉煤灰要求,A1203質(zhì)量含量> 20wt.% ；
[0012]所述激發(fā)劑:包括Na2Si03.9H20和NaOH，均為工業(yè)級(jí)；
[0013]所述造孔劑:石墨、碳粉或淀粉中的一種或多種,粒徑在5?100 μ m ;
[0014]所述粘結(jié)劑:含1?3wt.%甲基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素，聚乙烯醇中的一種或多種的水溶液。
[0015]制得的多孔陶瓷材料中，Si02與A1203的摩爾比為:2.5?4.5，Na20與A1203的摩爾比為:0.5?2。
[0016]6、一種多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下制備過程:
[0017]將循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑混合球磨30_60min ；
[0018]將所述混合料干壓成型，干壓強(qiáng)度為100?200MPa ；
[0019]干壓成型后，將坯體放入烘箱中，在80?120°C下烘干1?4h，
[0020]烘干坯體在800-1100°C下燒結(jié)l-10h，得到所述的多孔陶瓷材料。
[0021]本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良、穩(wěn)定，中溫?zé)Y(jié)，成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例給出的多孔陶瓷材料的物相分析圖

【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明一實(shí)施例給出了一種多孔陶瓷材料，包括循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷材料，主要由以下原料制成:循環(huán)硫化床粉煤灰為主的硅鋁質(zhì)粉體原料、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑等，其中激發(fā)劑由％Si03.9H20和NaOH組成。造孔劑是石墨、碳粉或淀粉中的一種或多種。粘結(jié)劑是含1?3wt.%甲基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素，聚乙烯醇中的一種或多種的水溶液。各種原料的配比分別為:
[0025]循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑所占的質(zhì)量百分比例分別是30?70%，30 ?70%，5 ?30%和 0.1 ?1% ;
[0026]所述循環(huán)硫化床粉煤灰達(dá)到國標(biāo)II級(jí)粉煤灰要求,A1203質(zhì)量含量> 20wt.% ；
[0027]所述激發(fā)劑:包括Na2Si03.9H20和NaOH，均為工業(yè)級(jí)；
[0028]所述造孔劑:石墨、碳粉或淀粉中的一種或多種,粒徑在5?100 μ m ;
[0029]制得的多孔陶瓷材料中，Si02與A1203的摩爾比為:2.5?4.5，Na20與A1203的摩爾比為:0.5?2。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例給出了上述多孔陶瓷材料的制備方法，包括:
[0031]1)將循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑混合球磨30_60min，可以球磨30、40、50、60min等,直至球磨均勻；
[0032]2)將所述混合料干壓成型，干壓強(qiáng)度為100?200MPa，可以是100、150、200MPa ；
[0033]3)干壓成型后，將坯體放入烘箱中，在80?120°C下烘干1?4h，可以是80、90、100、110、120°C，烘干時(shí)間可以是 l、2、3、4h ；
[0034]4)烘干坯體在800-1100°C下燒結(jié)l_10h，可以是800、900、1000、1100°C，保溫時(shí)間可以是l、3、5、7、10h，得到所述的多孔陶瓷材料。
[0035]實(shí)施例一:
[0036]稱取循環(huán)硫化床粉煤灰300g，淀粉 58g，Na2Si03.9H20120g, Na0H40g 和 3wt.%聚乙烯醇溶液4.6g，充分混合球磨60min ;將混合料裝入模具，lOOMPa下干壓成型。
[0037]坯體在烘箱內(nèi)，80°C烘干3h，再放入馬弗爐中空氣氣氛下燒結(jié)。首先l°Cmin升溫至200°C保溫lh，再以1.5°C min升溫至400°C保溫lh，再以2°C /min升溫至900°C保溫6h，再以2V /min降溫至400°C，隨爐冷卻至室溫，出爐，質(zhì)檢，即制得循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0038]實(shí)施例二:
[0039]稱取循環(huán)硫化床粉煤灰300g，煤粉94g，Na2Si03.9H20380g, Na0H5g和2wt.%甲基纖維素溶液6.8g，充分混合球磨60min ;將混合料裝入模具，150MPa下干壓成型。
[0040]坯體在烘箱內(nèi)，90°C烘干2h，再放入馬弗爐中空氣氣氛下燒結(jié)。首先1°C /min升溫至200°C保溫lh，再以1.5°C /min升溫至400°C保溫lh，再以2V /min升溫至1000°C保溫4h，再以2V /min降溫至400°C，隨爐冷卻至室溫，出爐，質(zhì)檢，即制得循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0041]實(shí)施例三:
[0042]稱取循環(huán)硫化床粉煤灰300g，石墨150g，Na2Si03.9H20 460g和3wt.%羥丙基纖維素6g，充分混合球磨40min ;將混合料裝入模具，200MPa下干壓成型。
[0043]坯體在烘箱內(nèi)，100°C烘干lh，再放入馬弗爐中空氣氣氛下燒結(jié)。首先1°C/min升溫至200°C保溫lh，再以1.5°C /min升溫至400°C保溫lh，再以2V /min升溫至1100°C保溫3h，再以2V /min降溫至400°C，隨爐冷卻至室溫，出爐，質(zhì)檢，即制得循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0044]實(shí)施例四:
[0045]稱取循環(huán)硫化床粉煤灰300g，煤粉 87g，Na2Si03.9H20 290g, NaOH lOg 和 lwt.%羧甲基纖維素3g，充分混合球磨30min ;將混合料裝入模具，200MPa下干壓成型。
[0046]坯體在烘箱內(nèi)，110°C烘干lh，再放入馬弗爐中空氣氣氛下燒結(jié)。首先1°C/min升溫至200°C保溫lh，再以1.5°C /min升溫至400°C保溫lh，再以2V /min升溫至1000°C保溫3h，再以2V /min降溫至400°C，隨爐冷卻至室溫，出爐，質(zhì)檢，即制得循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0047]實(shí)施例五:
[0048]稱取循環(huán)硫化床粉煤灰300g，淀粉120g，Na2Si03.9H20 690g和3wt.%羧甲基纖維素10g，充分混合球磨60min ;將混合料裝入模具，150MPa下干壓成型。
[0049]坯體在烘箱內(nèi)，90°C烘干3h，再放入馬弗爐中空氣氣氛下燒結(jié)。首先1°C /min升溫至200°C保溫lh，再以1.5°C /min升溫至400°C保溫lh，再以2°C /min升溫至800°C保溫8h，再以2V /min降溫至400°C，隨爐冷卻至室溫，出爐，質(zhì)檢，即制得循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷成品。
[0050]本發(fā)明的多孔陶瓷材料以循環(huán)硫化床粉煤灰為主要原料，結(jié)合激發(fā)劑和造孔劑，應(yīng)用先進(jìn)的化學(xué)激發(fā)與造孔制備而成，制作工藝簡(jiǎn)單、性能可靠，穩(wěn)定性好。產(chǎn)品可用作防火材料、保溫材料、隔音材料、絕熱材料等。
[0051]以上所述，僅為本發(fā)明優(yōu)化的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的。
【權(quán)利要求】
1.一種循環(huán)硫化床粉煤灰多孔陶瓷，其特征在于，所述多孔陶瓷材料包括循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陶瓷材料，其特征在于，所述堿性激發(fā)劑包括Na2S13.9H20和NaOH，所述造孔劑是石墨、碳粉或淀粉中的一種或多種；所述粘結(jié)劑是含I?3wt.%甲基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素，聚乙烯醇中的一種或多種的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔陶瓷材料，其特征在于，所述多孔陶瓷的原材料包括以下質(zhì)量配比的原料: 循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑所占的質(zhì)量百分比例分別是30?70%，30 ?70%，5 ?30%和 0.1 ?1% ; 所述循環(huán)硫化床粉煤灰達(dá)到國標(biāo)II級(jí)粉煤灰要求,Al2O3質(zhì)量含量> 20wt.% ； 所述激發(fā)劑:包括Na2S13.9H20和NaOH，均為工業(yè)級(jí)； 所述造孔劑:石墨、碳粉或淀粉中的一種或多種，粒徑在5?100 μ m ; 所述粘結(jié)劑:含I?3wt.%甲基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素，聚乙烯醇中的一種或多種的水溶液。 制得的多孔陶瓷材料中，S12與Al2O3的摩爾比為:2.5?4.5，Na2O與Al2O3的摩爾比為:0.5?2。
4.一種多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下制備過程: 將循環(huán)硫化床粉煤灰、激發(fā)劑、造孔劑和粘結(jié)劑混合球磨30-60min ； 將所述混合料干壓成型，干壓強(qiáng)度為100?200MPa ； 干壓成型后，將坯體放入烘箱中，在80?120°C下烘干I?4h， 烘干坯體在800-1100°C下燒結(jié)Ι-lOh，得到所述的多孔陶瓷材料。
【文檔編號(hào)】C04B38/06GK104291853SQ201410475138
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】劉澤, 秦俊峰, 徐元義, 王小雙 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)