本發(fā)明屬于陶瓷加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種堇青石蜂窩陶瓷及其制備方法，尤其利用鎂質(zhì)礦物和粘土為基料，合成與燒結(jié)堇青石蜂窩陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外用于汽車尾氣排放過濾的多孔陶瓷，多為董青石蜂窩陶瓷。通常是先合成董青石或直接選用工業(yè)純董青石，加入適量的粘合機(jī)、增塑劑、潤滑劑，經(jīng)和蠟、熱壓澆注、脫蠟、燒結(jié)而成，且董青石蜂窩陶瓷的燒結(jié)溫度都在1350℃。此種方法工藝復(fù)雜，高能耗燒成，制造成本較高。本發(fā)明提供一種以天然礦物為基料，加入適量增塑劑，通過高溫固相反應(yīng)，一次性完成合成與燒結(jié)堇青石蜂窩陶瓷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對傳統(tǒng)的堇青石蜂窩陶瓷制造工藝復(fù)雜、成本高，燒成溫度高等問題，提供一種以天然鎂質(zhì)礦物和粘土為基料，添加少量增塑劑，通過高溫固相反應(yīng)，同時進(jìn)行合成與燒結(jié)，一次性完成堇青石蜂窩陶瓷制造。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種堇青石蜂窩陶瓷，所述陶瓷由基料和添加劑組成，所述基料為綠泥石、粘土和石英，所述添加劑為羧甲基纖維素或腐植酸鈉。采用羧甲基纖維素或腐植酸鈉作為添加劑，有利于提高泥漿的強(qiáng)度，使成型時不易發(fā)生分裂，有利于成型。

進(jìn)一步的，所述綠泥石的分子式為：MgO?Al₂O₃?3SiO₂?4H₂O，所述粘土的分子式為：Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O，所述石英的分子式為：SiO₂。

優(yōu)選的，所述基料中綠泥石、粘土和石英的重量百分比為：綠泥石35~55%，粘土40~60%，石英5~10%。

更進(jìn)一步的，所述基料中主要氧化物為：MgO、Al₂O₃、SiO₂，主要氧化物的重量百分比為：MgO10~20%，Al₂O₃30~40%、SiO₂50~60%。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一個技術(shù)方案如下：一種堇青石蜂窩陶瓷的制備方法，所述制備方法具體步驟如下：

S1、原料精選：將硬質(zhì)基料進(jìn)行破碎，然后將破碎后的基料通入除鐵機(jī)器，除去鐵雜質(zhì)；此處除去的鐵雜質(zhì)為三氧化二鐵，有利于提高陶瓷的白度；

S2、配料：將經(jīng)步驟S1的基料，按照基料與添加劑的重量比為99~99.9%：0.1~1%進(jìn)行配料，形成陶瓷原料；

S3、研磨：將步驟S2配料后的原料，按照原料：球：水的質(zhì)量比為1:1.5:0.8，進(jìn)行研磨，形成混合泥漿；

S4、過篩：將步驟S3研磨后的混合泥漿過250目篩，備用；

S5、成型和修壞：將步驟S4過篩后的混合泥漿加入模具中，擠出成型陶瓷，修整成型陶瓷表面，剔除成型陶瓷表面的堵孔泥料；

S6、合成與燒成：將經(jīng)過步驟S5修壞后的成型陶瓷放入1280~1300℃的氧化氣氛中燒結(jié)，燒成時間為8~10h，得到堇青石蜂窩陶瓷。

進(jìn)一步的的，所述步驟S3中的球為球磨子，研磨轉(zhuǎn)速為20~25轉(zhuǎn)/分，研磨溫度為40~50℃，研磨時間為20~24h。

更進(jìn)一步的，所述的步驟S4過篩前進(jìn)行檢測，具體檢測步驟為：取經(jīng)過步驟S3研磨后的混合泥漿，進(jìn)行烘干處理，形成混合粉末，將混合粉末過250目篩，計算篩中未過篩的混合粉末與總過篩的混合粉末比例；當(dāng)該比例小于或等于0.5%，則步驟S3研磨的混合泥漿可進(jìn)行步驟S4過篩處理；當(dāng)該比例大于0.5%，則繼續(xù)進(jìn)行步驟S3的研磨處理。在過篩前進(jìn)行檢測步驟，以防泥漿過稀，不利于成型步驟。

本發(fā)明的有益效果為：

（1）本發(fā)明以天然鎂質(zhì)礦物和粘土為基料，以羧甲基纖維素或腐植酸鈉作為添加劑，優(yōu)化了陶瓷配方，合成與燒結(jié)溫度僅為1280~1300℃，生成了主晶相為堇青石2MgO?2Al₂O₃?5SiO₂，使得堇青石蜂窩陶瓷制備工藝簡單，降低了燒成溫度，節(jié)省了約20~25%的能耗；同時，在配方中加入增塑劑為羧甲基纖維素或腐植酸鈉，有利于提高泥漿的強(qiáng)度，使成型時不易發(fā)生分裂，有利于成型，提高了陶瓷制品的合格品率和優(yōu)質(zhì)品率。

（2）本發(fā)明公開的堇青石蜂窩陶瓷配方及制備方法中，不僅具有原料來源廣泛、工藝簡單、燒成溫度低、成本廉價的特點，還具有節(jié)省能耗，制備的蜂窩陶瓷具有優(yōu)異的吸附和交換功能，以及良好的熱穩(wěn)定性，其膨脹系數(shù)為2~3╳10^-6/℃，可用于制造過濾各種廢氣的各式蜂窩陶瓷。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

實施例1

一種堇青石蜂窩陶瓷由基料和添加劑羧甲基纖維素組成，所述基料為綠泥石MgO?Al₂O₃?3SiO₂?4H₂O、粘土Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O和石英SiO₂；所述基料中綠泥石、粘土和石英的重量百分比為：綠泥石40%，粘土50%，石英10%；所述基料中主要氧化物為：MgO、Al₂O₃、SiO₂，主要氧化物的重量百分比為：MgO10%，Al₂O₃40%、SiO₂50%。

所述制備方法具體步驟如下：

S1、原料精選：按配方量將硬質(zhì)基料綠泥石、粘土和石英進(jìn)行破碎，然后將破碎后的基料通入除鐵機(jī)器，除去鐵雜質(zhì)三氧化二鐵；

S2、配料：將經(jīng)步驟S1的基料，按照基料與添加劑羧甲基纖維素的重量比為99%：1%進(jìn)行配料，形成陶瓷原料；

S3、研磨：將步驟S2配料后的原料，按照原料：球：水的質(zhì)量比為1:1.5:0.8，進(jìn)行研磨，研磨轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分，研磨溫度為40~50℃，研磨時間為20h，形成混合泥漿，所述的球為球磨子；

S4、過篩：將步驟S3研磨后的混合泥漿過250目篩，備用；過篩步驟前進(jìn)行檢測，具體檢測步驟為：取經(jīng)過步驟S3研磨后的混合泥漿，進(jìn)行烘干處理，形成混合粉末，將混合粉末過250目篩，計算篩中未過篩的混合粉末與總過篩的混合粉末比例；當(dāng)該比例小于或等于0.5%，則步驟S3研磨的混合泥漿可進(jìn)行步驟S4過篩處理；當(dāng)該比例大于0.5%，則繼續(xù)進(jìn)行步驟S3的研磨處理；

S5、成型和修壞：將步驟S4過篩后的混合泥漿加入模具中，擠出成型陶瓷，修整成型陶瓷表面，剔除成型陶瓷表面的堵孔泥料；

S6、合成與燒成：將經(jīng)過步驟S5修壞后的成型陶瓷放入1280℃的氧化氣氛中燒結(jié)，燒成時間為10h，得到堇青石蜂窩陶瓷。

實施例2

一種堇青石蜂窩陶瓷由基料和添加劑羧甲基纖維素組成，所述基料為綠泥石MgO?Al₂O₃?3SiO₂?4H₂O、粘土Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O和石英SiO₂；所述基料中綠泥石、粘土和石英的重量百分比為：綠泥石45%，粘土50%，石英5%；所述基料中主要氧化物為：MgO、Al₂O₃、SiO₂，主要氧化物的重量百分比為：MgO 14%，Al₂O₃ 31.5%、SiO₂ 54.5%。

所述制備方法具體步驟如下：

S1、原料精選：按配方量將硬質(zhì)基料綠泥石、粘土和石英進(jìn)行破碎，然后將破碎后的基料通入除鐵機(jī)器，除去鐵雜質(zhì)三氧化二鐵；

S2、配料：將經(jīng)步驟S1的基料，按照基料與添加劑羧甲基纖維素的重量比為99.5%：0.5%進(jìn)行配料，形成陶瓷原料；

S3、研磨：將步驟S2配料后的原料，按照原料：球：水的質(zhì)量比為1:1.5:0.8，進(jìn)行研磨，研磨轉(zhuǎn)速為23轉(zhuǎn)/分，研磨溫度為40~50℃，研磨時間為22h，形成混合泥漿，所述的球為球磨子；

S4、過篩：將步驟S3研磨后的混合泥漿過250目篩，備用；過篩步驟前進(jìn)行檢測，具體檢測步驟為：取經(jīng)過步驟S3研磨后的混合泥漿，進(jìn)行烘干處理，形成混合粉末，將混合粉末過250目篩，計算篩中未過篩的混合粉末與總過篩的混合粉末比例；當(dāng)該比例小于或等于0.5%，則步驟S3研磨的混合泥漿可進(jìn)行步驟S4過篩處理；當(dāng)該比例大于0.5%，則繼續(xù)進(jìn)行步驟S3的研磨處理；

S5、成型和修壞：將步驟S4過篩后的混合泥漿加入模具中，擠出成型陶瓷，修整成型陶瓷表面，剔除成型陶瓷表面的堵孔泥料；

S6、合成與燒成：將經(jīng)過步驟S5修壞后的成型陶瓷放入1290℃的氧化氣氛中燒結(jié)，燒成時間為9h，得到堇青石蜂窩陶瓷。

實施例3

一種堇青石蜂窩陶瓷由基料和添加劑羧甲基纖維素組成，所述基料為綠泥石MgO?Al₂O₃?3SiO₂?4H₂O、粘土Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O和石英SiO₂；所述基料中綠泥石、粘土和石英的重量百分比為：綠泥石55%，粘土40%，石英5%；所述基料中主要氧化物為：MgO、Al₂O₃、SiO₂，主要氧化物的重量百分比為：MgO20%，Al₂O₃30%、SiO₂50%。

所述制備方法具體步驟如下：

S1、原料精選：按配方量將硬質(zhì)基料綠泥石、粘土和石英進(jìn)行破碎，然后將破碎后的基料通入除鐵機(jī)器，除去鐵雜質(zhì)三氧化二鐵；

S2、配料：將經(jīng)步驟S1的基料，按照基料與添加劑羧甲基纖維素的重量比為99.9%：0.1%進(jìn)行配料，形成陶瓷原料；

S3、研磨：將步驟S2配料后的原料，按照原料：球：水的質(zhì)量比為1:1.5:0.8，進(jìn)行研磨，研磨轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，研磨溫度為40~50℃，研磨時間為24h，形成混合泥漿，所述的球為球磨子；

S4、過篩：將步驟S3研磨后的混合泥漿過250目篩，備用；過篩步驟前進(jìn)行檢測，具體檢測步驟為：取經(jīng)過步驟S3研磨后的混合泥漿，進(jìn)行烘干處理，形成混合粉末，將混合粉末過250目篩，計算篩中未過篩的混合粉末與總過篩的混合粉末比例；當(dāng)該比例小于或等于0.5%，則步驟S3研磨的混合泥漿可進(jìn)行步驟S4過篩處理；當(dāng)該比例大于0.5%，則繼續(xù)進(jìn)行步驟S3的研磨處理；

S5、成型和修壞：將步驟S4過篩后的混合泥漿加入模具中，擠出成型陶瓷，修整成型陶瓷表面，剔除成型陶瓷表面的堵孔泥料；

S6、合成與燒成：將經(jīng)過步驟S5修壞后的成型陶瓷放入1300℃的氧化氣氛中燒結(jié)，燒成時間為8h，得到堇青石蜂窩陶瓷。

實施例4

一種堇青石蜂窩陶瓷由基料和添加劑腐植酸鈉組成，所述基料為綠泥石MgO?Al₂O₃?3SiO₂?4H₂O、粘土Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O和石英SiO₂；所述基料中綠泥石、粘土和石英的重量百分比為：綠泥石40%，粘土55%，石英5%；所述基料中主要氧化物為：MgO、Al₂O₃、SiO₂，主要氧化物的重量百分比為：MgO10%，Al₂O₃30%、SiO₂60%。

所述制備方法具體步驟如下：

S1、原料精選：按配方量將硬質(zhì)基料綠泥石、粘土和石英進(jìn)行破碎，然后將破碎后的基料通入除鐵機(jī)器，除去鐵雜質(zhì)三氧化二鐵；

S2、配料：將經(jīng)步驟S1的基料，按照基料與添加劑腐植酸鈉的重量比為99.3%：0.7%進(jìn)行配料，形成陶瓷原料；

S3、研磨：將步驟S2配料后的原料，按照原料：球：水的質(zhì)量比為1:1.5:0.8，進(jìn)行研磨，研磨轉(zhuǎn)速為24轉(zhuǎn)/分，研磨溫度為40~50℃，研磨時間為21h，形成混合泥漿，所述的球為球磨子；

S4、過篩：將步驟S3研磨后的混合泥漿過250目篩，備用；過篩步驟前進(jìn)行檢測，具體檢測步驟為：取經(jīng)過步驟S3研磨后的混合泥漿，進(jìn)行烘干處理，形成混合粉末，將混合粉末過250目篩，計算篩中未過篩的混合粉末與總過篩的混合粉末比例；當(dāng)該比例小于或等于0.5%，則步驟S3研磨的混合泥漿可進(jìn)行步驟S4過篩處理；當(dāng)該比例大于0.5%，則繼續(xù)進(jìn)行步驟S3的研磨處理；

S5、成型和修壞：將步驟S4過篩后的混合泥漿加入模具中，擠出成型陶瓷，修整成型陶瓷表面，剔除成型陶瓷表面的堵孔泥料；

S6、合成與燒成：將經(jīng)過步驟S5修壞后的成型陶瓷放入1285℃的氧化氣氛中燒結(jié)，燒成時間為10h，得到堇青石蜂窩陶瓷。

實施例5

一種堇青石蜂窩陶瓷由基料和添加劑腐植酸鈉組成，所述基料為綠泥石MgO?Al₂O₃?3SiO₂?4H₂O、粘土Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O和石英SiO₂；所述基料中綠泥石、粘土和石英的重量百分比為：綠泥石35%，粘土60%，石英5%；所述基料中主要氧化物為：MgO、Al₂O₃、SiO₂，主要氧化物的重量百分比為：MgO13.5%，Al₂O₃32.5%、SiO₂54.5%。

所述制備方法具體步驟如下：

S1、原料精選：按配方量將硬質(zhì)基料綠泥石、粘土和石英進(jìn)行破碎，然后將破碎后的基料通入除鐵機(jī)器，除去鐵雜質(zhì)三氧化二鐵；

S2、配料：將經(jīng)步驟S1的基料，按照基料與添加劑腐植酸鈉的重量比為99.7%：0.3%進(jìn)行配料，形成陶瓷原料；

S3、研磨：將步驟S2配料后的原料，按照原料：球：水的質(zhì)量比為1:1.5:0.8，進(jìn)行研磨，研磨轉(zhuǎn)速為22轉(zhuǎn)/分，研磨溫度為40~50℃，研磨時間為23h，形成混合泥漿，所述的球為球磨子；

S4、過篩：將步驟S3研磨后的混合泥漿過250目篩，備用；過篩步驟前進(jìn)行檢測，具體檢測步驟為：取經(jīng)過步驟S3研磨后的混合泥漿，進(jìn)行烘干處理，形成混合粉末，將混合粉末過250目篩，計算篩中未過篩的混合粉末與總過篩的混合粉末比例；當(dāng)該比例小于或等于0.5%，則步驟S3研磨的混合泥漿可進(jìn)行步驟S4過篩處理；當(dāng)該比例大于0.5%，則繼續(xù)進(jìn)行步驟S3的研磨處理；

S5、成型和修壞：將步驟S4過篩后的混合泥漿加入模具中，擠出成型陶瓷，修整成型陶瓷表面，剔除成型陶瓷表面的堵孔泥料；

S6、合成與燒成：將經(jīng)過步驟S5修壞后的成型陶瓷放入1295℃的氧化氣氛中燒結(jié)，燒成時間為8.5h，得到堇青石蜂窩陶瓷。

實施例1~5制備的堇青石蜂窩陶瓷性能測試，結(jié)果如下表所示：

本發(fā)明制備的堇青石蜂窩陶瓷具有優(yōu)異的吸附和交換功能，以及良好的熱穩(wěn)定性；同時，本發(fā)明公開的制備方法工藝簡單，降低了燒成溫度，節(jié)省了約20~25%的能耗。

應(yīng)當(dāng)指出的是，具體實施方式只是本發(fā)明比較有代表性的例子，顯然本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述實施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，以本發(fā)明所明確公開的或根據(jù)文件的書面描述毫無異議的得到的，均應(yīng)認(rèn)為是本專利所要保護(hù)的范圍。