專利名稱：一種高Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量和高電導率陶瓷的制備方法
技術領域：
本發明涉及陶瓷工業領域，具體涉及一種高!^e2O3含量和高電導率陶瓷的制備方法。
背景技術：
伴隨著經濟的快速發展，我國每年消耗大量的礦產資源。這些礦產資源在開采、提純過程中產生了大量的含鐵較高的尾礦和除鐵廢渣。與此同時，我國制藥、化工等行業大量使用鐵粉作為還原劑或者催化劑，每年都產生大量的含鐵工業廢渣(如對氨基苯酚廠廢渣、合成氨廢催化劑等)。這些含鐵的固體廢棄物往往無法及時處理而堆積成山，污染環境。 若將其填埋處理需要耗費大量資金和土地，同時也對土壤和地下水造成污染。這些工業廢棄物中的含鐵氧化物經過灼燒最終形成狗203。！^e2O3是一種半導體材料，與陶瓷原料中常見的氧化物相比具有較高的電導率，并且能夠與其它金屬氧化物形成鐵氧體，具有良好的吸波特性。在陶瓷材料中，Fe2O3的存在還能夠強化玻璃相，提高陶瓷的強度。利用含鐵較高的尾礦和工業廢渣作為陶瓷原料，生產具有吸波、防靜電等功能的高電導率陶瓷材料，可以變廢為寶，既減少排放又能創造價值，帶來顯著的經濟效益和社會效益。目前，國內部分科研院所和企業也開展了合理利用含鐵尾礦的研究。例如，2007年 01月03日公開的公開號為CN1887796的專利文件利用鐵礦石尾礦制備Si3N4/TiN復相導電陶瓷材料，但其成本較高，不可能大規模應用而受到限制。1990年11月觀日公開的公開號為CN1047274的專利文件2007年5月23日公開的公開號為CN1966456的專利文件分別提出了利用鐵礦尾礦和鋼鐵廠廢爐渣替代部分陶瓷原料制作陶瓷產品，主要側重于廢棄物對建筑陶瓷原料的替代，并且添加量較少，但產品不具有高!^e2O3含量、高電導率的特征。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種高!^e2O3含量和高電導率陶瓷的制備方法。即以含鐵尾礦或者工業廢渣等固體廢棄物和含Al2O3和!^e2O3的粘土為原料，原料經球磨粉碎、噴霧造粒、干壓成形、燒成后產品即為高!^e2O3含量和高電導率陶瓷。本發明的目的具體按以下步驟實現(1)將所述固體廢棄物和粘土按質量比0.25 1 10 1混合后，加水形成漿料；(2)所述漿料經高鋁球球磨4-8小時成250目篩余1. 0-2. 0 %的泥漿料；(3)所述泥漿料經噴霧干燥造粒后得到造粒后粉體；(4)所述造粒后粉體干壓成形后燒成，燒成溫度為1020 1200°C，燒成時間為 30 90分鐘。上述固體廢棄物為花崗巖尾礦、礦物除鐵廢渣、對氨基苯酚廠廢渣或者合成氨催化劑廢渣中的任一種；固體廢棄物的含鐵氧化物質量百分含量大于10%。
上述粘土中Al2O3質量百分含量為15% 35% ,Fe2O3質量百分含量為0. 1 3%。根據國標GBT 3810. 3-2006中的方法測陶瓷樣品的吸水率、顯氣孔率和表觀密度；用三點抗彎法測條狀陶瓷試樣的抗折強度；用表面被銀的方法測得所制備陶瓷樣品的電導率。相比現有技術，本發明具有如下優點和效果1、本發明的生產原料為含鐵尾礦或者工業廢渣和粘土，來源豐富且價格便宜，并且解決了礦場和對氨基苯酚廠等企業的廢料處理問題，創造顯著的社會效益和經濟效益。2、本發明生產工藝簡單，能夠大規模工業化生產。3、本發明產品中的氧化鐵含量在10% -40%，由于氧化鐵中的!^3+對陶瓷中的玻璃相有強化作用，獲得的陶瓷產品具有較高的強度。4、本發明產品的電導率大于1.0X 10_7S/m，遠遠高于常規的長石質瓷或氧化鋁瓷， 后者電導率在 1(Γ" l(T14S/m之間(CRC Materials Science and Engineering Handbook, Third Edition, Edited by James F. Shackelford and William Alexander, CRC Press 2001，page,565)。具體實施方法為更好的理解本發明，下面將結合具體實施例對本發明作進一步的解釋，但并不局限于此。實施例11、將6. 67Kg花崗巖除鐵廢渣與3. 33Kg粘土混合，加水形成固含量為60%的漿料， 花崗巖除鐵廢渣的主要成分如表1所示，粘土的主要成分如表2所示。2、將漿料裝入高鋁球球磨機，球磨6小時后進入噴霧干燥塔造粒。3、造粒后的粉體經壓機干壓成型后干燥。4、坯體在輥道窯上燒成。燒成時間是60分鐘，燒成溫度是1130°C。表 1
主要成分SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OK2O含量42. 8511. 5232. 060. 953. 614. 522. 97表2
主要成分SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OK2O含量56. 8431. 931. 580. 240. 160. 151. 40 根據國標GBT 3810. 3-2006中的方法測得陶瓷樣品的吸水率為0. 08%、顯氣孔率為0.對％、表觀密度為2. 75g/cm3、用三點抗彎法測得條狀試樣的抗折強度為68MPa、用表面被銀的方法測得樣品的電導率為69. 4X 10_7S/m。以下實施例采用與實施例1相同組成成分的花崗巖除鐵廢渣和粘土，并且吸水率、顯氣孔率、表觀密度、抗折強度及電導率的測定方法都與實施例1所采用的方法相同。實施例2
4
將7. 5Kg花崗巖除鐵廢渣與2. 5Kg粘土混合，加水形成固含量為60%的漿料。按照實施例1所述步驟制備陶瓷樣品。按照實施例1所述方法測得陶瓷樣品的吸水率為0. 24%, 顯氣孔率為0. 64%、表觀密度為2. 71g/cm3、抗折強度為60MPa、電導率為11. 6X 10_7S/m。實施例3將8. 35Kg花崗巖除鐵廢渣與1. 7Kg粘土混合，加水形成固含量為60 %的漿料。按照實施例1所述步驟制備陶瓷樣品。按照實施例1所述方法測得陶瓷樣品的吸水率為0. 51%、顯氣孔率為1. 35%、表觀密度為2. 66g/cm3、抗折強度為61MPa、電導率為 1. 22Xl(T7S/m。實施例4將9Kg花崗巖除鐵廢渣與IKg粘土混合，加水形成固含量為60%的漿料。按照實施例1所述步驟制備陶瓷樣品。按照實施例1所述方法測得陶瓷樣品的吸水率為0. 61%、 顯氣孔率為1. 44%、表觀密度為2. 63g/cm3、抗折強度為55MPa、電導率為1. 07Xl(TS/m。實施例5將2. 5Kg對氨基苯酚廠廢渣與7. 5Kg粘土混合，加水形成固含量為60%的漿料，對氨基苯酚廠廢渣主要成分組成如表3所示。按照實施例1所述步驟制備陶瓷樣品。按照實施例1所述方法測得陶瓷樣品的吸水率為0. 10%、顯氣孔率為0. 35%、表觀密度為2. 74g/ cm3、抗折強度為57MPa、電導率為33. lXl(T7S/m。表權利要求
1.一種高!^e2O3含量和高電導率陶瓷的制備方法，其特征在于以含!^e2O3的固體廢棄物和含Al2O3和!^e2O3的粘土為原料，原料經球磨粉碎、噴霧造粒、干壓成形、燒成。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟(1)將所述固體廢棄物和粘土按質量比0.25 1 10 1混合后，加水形成漿料；( 所述漿料經高鋁球球磨4-8小時成250目篩余1. 0-2. 0%的泥漿料；(3)所述泥漿料經噴霧干燥造粒后得到造粒后粉體；(4)所述造粒后粉體干壓成形后燒成，燒成溫度為1020 1200°C，燒成時間為 30 90分鐘。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述固體廢棄物為花崗巖尾礦、礦物除鐵廢渣、對氨基苯酚廠廢渣或者合成氨催化劑廢渣中的任一種；固體廢棄物中!^e2O3質量百分含量大于10%。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述粘土中Al2O3質量百分含量為 15 % ；35 %，Fe2O3質量百分含量為0. 1 3 %。
全文摘要
本發明的一種高Fe2O3含量和高電導率陶瓷的制備方法，是將含鐵較高的固體廢棄物和粘土按質量比0.25∶1～10∶1混合，加水形成漿料后，經高鋁球球磨4-8小時成250目篩余1.0-2.0％的泥漿料，再經噴霧干燥造粒后得到造粒后粉體；造粒后粉體經干壓成形后燒成，燒成溫度為1020～1200℃，燒成時間為30～90分鐘，所制備陶瓷產品的Fe2O3含量為10～40％，電導率大于1.0×10-7S/m。本發明的生產原料來源豐富且價格便宜，解決了礦場和對氨基苯酚廠等企業的廢料處理問題；并且本發明的生產工藝簡單，能夠大規模工業化生產；所制備的陶瓷產品具有高Fe2O3含量、高電導率及高強度等優點。
文檔編號C04B33/132GK102173735SQ20111000892
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者吳建青, 寧磊, 彭誠 申請人:華南理工大學