專利名稱：一種利用鋁型材廠廢渣合成片狀堇青石的方法
技術領域：
本發明涉及以鋁型材廠工業廢渣合成片狀結構的堇青石。
背景技術：
隨著世界工業的迅速發展，能源和環境問題日益突出。各國都將能源和環境問題的解決列入了國家發展計劃，并將能源和生態環境材料的研究開發列為國家科技發展的重點。汽車尾氣給人類生存環境帶來的嚴重污染，已成為世界各國的共識。目前，借鑒發達國家的經驗，在汽車尾噴管加裝尾氣凈化消聲器是最有效的途徑。美國Corning公司在70年代就成功地開發了堇青石質蜂窩陶瓷。隨后歐洲及日韓等國相繼進行了蜂窩陶瓷的研制。堇青石(2Mg0 · 2A1203 · 5Si02)因具有優良的抗熱沖擊性能、良好的吸附性能以及一定的機械強度而得到了廣泛的應用，它與各種催化劑活性組分的良好匹配性、孔壁薄、幾 何表面積大、熱膨脹系數小和耐熱沖擊性好等特點，作為凈化廢氣用理想的催化劑載體而得到了長足發展。如汽車尾氣的催化凈化器、載體金屬液的過濾器、化學工業中的化學反應載體等。隨著堇青石的應用與開發還不斷地取得新的進展，用途也會越來越廣，用量也將會增加，并且因其在環境污染，特別是大氣污染防治中的重要作用而成為國內外環境工程材料領域中的一個主要的研究課題。堇青石的傳統合成是以高嶺土，滑石和工業氧化鋁為原料，隨著礦產資源的不斷開采利用，數量在不斷減少，同時原料加工所需要的能源費用也在逐漸升高，使得生產成本比較高，而且合成的堇青石多以塊狀以及團聚狀出現，很少具有片狀結構，這給堇青石的更廣泛應用帶來了很大限制。本發明以鋁型材廠工業廢渣為原料合成片狀堇青石，屬于固體廢棄物的綜合利用和變廢為寶的項目，與常規合成方法相比，具有原料和技術的創新，原料成本很低，而且合成的堇青石具有片狀結構，以及很低的熱膨脹系數。經濟效益和社會效益很顯著。不僅能合成堇青石，而且合成的堇青石具有片狀結構，解決了現有技術所存在的原料成本高，合成的堇青石結構多為塊狀以及團聚狀的缺點，既變廢為寶，適用于工業化生產，又具有重要的環保及應用價值！
發明內容
本發明的目的是提出合成片狀堇青石粉體的新配方，以鋁型材廠工業廢渣，高嶺土，滑石為原料，經過預燒，球磨，配料，混合，成型，干燥，燒成后得到片狀結構的堇青石，既解決了鋁型材廠工業廢渣的大量堆放給生態環境帶來巨大的污染及危害，又是變廢為寶的綠色環保項目，且生產成本低廉，具有高效的市場經濟效益和很好的推廣應用價值。本發明的技術方案是以鋁型材廠工業廢渣，高嶺土，滑石為原料合成片狀結構堇青石，通過如下所述的制備方法進行合成，其特征在于，合成時采用的原料及配方如下預燒的高嶺土 29-33% ;預燒的滑石40% -44% ;預燒的鋁型材廠工業廢渣25% -29% ；一種如上所述的堇青石粉體的合成方法，其特征在于，合成的操作步驟如下(I)預燒，將工業廢渣，高嶺土，滑石分別在1000°C預燒；以便除去其中的有機物質及雜質；(2)球磨，分別將預燒后的工業廢渣，高嶺土，滑石進行濕法球磨，其中料球水的比例為I O. 8-1. 2 O. 6-2，球磨時間大約18-24小時；(3)過篩，將球磨后的原料分別過250目篩，使其粒度足夠小且均勻，便于反應充分進行；(4)干燥，將球磨后的濕料放入干燥箱中烘干；烘干溫度為120°C，時間為4小時；(5)配料，根據實驗配方稱取原料；(6)混合，將配好的原料放入球磨機中，干法球磨，球磨時間大約2-4個小時，使其混合均勻；(7)擠壓成型，在混合好的料中加入少量的水，通過擠壓方法成型； (8)干燥，將擠壓成型后的圓柱狀試樣放入干燥箱中，120°C下干燥2-4個小時；(9)燒成，將圓柱狀試樣置于電窯中加熱到1320_1380°C。保溫時間為2-6個小時，自然冷卻至室溫，即可獲取片狀結構的堇青石本發明以鋁型材廠工業廢渣作為合成片狀堇青石的主原料,廢渣是由鋁型材表面處理時產生的大量廢液，經沉淀過濾所得到的。經測試，主要成分是Y-A100H和無定型結構的固體物質，以及少量的Fe3+，Ca2+，K1+，Na1+等雜質，含鋁量高，粒子超細，表面積大，活性高，有利于通過固相反應形成堇青石。由于廢渣含鋁量高，高溫下可轉化為Al2O3，因此可替代傳統合成堇青石的工業氧化鋁等含鋁天然原料，而且合成的堇青石為片狀結構。因此不僅可以降低合成堇青石對天然原料的依賴，又能滿足生產需要，同時可以降低成本，節約能源，具有顯著的經濟，環保和推廣應用價值。
以下給出實施例，對本發明專利作進一步的說明。圖I、圖2、圖3為不同比例的原料配方下合成的SEM圖譜。
具體實施例方式實施例I :以預燒的鋁型材廠工業廢渣，滑石粉和粘土 I為原料，配方如下(wt% )預燒的鋁廠工業污泥26%預燒的滑石粉41.5%預燒的高嶺土 32· 5%實施例2 :以預燒的鋁型材廠工業廢渣，滑石粉和粘土 2為原料，配方如下(wt% )預燒的鋁廠工業污泥27· 5%預燒的滑石粉42.5%預燒的高嶺土 30 %實施例3 :以預燒的鋁型材廠工業廢渣，滑石粉和粘土 3為原料，配方如下(wt% )預燒的鋁廠工業污泥28%
預燒的滑石粉43%預燒的高嶺土 29%將工業廢渣，高嶺土，滑石等原料分別在1000°C下預燒，再將預燒后的原料進行濕法球磨，其中高嶺土的料球水的比例為1:1: O. 6，滑石的料球水的比例為
I: 1.2 : I. 5，工業廢渣的料球水的比例為I : 1.2 : 1，球磨時間為24小時，將球磨后的原料分別放入干燥箱中干燥，再根據配方稱取原料，混合，將混合后的原料放入球磨罐中進行干法球磨，球磨時間4個小時，將球磨后的原料加入一定量的水，進行擠壓成型，成型后的試樣再在120°C干燥箱中干燥4小時，將干燥后的條形試樣放入1350°C電窯中煅燒，保溫6個小時，自然冷卻至室溫。分析XRD圖譜，可以看到實例1，2，3得到的主晶相均為堇青石，雜相幾乎不存在，堇青石含量已達到了 90%以上。分析SEM圖譜(如圖I)，從圖中可以看到按照實例I得到的堇青石晶體出現片狀結構，但是片狀形貌不明顯，而且大量堇青石堆積在一塊，呈無定性珊瑚狀；按照實例2合成的堇青石呈明顯的片狀結構，而且片狀完·美的堆積在一起，晶粒大小較均勻，達到了預期合成片狀結構的目的；按照實例3合成的堇青石仍然呈現片狀結構，呈現一定的定向排列，而且結合XRD圖可判斷堇青石晶體發育良好，含量很高。結合實例1，實例2，實例3得到的SEM圖譜可以看出，實例2，實例3得到的堇青石的出現了明顯的片狀結構，實例I得到的堇青石片狀結構不太明顯，主要是因為所用的原料不同所造成的，實例2，實例3所用高嶺土雜質較少且呈明顯的片狀結構，而實例I所用的蘇州土雜質較多片狀結構不太明顯。
權利要求
1.一種利用鋁型材廠工業廢渣合成片狀堇青石的方法，通過權利2所述的制備方法進行合成，其特征在于采用的原料以及配方如下 預燒的高嶺土 29-33% ； 預燒的滑石40% -44% ； 預燒的鋁型材廠工業污泥25% -29%。
2.根據權利要求I所述的片狀堇青石的合成配方，其特征在于合成的步驟如下 (1)預燒，將鋁型材廠工業污泥，高嶺土，滑石分別在1000°C預燒；以便除去其中的有機物質及雜質； (2)球磨，分別將預燒后的工業污泥，高嶺土，滑石進行濕法球磨，其中料球水的比例為I : O. 8-1.2 O. 6-2，球磨時間18-24小時； (3)過篩，將球磨后的原料分別過250目篩，使其粒度足夠小且均勻，有利于燒成時合成反應充分進行； (4)干燥，將球磨后的濕料放入干燥箱中烘干；烘干溫度為120°C，時間為4小時； (5)配料，根據實驗配方稱取原料； (6)混合，將配好的原料放入球磨機中，干法球磨，球磨時間大約2-4個小時，使其混合均勻； (7)擠壓成型，將混合好的料中加入少量的水，通過擠壓方法成型； (8)干燥，將擠壓成型后的圓柱狀試樣放入干燥箱中，120°C下干燥2-4個小時； (9)燒成，將圓柱狀試樣置于電窯中加熱到1320-1380°C。保溫時間為2_6個小時，自然冷卻至室溫，即可獲取片狀的堇青石。
3.根據權利要求2所述的利用鋁型材廠工業廢渣合成片狀結構堇青石的方法，其特征在于合成的堇青石為片狀結構。
全文摘要
一種利用鋁型材廠廢渣合成片狀堇青石的方法，它既解決了工業廢渣對于附近水域以及環境的嚴重污染，又能變廢為寶，并且降低了制備堇青石的生產成本，具有高效的市場經濟效益以及很好的推廣價值。同時根據鋁廠工業廢渣的組成及特點，利用廢渣作為三氧化二鋁的主要來源，添加純片狀結構的高嶺土，滑石，以合成高純度、優質的片狀堇青石材料，既滿足了成型以及生產工藝的要求，又大大的降低了堇青石的熱膨脹系數。因此適用于工業化生產。本發明專利不僅可以降低合成堇青石對天然原料的依賴，又能滿足生產需要，同時可以降低成本，節約能源，具有顯著的經濟，環保和推廣應用價值。
文檔編號C04B35/622GK102887700SQ20111020771
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者劉艷春, 曾令可, 張全勝, 侯來廣, 陳水輝 申請人:廣州銳得森特種陶瓷科技有限公司