[發(fā)明專利]改性高嶺土低溫制備莫來石的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210104659.2
• 申請(qǐng)日: 2012-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN102584190A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志杰;譚越;郭福瓊;楊云山;郭志山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東寶豐陶瓷科技發(fā)展股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/185
• 分類號(hào): C04B35/185;C04B35/626
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)海心聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為

技術(shù)領(lǐng)域

?????本發(fā)明涉及一種莫來石的制備方法，具體地說，是一種用改性高嶺土低溫制備莫來石的方法；屬于陶瓷材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

莫來石，特別是涉及一種改性高嶺土低溫制備莫來石的方法，該莫來石是一種輕工及建筑材料，用于日用陶瓷、工藝陳設(shè)陶瓷、建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、耐火材料等。在陶瓷等硅酸鹽材料生產(chǎn)中，由于原料硅酸鹽礦物的硅氧鍵能大，燒成溫度高，需要消耗大量的能源，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且污染環(huán)境。傳統(tǒng)陶瓷的主晶相為莫來石，由粘土礦物通過高溫?zé)岱纸夥磻?yīng)形成，初次形成莫來石的溫度在1150℃以上，較高的莫來石形成溫度直接導(dǎo)致較高的陶瓷燒成溫度。降低陶瓷生產(chǎn)中莫來石的形成溫度可有效降低陶瓷的燒成溫度，實(shí)現(xiàn)陶瓷生產(chǎn)節(jié)能減排的目的。

莫來石是SiO₂-Al₂O₃二元系統(tǒng)中唯一穩(wěn)定的化合物，是傳統(tǒng)陶瓷制品的主晶相，具有導(dǎo)熱率低、熱膨脹系數(shù)小、抗蠕變和抗熱震性好、高溫強(qiáng)度大、化學(xué)穩(wěn)定性好等性質(zhì)，起著提高陶瓷強(qiáng)度的重要作用。莫來石一般有片狀、顆粒狀和針狀等幾種形態(tài)，其中針狀莫來石易互相穿插構(gòu)成堅(jiān)固的骨架，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于阻止微裂紋擴(kuò)展，對(duì)于提高陶瓷的斷裂韌性具有重要意義。

目前莫來石的制備方法主要有以下幾類：一是以鋁質(zhì)、硅質(zhì)原料制備莫來石溶膠-凝膠前驅(qū)體，高溫煅燒或氣體催化制備莫來石；二是采用一種或數(shù)種低熔點(diǎn)的鹽類作為反應(yīng)介質(zhì)，在熔鹽中完成合成反應(yīng)，制備莫來石；三是采用水熱晶化法、沉淀法、噴霧熱解法等制備莫來石；四是原位合成法制備莫來石，但是原位合成法制備的針狀莫來石晶相含量普遍不高，為了提高莫來石生成量，降低生成溫度，同時(shí)針狀提高莫來石的長徑比，很多研究探索了摻雜氧化物的作用，但是由于摻雜不同氧化物對(duì)莫來石的影響不同，對(duì)于摻雜氧化物種類的選擇以及加入量的方面存在一定的困難。另外，為了降低莫來石的燒成溫度，提高莫來石的含量并且促進(jìn)致密燒結(jié)，常選用低溫?zé)稍匣蚴且啄獊硎募t柱石、硅線石等原料，這些天然礦物雖然儲(chǔ)量豐富，但其伴生礦也多，其組成和性質(zhì)也會(huì)由于成因的不同而有很大的差別，造成原料的不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)目前改性高嶺土制備莫來石的問題，提供一種在低溫條件下用改性高嶺土制備莫來石的方法，該方法降低了陶瓷燒成溫度，節(jié)省能耗，降低了生產(chǎn)成本和污染物排放。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：該改性高嶺土低溫制備莫來石的方法，依次包括如下步驟：（1）以質(zhì)量百分比計(jì)，配制成含有機(jī)酸2~20%和含氟化物1~5%的改性水溶液；（2）取1質(zhì)量份的高嶺土，加入到1.3~1.5份步驟（1）配制的改性水溶液中，浸泡得到改性高嶺土；（3）將步驟（2）所得的改性高嶺土放入高溫爐煅燒，即得到納米尺度針狀莫來石。

上述的改性高嶺土低溫制備莫來石的方法，其中：步驟（1）所述的有機(jī)酸為檸檬酸、草酸、醋酸的其中之一或者它們的任意組合；所述的氟化物包括氟化鈉、氟化鉀、氟化銨、氟化氫銨的其中之一或者它們的任意組合。

上述的改性高嶺土低溫制備莫來石的方法，其中：步驟（2）所述的浸泡時(shí)間是12~48h，

上述的改性高嶺土低溫制備莫來石的方法，其中：步驟（3）所述的煅燒是在850~950℃段燒30~120分鐘。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）本發(fā)明在通過高嶺土的改性，大幅度降低莫來石的形成溫度，同樣的高嶺土，未改性煅燒1180℃，保溫1小時(shí)，才可見明顯莫來石生成，通過改性，煅燒溫度降至850~950℃，高溫保溫時(shí)間30~120分鐘，已有大量生成莫來石。

（2）本發(fā)明選擇最為常見的陶瓷原料高嶺土在較低的溫度下合成出了納米尺度針狀莫來石，將之作為原料加入陶瓷配方，降低了陶瓷燒成溫度，節(jié)省能耗，降低了生產(chǎn)成本和污染物排放；工藝簡單、成本較低，便于應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

（3）本發(fā)明所得到的針狀莫來石互相穿插形成具有剛性骨架結(jié)構(gòu)的空間網(wǎng)絡(luò)，有助于提高陶瓷的斷裂韌性和高溫性能。

發(fā)明原理：在自然界中，我們可以看到一些現(xiàn)象，水稻、燕麥等植物通過根系分泌物可加速粘土等硅酸鹽礦物的風(fēng)化，硅酸鹽細(xì)菌等微生物的可促進(jìn)長石等硅酸鹽礦物的分解。這些現(xiàn)象都說明了低分子有機(jī)酸能加速硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)的破壞，提高硅酸鹽的反應(yīng)活性。因此，利用低分子有機(jī)酸的活化作用和其有機(jī)配體的絡(luò)合作用，對(duì)硅酸鹽礦物進(jìn)行改性，可有效破壞硅酸鹽礦物的結(jié)構(gòu)有序性，增強(qiáng)其反應(yīng)活性，從而達(dá)到降低硅酸鹽材料燒成溫度的目的，節(jié)約能耗、降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量及實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保。