[發(fā)明專利]一種吸收高溫二氧化碳的硅酸鋰陶瓷材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210233549.6
• 申請日: 2012-07-07
• 公開（公告）號: CN102731076A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭壽;王蕓;彭程;沈洪雪
• 申請（專利權(quán)）人: 蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院;中國建材國際工程集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C04B35/16
• 分類號: C04B35/16;C04B35/622
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標(biāo)事務(wù)所 34113
• 代理人: 楊晉弘

技?術(shù)?領(lǐng)?域

本發(fā)明涉及一種用于吸收高溫二氧化碳的硅酸鋰陶瓷材料的制備方法，該材料用于對水泥窯、玻璃廠、發(fā)電廠等煙道中排放的大量高溫二氧化碳以及化石燃料燃燒過程中排放的高溫二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行直接吸收。

背?景?技?術(shù)

目前，石油、天然氣、煤炭等化石燃料仍然是水泥窯、玻璃廠、發(fā)電廠等很多工業(yè)企業(yè)中的主要能源材料，而在化石燃料燃燒的過程中會產(chǎn)生大量的高溫二氧化碳，加劇溫室效應(yīng)。常溫下可吸收二氧化碳的材料很多，而且吸附率也很高。但對高溫二氧化碳進(jìn)行降溫，使其降到室溫勢必會大大增加處理二氧化碳的成本。

2001年日本東芝公司Nakagawa等人成功研發(fā)了吸收二氧化碳的硅酸鋰陶瓷材料，但其不僅燒結(jié)溫度高、耗能大、成本高，而且其對二氧化碳的吸附率也非常低，才達(dá)到6.2wt%。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有的硅酸鋰陶瓷材料存在的燒結(jié)溫度高、對二氧化碳的吸附率低的缺陷，提供一種可在高溫情況下對二氧化碳進(jìn)行直接吸附硅酸鋰陶瓷材料的及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種吸收高溫二氧化碳的硅酸鋰陶瓷材料，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：SiO₂?12.41%～28.9%，Li₂CO₃?30.52%～71.1%，K₂CO₃?0～57.07%，其中碳酸鉀作為鉀的摻雜劑。

一種吸收高溫二氧化碳的硅酸鋰陶瓷材料的制備方法，其特征在于以下步驟制得：

按上述配比將各原料混合，放入研缽中進(jìn)行研磨，研磨后的原料放入高溫電阻爐中進(jìn)行高溫煅燒，煅燒溫度為600℃～1000℃，保溫時(shí)間為0.5h～8h，即得到一種吸收高溫二氧化碳的硅酸鋰陶瓷材料。

本發(fā)明首先對硅酸鋰的制備原料進(jìn)行嚴(yán)格的稱量，按照一定的重量比進(jìn)行配料，然后對所配原料進(jìn)行研磨，使其變成粉末狀，達(dá)到微米級，增大其表面積，這樣二氧化硅與碳酸鋰以及碳酸鉀之間的接觸面積加大，可以進(jìn)行充分的反應(yīng)。最后把一定量的配合料放入高溫電阻爐中進(jìn)行高溫煅燒，最終實(shí)現(xiàn)K摻雜硅酸鋰陶瓷材料的制備。制備材料價(jià)廉易得，燒結(jié)溫度低，能耗少。在制備硅酸鋰過程中進(jìn)行了K摻雜，過程較簡單，易于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，而且進(jìn)行K摻雜，大大提高了材料對二氧化碳的吸附率，最高吸附率達(dá)到了49.69wt%。

而硅酸鋰陶瓷材料能夠在350℃～850℃之間對二氧化碳進(jìn)行直接吸收，同時(shí)由于碳酸鉀的摻入，降低了硅酸鋰陶瓷材料的成型燒結(jié)溫度，從而進(jìn)一步降到了原料的制備成本，因此其有可能成為高溫二氧化碳?xì)怏w吸附的首選材料。

本發(fā)明的一種吸收高溫二氧化碳的硅酸鋰陶瓷材料，放置于熱重分析儀中，進(jìn)行熱重差熱檢測，通入二氧化碳?xì)怏w，在室溫～900℃范圍內(nèi)進(jìn)行檢測，在350℃～850℃范圍內(nèi)對二氧化碳進(jìn)行吸附反應(yīng)，在溫度到達(dá)750℃時(shí)停留20min，以利于K摻雜硅酸鋰陶瓷材料對二氧化碳的吸收。吸收高溫二氧化碳具體情況詳見實(shí)施例。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1

利用電子天平分別稱取SiO₂為20.25g，Li₂CO₃為48.75g，K₂CO₃為0.917g，放入研缽中，進(jìn)行研磨，使其成為粉末狀達(dá)到微米級，而后放入高溫電阻爐中進(jìn)行750?℃燒結(jié)，分別保溫2h，6h，即得到一種吸收高溫二氧化碳的硅酸鋰陶瓷材料。

將制成的K摻雜硅酸鋰陶瓷材料進(jìn)行充分研磨，并放入熱重分析儀中在室溫～900℃范圍內(nèi)，并在750℃恒溫20min，檢測其對二氧化碳的吸附能力，在達(dá)到吸收平衡時(shí)，其吸附率分別為14.31wt%，22.62wt%。

實(shí)施例2

參照實(shí)施例1進(jìn)行稱取樣品并研磨，并于高溫爐中進(jìn)行850℃燒結(jié)，分別保溫2h，6h，而后同樣對所得樣品進(jìn)行研磨并于同樣條件下進(jìn)行檢測，在達(dá)到吸收平衡時(shí)，其吸附率分別為20.73wt%，27.88wt%。

實(shí)施例3

參照實(shí)施例1進(jìn)行稱取樣品并研磨，并于高溫爐中進(jìn)行900℃燒結(jié)，分別保溫2h，6h，而后同樣對所得樣品進(jìn)行研磨并于同樣條件下進(jìn)行檢測，在達(dá)到吸收平衡時(shí)，其吸附率分別為36.28wt%，49.69wt%。

實(shí)施例4