[發(fā)明專利]基于低壓電瓷廢料的鋁硅系輕質(zhì)骨料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310715136.6
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103693944A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李淑靜;徐娜娜;李遠兵;袁林;張金龍;汪雷;李亞偉;桑紹柏
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: C04B33/135
• 分類號: C04B33/135
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁硅系輕質(zhì)骨料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于低壓電瓷廢料的鋁硅系輕質(zhì)骨料及其制備方法。

背景技術(shù)

電工陶瓷（電瓷）主要指用于高低壓輸電線路及電站和各種用電器的絕緣陶瓷，也稱絕緣子，是電力工業(yè)的重要組成部分。瓷質(zhì)材料主要有普通陶瓷、高硅瓷和鋁質(zhì)瓷，高硅瓷又稱低壓電瓷，通常被應(yīng)用于低壓輸變電線路中。低壓電瓷材料的使用環(huán)境惡劣，導(dǎo)致其生產(chǎn)工藝十分嚴格，一旦在生產(chǎn)或使用過程中，出現(xiàn)細微裂紋或雜質(zhì)元素含量超標(biāo)，就會淘汰成為低壓電瓷廢料。我國每年從生產(chǎn)線和低壓輸變電線路上淘汰的低壓電瓷廢料有數(shù)百萬噸，堆積如山，對環(huán)境造成污染，對資源造成浪費。

窯爐等熱工設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，也是極度消耗能源和原料的地方。提高窯爐的工作效率和降低熱能消耗及減輕自身重量的重要措施就是使用輕質(zhì)耐火材料代替重質(zhì)耐火材料構(gòu)筑窯爐內(nèi)襯。傳統(tǒng)的輕質(zhì)合成料存在雜質(zhì)高、氣孔大、隔熱效果欠佳和使用溫度低的缺陷；高級隔熱耐火材料可以將使用溫度提高到1500℃，但價格高和強度低，不適用于推廣應(yīng)用。因此，開發(fā)使用溫度較高且價格低廉的輕質(zhì)不定形耐火材料十分必要，不僅可以有效降低爐殼外表溫度、保障設(shè)備的安全作業(yè)和有效降低能耗，并且能夠降低使用成本。輕質(zhì)骨料是制備輕質(zhì)不定形耐火材料的重要組成部分，然而，現(xiàn)今普遍應(yīng)用的骨料存在性能與成本不能兼顧等缺點，從而無法實現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置。

“利用陶瓷廠廢泥和工業(yè)氧化鋁制備高鋁莫來石骨料的方法”(CN101585711A)專利技術(shù)，公開了以陶瓷廠廢泥、經(jīng)除鐵后的鋁礬土和工業(yè)氧化鋁為原料，濕磨混勻形成混合泥漿；將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒干燥機造粒形成顆粒狀粉體；燒成過篩后，即得不同粒度和氧化鋁含量的莫來石骨料。該方法的缺陷主要表現(xiàn)在：(1)工藝過程較復(fù)雜和能耗高；(2)固體廢棄物利用率低；(3)骨料成品的粒度及成分組成不可控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單、節(jié)約資源和環(huán)境友好的利用低壓電瓷廢料制備鋁硅系輕質(zhì)骨料的方法；用該法所制備的鋁硅系輕質(zhì)骨料的體積穩(wěn)定性和耐壓強度較高，體積密度較低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：以40.0~80.0wt%的低壓電瓷廢料、10.0~50.0wt%的粉煤灰和10.0~30.0wt%的粘土為原料，先在每噸原料中加入400~900L的造孔劑，混合，再外加所述原料3.5~7.0wt%的結(jié)合劑和11.0~17.0wt%的水，造粒成型；然后在80~140℃條件下干燥22~34h，在1000~1300℃條件下保溫2~12h，即得基于低壓電瓷廢料的鋁硅系輕質(zhì)骨料。

所述低壓電瓷廢料的粒徑小于0.074mm；低壓電瓷廢料的主要化學(xué)成分是：Al₂O₃含量≥24.0wt%，SiO₂含量≥70.0wt%，K₂O含量≤3.0wt%，Na₂O含量≤0.6wt%。

所述粉煤灰的粒徑小于0.088mm，粉煤灰的主要化學(xué)成分是：Al₂O₃含量≥30.0wt%，SiO₂含量≥54.0wt%，K₂O含量≤0.8wt%，Na₂O含量≤0.05wt%。

所述粘土的粒徑小于0.088mm，粘土的主要化學(xué)成分是：Al₂O₃含量≥40.0wt%，SiO₂含量≥55.0wt%，K₂O含量≤0.8wt%，Na₂O含量≤0.1wt%。

所述造孔劑為糠、鋸末和球狀瀝青中的一種。

所述結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈉、羧甲基纖維素鈉、糊精和淀粉中的一種或兩種。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所用原料為目前大量堆積且沒有得到充分利用的低壓電瓷廢料，不僅減緩了環(huán)境壓力還節(jié)約了處理大量低壓電瓷廢料的費用，故變廢為寶、節(jié)約資源和環(huán)境友好；本發(fā)明將原料造粒成型，干燥后燒成即可得到基于低壓電瓷廢料的鋁硅系輕質(zhì)骨料，生產(chǎn)工藝簡單；本發(fā)明所制得的鋁硅系輕質(zhì)骨料的孔徑分布主要分布在15μm以下，集中分布在5~8μm之間，體積密度為0.77~1.43g/cm³，顯氣孔率為36.9~59.8%，重?zé)€變化率±0.5%，常溫耐壓強度為8.0~20.0MPa。