[發明專利]一種采用電解錳渣合成鈣長石–頑輝石復合陶瓷的制備方法

無效

• 申請號: 201410399782.0
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104177072A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 宋謀勝;吳念;曾沛源;焦葉宏
• 申請（專利權）人: 銅仁學院
• 主分類號: C04B35/16
• 分類號: C04B35/16;C04B35/622;B09B3/00
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所 44231
• 代理人: 劉林

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，具體是一種采用電解錳渣合成鈣長石–頑輝石復合陶瓷材料及其制備方法，屬于工業固體廢渣綜合回收再利用技術。?

背景技術

目前我國是世界上最大的電解錳生產國，電解錳產量約占世界總產量的98%。我國的錳礦資源主要是以碳酸錳礦為主的菱錳礦，采用電解硫酸錳工藝來生產金屬錳，即以碳酸錳礦粉為原料，與硫酸進行反應而得到硫酸錳溶液，然后通過氧化、中和、凈化（包括粗濾、凈化、精濾）、電解及成品處理工序即得到電解金屬錳及其酸性濾渣。由于近年來對錳礦資源的濫采亂挖，造成了錳礦資源的日益降低，現每生產1噸金屬錳將會產生8～9噸的電解錳渣。由于缺乏有效的再利用手段，這些大量的電解錳渣主要以堆放或填埋的形式進行處理，逐年堆放的工業錳渣已對環境造成了嚴重污染，主要表現為錳渣中含有的大量氨氮、硫酸鹽、重金屬離子如鎘、鉛、砷、銅、鋅和錳等對渣場附近大氣、地表/地下水源、土壤結構、生態環境等造成的污染與破壞，已成為制約我國電解錳產業可持續發展的是主要原因。因此，如何解決電解錳渣的無害化處理和資源化利用已成了當地政府、社會和涉錳企業的一大難題。如果經過一定的處理和其他混料添加，完全可以實現錳渣的有效回收與綜合資源化利用，從而減少對環境的污染，產生良好的經濟效益和環境效益。目前，人們對電解錳渣的回收與資源化利用開展了廣泛的研究，如從電解錳渣中提取金屬錳、用作水泥緩凝劑、制備陶瓷磚、制作蜂窩型煤燃料、生產錳肥、生產釉或微晶玻璃材料、用作建設材料或路基材料等。這些方法為電解錳渣的綜合利用開辟了新思路，但仍難以大規模推廣利用，因此必須尋求更多更新的電解錳渣綜合利用途徑。?

鈣長石(CaAl₂Si₂O₈)陶瓷以其介電常數低、密度小、熱膨脹系數低、熱導率低和抗熱震性能好等特點，廣泛應用在冶金、機械制造、石油化工、電工電子、隔熱耐火材料等領域，尤其可用于制備低能耗、高性能的耐高溫材料和輕質耐火隔熱材料。目前常采用添加造孔劑及發泡法等來制備鈣長石多孔陶瓷，但該產物的抗壓強度較低。以頑輝石(MgSiO₃)為基體的陶瓷或玻璃材料具有優異的力學性能和低損耗電性能，是一種理想的高頻低損耗高壓絕緣子和電阻器材料。頑輝石通常是利用高溫高壓下的固–固反應生長而出，如氧化鎂(MgO)?和二氧化硅(SiO₂?)在1000–1500℃高溫和2–5?GPa高壓下就能合成頑輝石，或利用地質聚合物技術從先驅體凝膠劑中也能合成頑輝石。?

電解錳渣的主要化學成份測定如下：(各成份含量%)?

電解錳渣主要含有Cao、MgO、Al₂O₃、SiO₂等，因此利用現有的工業廢棄物電解錳渣為主要原料、添加其他粉料來制備生產鈣長石–頑輝石復合陶瓷材料是完全可行的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用工業廢棄物電解錳渣合成鈣長石–頑輝石復合陶瓷材料及其制備方法，該方法電解錳渣的利用量較大、無二次污染，能實現工業廢棄物的資源化，且所制備的復合陶瓷產品性能優良。?

本發明是通過以下技術方案來實現的：?

一種采用電解錳渣合成鈣長石–頑輝石復合陶瓷材料的組分及質量份數為：電解錳渣：30～40份；滑石：44～47份；鋁礬土：11～13份；石英：5～8份。將上述原料按比例混合均勻后添加微量的5%?PVA粘結劑在模具中壓制成坯塊，采用固相燒結法燒結出鈣長石–頑輝石復合陶瓷材料。

采用電解錳渣合成鈣長石–頑輝石復合陶瓷材料的制備方法含以下步驟：?

(1)?電解錳渣經搗碎、烘干、球磨處理后獲得細度約40μm的錳渣粉料，與細度為44μm的滑石、細度為61μm的鋁礬土、細度為61μm的石英粉按30～40份、44～47份、11～13份和5～8份的質量份數混合，攪拌均勻形成混合物。

(2)?在混合物中加入微量的5%?PVA粘結劑并混合均勻后，用鋼質模具將混合物壓制成Φ50m×8?mm圓塊形和37m×6.5m×6.5?mm長條形生坯體；?

?(3)?將壓制成的生坯塊置于80℃電熱恒溫箱中干燥3～4小時獲得干燥坯塊；

(4)?將干燥坯塊置于箱式節能電阻爐中燒結成復合陶瓷產品，燒結溫度為1160～1180℃，燒結保溫時間為2小時，升溫速率為5℃/min,并在100℃、300℃、500℃、700℃溫度下保溫30分鐘和在800℃、900℃、1000℃、1100℃溫度下保溫1小時；