[發(fā)明專利]一種以秸稈為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法

在審

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• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105565847A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 張芳;杜飛鵬;姚東輝
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發(fā)明涉及陶瓷制備技術領域，具體涉及一種以秸稈為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方 法。

背景技術

隨著科技和工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，能源、資源、三廢治理等問題更加受到人們重視。尤其 是能源材料等高技術領域的迅速發(fā)展，對液、固分離技術的研究和開發(fā)提出更高的要求，高 分離精度、高運行效率的微孔過濾技術及微孔過濾材料愈來愈引起人們的重視。多孔陶瓷由 于具有優(yōu)良的機械性能、耐高溫和化學穩(wěn)定性等特性，已廣泛應用于熱氣體和熔融金屬的過 濾、分離等領域以及作為催化劑載體。目前，多孔陶瓷在各種工業(yè)領域中作為過濾材料在減 少環(huán)境污染等方面起到了很重要的作用。隨著多孔陶瓷制備方法和技術的不斷提高，其孔徑 由毫米級向埃米級發(fā)展，氣孔率在20％～85％，氣孔孔徑由均勻化到具有一定梯度。

所謂梯度材料就是在材料的制備過程中，選擇幾種不同性質(zhì)的材料，連續(xù)地控制材料的 微觀要素(包括組成、結(jié)構(gòu)和空隙在內(nèi)的形態(tài)與結(jié)合方式等)，使界面的成分和組織呈連續(xù)變 化，因而材料內(nèi)部的熱應力大為緩和，使其成為可在高溫環(huán)境下應用的新型耐熱材料。孔梯 度多孔陶瓷由于具有優(yōu)良的物化性能，而且其中的孔呈梯度連續(xù)變化，所以特別適用于溫度 高、具有腐蝕性等流體中含有多種粒度的微細粒子的分離。與傳統(tǒng)過濾材料相比，該制品過 濾阻力低，分離效率高，不易引起堵塞，且反洗效果好。孔梯度多孔陶瓷過濾過程為流體中 含有微粒子時，使這些流體通過具有孔梯度的多孔體，其所含微粒即被多孔體一層一層地過 濾：比多孔體微孔孔徑大的微粒被直接阻擋于多孔體的表面，而比表面孔徑小的微粒進入多 孔體內(nèi)部后遇到比它小的孔徑時，再次被阻擋在孔外，從而使得流體充分地被澄清過濾。

傳統(tǒng)上制備多孔陶瓷所用的成孔劑有煤粉、淀粉等原料。我國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源十 分豐富，分布廣、種類多且產(chǎn)量巨大，長期得不到有效利用。我國不同地區(qū)農(nóng)作物秸稈年產(chǎn) 量如表1所示，目前僅主要的農(nóng)作物秸稈就有近20種而且產(chǎn)量巨大。1999年我國農(nóng)作物秸 稈資源總量約6.4億噸，到2010年已達7.26億噸。每年起碼會有7億噸的秸稈被浪費，相當 于損失了3.5億噸標準煤(如果將1億噸露地燃燒的秸稈用于發(fā)電，可建500個25MW的小 型電站，相當于一個“三峽”的發(fā)電量，年替代4350萬噸標煤和減排9000萬噸二氧化碳)。 將資源豐富的秸稈資源開發(fā)成新成孔劑原料并加以利用迫在眉睫。

表1我國不同地區(qū)農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量(萬t)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有孔梯度多孔陶瓷材料生產(chǎn)成本較高、農(nóng)作物秸稈利用率低的 問題，提供一種以秸稈為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法。采用該法制備的孔梯度多孔陶 瓷繼承了秸稈一系列的優(yōu)點，包括成本低、強度高、不變形、不起殼、抗老化，可釘、可鋸、 可創(chuàng)、可鉆、握釘力強、可加工性能好、無污染、無放射性、防火、防水、極佳的環(huán)保性。

一種以秸稈為成孔劑制備孔梯度多孔陶瓷的方法，其特征在于：將高嶺土、工業(yè)氧化鋁、 滑石制成混合粉體并等分成N份；將等分好的混合粉體與N種不同粒徑的秸稈粉按一定比例 混合均勻，一種粒徑的秸稈粉對應一等份混合粉體；最后壓制成坯、干燥、燒成，其中N≥3。

優(yōu)選的，所述高嶺土、工業(yè)氧化鋁、滑石、秸稈粉的總重量份數(shù)比為 45-48:13-16:36-42:12-48。

優(yōu)選的，所述混合粉體由一定比例的高嶺土、工業(yè)氧化鋁、滑石與水混合，經(jīng)攪拌、干 燥、過篩后得到。

更優(yōu)選的，攪拌時間至少為4h，干燥溫度為105℃，干燥時間為12h，篩網(wǎng)為200目。

優(yōu)選的，N＝3時，不同粒徑的秸稈粉由秸稈經(jīng)烘干、磨碎后分別過80目、150目、200目 的篩網(wǎng)制得。

優(yōu)選的，壓制成坯時的壓力為30KN，坯體干燥溫度為105℃，干燥時間為12h。

優(yōu)選的，燒成制度為從室溫逐步升溫至1200℃，其中室溫至105℃升溫速率為6℃/min， 105℃-300℃升溫速率為10℃/min，300℃-700℃升溫速率為3℃/min，700℃-800℃升溫速率 為6℃/min，800℃-1100℃升溫速率為15℃/min，1100℃-1200℃升溫速率為3℃/min，分 別在300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、1100℃以及1200℃保溫30min。