[發明專利]一種鈣長石-石英-玻璃相復相陶瓷的制備方法

有效

• 申請號: 202010114339.X
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111233334B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 史志銘;韓超;閆華;王文彬
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學;內蒙古展華科技有限公司
• 主分類號: C03C10/00
• 分類號: C03C10/00
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦

本發明公開一種鈣長石?石英?玻璃相復相陶瓷的制備方法，復相陶瓷的原料由沙漠砂、粉煤灰、高嶺土和纖維素組成。本發明所制備的鈣長石?石英?玻璃相的復相陶瓷材料，顯氣孔率為0.5?7％,彎曲強度為70?130MPa，熱膨脹系數為(3.0?7.4)×10^?6/℃，可用于制作機械、化工、冶金、環保等行業中的輸送管道、料倉內襯、隔熱板、窯爐材料等，也可用于城鎮鄉村道路鋪設、建筑物裝飾等。

技術領域

本發明涉及復相陶瓷技術領域。具體地說是一種鈣長石-石英-玻璃相復相陶瓷的制備方法。

背景技術

氧化物系陶瓷生產主要依靠石英、氧化鋁、氧化鎂、高嶺土、蒙脫石、長石和石灰石等礦物原料。陶瓷使用量的增加需要開采大量礦物資源。天然沙漠占據了大量土地資源，由于沙漠風積沙主要含有氧化硅組分，還含有一定量的氧化鋁、氧化鈣、氧化鈉、氧化鐵等成分，將風積沙應用于陶瓷生產，可以節約礦物、土地資源以及充分利用閑置的沙漠資源。有報道利用風積沙為原料，并且配合以其它輔助原料，通過配料、球磨、壓坯和燒結，分別合成了以石英、堇青石、莫來石等為主晶相的陶瓷，以及橄欖石-碳化硅等復合陶瓷。也有報道以風積沙、頁巖、方解石、鈉/鉀長石為原料制備蜂窩陶瓷，燒成后陶瓷的主晶相為鱗石英，以及少量鈣長石和硅酸鈣晶體。

另一方面，熱電廠鍋爐煤粉燃燒后形成的粉煤灰含有莫來石、石英、氧化鈣、氧化鐵等成分，也可以作為陶瓷原料。有報道利用粉煤灰與石英沙制備玻璃陶瓷，其中含穩定的鈣長石相。

復合陶瓷具有比單相陶瓷更合理的微觀結構和優異的物理性能和力學性能，比如，引入鈣長石的氧化物陶瓷其致密度增加，力學性能和熱性能明顯改善；采用石英、硅灰石或鋁酸鈣、Al₂O₃、藍晶石、高嶺土原料，高溫下硅灰石、鋁酸鈣與鋁硅系原料反應生成鈣長石相，在1400℃燒結形成莫來石、鈣長石和少量剛玉相；再加入淀粉還可制備性能優異的鈣長石/莫來石復相多孔輕質耐火材料。在高嶺土、石英等原料中添加硫酸鈣后在1240℃燒結，可獲得鈣長石、莫來石復相陶瓷；摻入5％脫硫石膏在1200-1240℃燒結鈣長石/莫來石復相陶瓷，但石膏受熱釋放二氧化硫引起大氣環境污染。以高嶺土、硅灰石和促燒劑為原料，在1000℃燒結獲得含有少量石英相的鈣長石陶瓷。以SiO₂、CaCO₃和Al(OH)₃為原料，添加聚苯乙烯、木屑和石墨造孔劑，在1450℃燒成得到鈣長石/莫來石復相輕質耐火材料,用鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥熟料為原料，采用注漿成型方法，燒結等制備微孔鈣長石陶瓷，1250℃燒結合成的陶瓷顯氣孔率為60％，密度1.13g/cm³，抗壓強度15MPa，以Al(OH)₃為鋁源的樣品在1400℃燒結可獲得單相鈣長石相。

雖然上述復相陶瓷材料避免了單相鈣長石陶瓷和單相石英陶瓷在燒結性能、物理性能和力學性能方面的缺點，如高的燒結溫度、低致密度、坯體燒結開裂、高熱膨脹系數和低強度等，但是研究較多為長石相-莫來石復相陶瓷、石英相-鈣長石復相陶瓷等，仍然不能避免高熱膨脹系數和低強度的問題。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種熱膨脹系數低、顯氣孔率低、彎曲強度高的鈣長石-石英-玻璃相復相陶瓷的制備方法，引入的玻璃相均勻分布在鈣長石相和石英相周圍，使得陶瓷的熱膨脹系數更低。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種鈣長石-石英-玻璃相復相陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

(1)準備原料：分別取沙漠砂、粉煤灰或預處理粉煤灰、高嶺土和纖維素作為復相陶瓷原料，備用；

(2)球磨造粒：將沙漠砂、粉煤灰或預處理粉煤灰、高嶺土和纖維素混合，球磨后造粒；

(3)成型；

(4)燒結。