[发明专利]回收氧化锆陶瓷磨削加工废料制备氧化锆陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷废料的回收，属于结构陶瓷技术领域。

背景技术

随着我国氧化锆陶瓷工业的发展，越来越多的氧化锆陶瓷产品被投入市场，但在氧化锆陶瓷的生产过程中，烧结后的氧化锆陶瓷必须经过磨削加工，在该加工过程中磨削量约占氧化锆陶瓷粗产品5～20wt％，而成为废料，目前尚未见相关处理方法，造成资源浪费和环境破坏。普遍的观念认为该氧化锆陶瓷制成品的磨削废料已经过高温烧成，其晶体已转化为稳定的立方相或四方相晶体，而且在磨削过程中混入的各种杂质，如：酚醛树脂或环氧树脂等砂轮有机结合剂，约占该废料干基重量1％；金属或合金中铜、铁等砂轮结合剂，占该废料干基重量约0.5％；砂轮上磨削掉下的金刚石或氧化铝等，占该废料干基重量约1％。致使氧化锆的磨削废料难于再回收利用。通常作为无害工业垃圾采取填埋等简单处理方式，不但浪费资源，还对堆放或填埋点周边环境造成一定的影响。

发明内容

为了节约资源、保护环境，本发明对氧化锆陶瓷磨削废料进行回收利用，制备陶瓷制品。

本发明的实现，解决主要技术问题是：①根据需要对回收料进行除杂、提纯：将废料过滤，去除颗粒较大的杂质；用酸溶解废料中的铜、铁等金属杂质，经洗涤、过滤，使金属杂质溶解于水后去除；②利用有机物及金刚石在1000℃以上的氧气或空气气氛中氧化成二氧化碳、水等气体，从而去除有机物和金刚石，从而获得纯化的废料。③保证回收废料所制备陶瓷的性能：根据需要在纯化后的回收料中添加稀土氧化物或者其他化合物，使得烧结后的陶瓷产品性能达到实际需求材料的性能。

本发明采用的技术方案为：将收集的氧化锆陶瓷磨削废料浆料经过滤除去较大颗粒，静置沉淀，分离上层液体，保留沉淀物；在沉淀物中加入酸溶液和纯水，加热反应一段时间后，过滤、洗涤沉淀物，干燥和灼烧后获得纯化的磨削废料；根据生产需要，在纯化的磨削废料中加入稀土氧化物或其他化合物，混合后制备粉体，然后经过成型，烧结制备成陶瓷产品。

本发明回收氧化锆陶瓷磨削加工废料制备氧化锆陶瓷的方法，包括以下步骤：

步骤一：将回收的氧化锆陶瓷磨削废浆料过100目筛后，弃除筛余物，静置澄清或过滤收集废料；

步骤二：在收集的废料中加入酸或酸及氧化剂反应；

步骤三：将反应后的浆料进行过滤、洗涤、灼烧；

步骤四：加入稀土氧化物和/或氧化锆将灼烧后的物料调整组成至包括70％～98wt％ZrO₂及2％～20wt％稀土氧化物，直接粉碎至D₅₀≤10μm成为粉料，或者粉碎至D₅₀≤10μm后造粒成D₅₀为10μm～40μm的造粒粉料；

步骤五：将步骤四所得粉料经过成型、烧结后制备成锆陶瓷。

本发明的优选方案之一是步骤四所述稀土氧化物为Y₂O₃、Pr₆O₁₁、CeO₂、Gd₂O₃中的至少一种。加入稀土草酸盐或碳酸盐也能起到同样作用。

本发明再一优选方案是所述的酸为硫酸、硝酸、盐酸中的至少一种，所述氧化剂为双氧水、硝酸盐、氯酸、高氯酸或高锰酸钾。

本发明再一优选方案是所述反应温度为55℃～70℃。

本发明再一优选方案是所述灼烧的温度为1000℃～1200℃。

本发明再一优选方案是步骤四所述调整组成包括调整组成至含0.5～25wt％Al₂O₃和/或0.5～5wt％TiO₂。

在步骤二中废料中的铜、铁等金属、合金或其氧化物，在盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、氯水、高氯酸、氯酸等酸及双氧水、硝酸盐、亚硝酸盐、高氯酸盐、高锰酸钾、高锰酸钠、氯气、重铬酸钾、臭氧过碳酸钠等氧化剂共同作用下转变为相应金属盐溶于水中，经过滤及洗涤分离。相关化学反应式：

M-ne＝Mⁿ⁺

MnOm+2mH⁺→nM^k++mH₂O

其中M为铜、铁等金属或合金。