[发明专利]采用石墨尾矿砂和刚玉粉制备陶瓷材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备陶瓷材料的方法。

背景技术

石墨由于其具有优异的导热、导电、润滑、耐磨和化学稳定等特性，被广泛的应用于机械、冶金、化工和航空航天等领域。近些年，随着我国工业的快速发展，石墨的需求与日俱增。而石墨开采过程中所产生的大量尾矿不但对环境造成极大污染，同时其存在的安全隐患对人民的生命和财产安全造成极大威胁。因此，合理开发石墨尾矿，提高其综合利用率成为人们关注的焦点。

发明内容

本发明的目的是为了解决石墨开采过程中所产生的尾矿造成环境污染的技术问题，提供了一种采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法。

采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：

一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为400～600℃，保温时间为1～2h；

二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为3～38:57；

三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以10～15℃/分的升温速度升至1100～1500℃，然后在温度为1100～1500℃、保温时间为1～2h、加压速度为0.1～0.2MPa/分、成型压力为10～30MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。

步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为20～50μm。

步骤二中所述球磨时间为12～48h。

步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。

本发明的方法制备的陶瓷材料的产率高，工艺简单，成本低，可重复性好，可广泛应用于机械，冶金，建筑和化工材料等领域，并解决了石墨开采过程中所产生的尾矿造成环境污染的技术问题。

附图说明

图1是试验二制备的陶瓷材料显微结构照片；

图2是试验二制备的陶瓷材料硬度曲线；

图3是试验二制备的陶瓷材料强度曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式中采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：

一、将石墨尾矿砂在管式炉中进行热处理，热处理温度为400～600℃，保温时间为1～2h；

二、将纯度≥95%的氧化铝粉与经过步骤一处理的石墨尾矿砂球磨混合均匀，氧化铝粉与尾矿砂的质量比为3～38:57；

三、将步骤二得到的混合物置于石墨模具中，以10～15℃/分的升温速度升至1100～1500℃，然后在温度为1100～1500℃、保温时间为1～2h、加压速度为0.1～0.2MPa/分、成型压力为10～30MPa的条件下加压成型，即得采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备的陶瓷材料。

本实施方式步骤二中球磨的过程中，磨球与石墨尾矿砂和氧化铝粉混合粉的质量比为3﹕1。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述的氧化铝粉的粒度为20～50μm。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤二中所述球磨时间为12～48h。其它与具体实施方式一或二之一不相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤三中在氮气气氛下进行加压成型。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中热处理温度为420～580℃。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中热处理温度为500℃。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中氧化铝粉与尾矿砂的质量比为1:19。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中氧化铝粉与尾矿砂的质量比为2:3。其它与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中加压成型温度为1300℃。其它与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤三中加压成型的成型压力为20MPa。其它与具体实施方式一至九之一相同。

采用下属实验验证本发明效果：

实验一：

采用石墨尾矿砂和氧化铝粉制备陶瓷材料的方法如下：