[发明专利]一种利用锰渣制备堇青石陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体是一种利用锰渣制备堇青石复合陶瓷材料及其方法，属于工业固体废渣综合回收再利用技术。

背景技术

目前我国是世界上最大的电解锰生产国，电解锰产量约占世界总产量的98%。我国的锰矿资源主要是以碳酸锰矿为主的菱锰矿，采用电解硫酸锰工艺来生产金属锰，在获得金属锰的同时也产生了大量的酸性滤渣—锰渣。由于近年来对锰矿资源的滥采乱挖，造成了锰矿品味的日益降低，现每生产1吨金属锰将会产生8～9吨的锰渣。因缺乏有效的再利用技术，这些大量的锰渣主要以堆放或填埋的形式进行处理，逐年堆放的工业锰渣已对环境造成了严重污染，主要表现为锰渣中含有的大量氨氮、硫酸盐、重金属离子如镉、铅、砷、铜、锌和锰等对渣场附近大气、地表/地下水源、土壤结构、生态环境等造成的污染与破坏，已成为制约我国电解锰产业可持续发展的主要因素。因此，如何解决锰渣的无害化处理和资源化利用已成了当地政府、社会和涉锰企业的一大难题。如果经过一定的处理和其他混料添加，可以实现锰渣的有效回收与综合资源化利用，从而减少对环境的污染，产生良好的经济效益和环境效益。目前，人们对锰渣的回收与资源化利用开展了广泛的研究，如从锰渣中提取金属锰、用作水泥缓凝剂、制备陶瓷砖、制作蜂窝型煤燃料、生产锰肥、生产釉或微晶玻璃材料、用作建设材料或路基材料等。这些方法为锰渣的综合利用开辟了新思路，但仍难以大规模利用，因此必须寻找新的锰渣综合利用途径。

堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)是一种硅酸盐矿物，具有较低的介电常数(ε=4)、近硅的低热膨胀系数、高的力学强度、良好的电绝缘性、高的化学稳定性和抗热震性、以及与电极(Ag–Pd)间的良好匹配性，被广泛应用在窑具、电路板、绝缘体、整流罩、电容器、滤波器和混频器、高频片感与电子封装材料等领域。此外，堇青石还具有良好的吸附性能，与各种催化剂活性组分的匹配性能良好，以及孔壁薄、几何表面积大等特点，可用于制备多孔材料如蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷，作为净化废气的理想催化剂载体和过滤装置，用于汽车尾气净化、金属熔体过滤、超细粒子过滤、催化燃烧、热交换等化学加工过程。通常，堇青石可以通过固相合成法、玻璃反玻化法、溶胶–凝胶法、水解–沉淀法等方式来制备。天然堇青石很少，工业上采用人工合成方法制备堇青石，但合成堇青石仍是一项很困难的工作，这主要是因为它的生成条件比较苛刻，其生成温度与分解温度接近，即烧成温度范围窄，在较低温度下没有明显的堇青石生成，提高温度又会导致大量的玻璃相生成，从而降低制品的热稳定性。

锰渣的主要化学成份测定如下：(各成份含量%)