[发明专利]一种多层结构的莫来石-堇青石基泡沫陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多层结构的莫来石‑堇青石基泡沫陶瓷及其制备方法，先将蓝晶石尾矿、粉煤灰、镁砂、氧化铝微粉、聚甲基丙烯酸铵、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸盐、辛醇和水混匀，制得浆体Ⅰ；将氧化铝微粉、蓝晶石尾矿、聚羧酸盐、辛醇和水混匀，制得浆体Ⅱ。再在真空条件下将聚氨酯海绵浸渍于浆体Ⅰ中，采用压缩空气喷吹或者离心甩浆，微波干燥，保温，得到莫来石‑堇青石基泡沫陶瓷预制体；用浆体Ⅱ对莫来石‑堇青石基泡沫陶瓷预制体进行真空浸渍，压缩空气喷吹或者离心甩浆，微波干燥，得到莫来石‑堇青石基泡沫陶瓷坯体；最后在一定条件下保温，制得多层结构的莫来石‑堇青石基泡沫陶瓷。本发明具有工艺简单，成本低特点。

技术领域

本发明涉及泡沫陶瓷技术领域，具体涉及一种多层结构的莫来石-堇青石基泡沫陶瓷及其制备方法。

背景技术

泡沫陶瓷始于上世纪70年代，是一种孔隙率可高达90以上的多孔陶瓷材料。由于其具有优异的机械强度、耐高温、比表面积大、抗侵蚀和良好的过滤吸附性能而被广泛的应用于金属熔液过滤装置、汽车尾气吸附、工业污水处理和保温材料等领域。目前工业上主要采用有机泡沫浸渍法制备泡沫陶瓷，但是有机泡沫基体（聚氨酯）在中低温条件下发生分解原位生成中空的孔筋结构，并且由于气体挥发导致陶瓷基体表面产生大量的裂纹，致使泡沫陶瓷的机械强度和热震稳定性显著下降。

莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂）是Al₂O₃-SiO₂二元系统中常压下唯一稳定的二元固溶体，其拥有耐高温（熔点为1850℃）、机械强度高和导热系数小等优异的性能。

堇青石（2MgO₂·2Al₂O₃·5SiO₂）是一种硅酸盐矿物，由于其具有耐火度高、热膨胀率低和优异的力学性能而被广泛的应用于陶瓷窑具、电子封装材料、催化剂载体、泡沫陶瓷、生物陶瓷和低温热辐射材料等领域。

步入到二十一世纪后我国的工业化快速发展，导致产生大量的工业废弃物致使资源得不到合理化利用污染环境。如何对工业废弃物进行综合应用使之变废为宝成为当今社会发展的主题。蓝晶石尾矿是蓝晶石开采过程中排放的废弃物。粉煤灰作为电厂排除的主要废弃物其主要化学组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、CaO和TiO₂等。并且随着电力行业的迅猛发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，已成为我国最主要的工业废弃物之一。蓝晶石尾矿和粉煤灰作为固体废弃物侵占大量的农业耕地、堵塞河道，导致环境污染和生态破坏。因此如何使之资源化利用解决生态环境成为亟待解决的问题。

“一种蓝晶石尾矿制备玻璃纤维的方法”（ZL201310100863）的专利技术，公开了一种以蓝晶石尾矿、长石、石灰石、纯碱、石英砂、萤石按一定质量比配料，经干混、熔制、拉丝等工艺制备玻璃纤维。该方法在一定程度上解决了蓝晶石尾矿的利用问题，但是该技术制备工艺条件复杂、成本较高不适用于大规模工业生产。

“利用除杂后的煤矸石为原料制备堇青石质多孔陶瓷”（ CN201310556866）的专利技术，公开了一种以煤矸石、滑石、氧化铝和氧化镁为原料，外加活性炭作为造孔剂制备堇青石质多孔陶瓷。该方法在一定程度上实现了资源化合理利用，提堇青石多孔陶瓷的使用性能。但是该技术所制备的堇青石多孔陶瓷的孔结构和大小无法得到有效的控制，导致产品在工业生产中质量得不到有效的控制。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好、生产成本低和工艺简单的多层结构的莫来石-堇青石基泡沫陶瓷的制备方法，用该方法制备的多层结构的莫来石-堇青石基泡沫陶瓷机械强度高和优异的热震稳定性。

为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种多层结构的莫来石-堇青石基泡沫陶瓷，制备步骤如下：