[发明专利]一种赤泥质碳化硅多孔陶瓷及其制备方法

说明书

一种赤泥质碳化硅多孔陶瓷，其特征在于：该多孔陶瓷由以下重量百分比的原料制成：赤泥20‑25%、碳化硅55‑60%、氟化铝4‑5%、石墨12‑18%、高岭土5‑10%和羧甲基纤维素水溶液2‑3%；其中，所述羧甲基纤维素水溶液的浓度为1‑3%。本发明以氧化铝工业废弃物赤泥和碳化硅为主要原料，以氟化铝为催化剂，加速了高岭土、赤泥中氧化铝和二氧化硅原位合成莫来石的反应，将原位合成莫来石的反应温度降低了200℃左右，莫来石起到了粘结相作用，比纯碳化硅烧结温度降低了600℃左右，实现了多孔陶瓷的低碳生产，节约了能源，此外，莫来石又可提高多孔陶瓷的物理性能和力学性能。所得多孔陶瓷产品，抗弯强度可达到61.3MPa，气孔率达到31.4%，可用于高温烟尘的过滤器和高温催化剂载体。

技术领域

本发明涉及碳化硅多孔陶瓷制备方法技术领域，具体的说是一种赤泥质碳化硅多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国在工艺大国方面地位升高，氧化铝年产量逐渐增加，再加上铝土矿品位的下降，赤泥的年排放量迅猛增长，据不完全统计，赤泥的累计堆存量已达2亿吨。一方面，因其高碱性和氟、铝有害物质破坏了附近土壤的生态平衡，干扰了植物的正常生长；另一方面，赤泥颗粒细小，干燥后在空气中成为悬浮物，污染环境。赤泥的处置已经成为铝工业可持续发展中的严重问题，也是全球的热点话题之一。赤泥中富含氧化钙、氧化铝和二氧化硅，与硅酸盐陶瓷成份相近，因此，利用赤泥生产陶瓷材料成为高效处置赤泥的主流方向。

碳化硅陶瓷具有稳定性好、热膨胀系数低和优良的力学性能等优点，广泛应用在高温气体净化器、汽车尾气过滤器和传感器等各个领域，但是碳化硅烧结温度超过2000℃，碳化硅陶瓷的烧成温度过高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种赤泥质碳化硅多孔陶瓷及其制备方法，本发明以赤泥和碳化硅为主要原料，利用莫来石的热膨胀系数与碳化硅接近，在碳化硅多孔陶瓷制备中通过生成莫来石粘结相，降低碳化硅陶瓷的烧成温度，同时改善物理性能和力学性能。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种赤泥质碳化硅多孔陶瓷，该多孔陶瓷由以下重量百分比的原料制成：赤泥20-25%、碳化硅55-60%、氟化铝4-5%、石墨12-18%、高岭土5-10%和羧甲基纤维素水溶液2-3%；其中，所述羧甲基纤维素水溶液的浓度为1-3%。

如上所述的一种赤泥质碳化硅多孔陶瓷的制备方法，该制备方法具体包括如下步骤：

步骤1、按照如上所述的重量百分比分别称取赤泥、碳化硅、氟化铝、石墨、高岭土和羧甲基纤维素水溶液，备用；

步骤2、将步骤1称取的赤泥、碳化硅、氟化铝、石墨和高岭土在130-170℃温度条件下烘烤2-6h，之后分别球磨6-10h，至球磨粒度在200目以下，得球磨后的原料，备用；

步骤3、将步骤2球磨后的原料混匀，得混合物，备用；

步骤4、将步骤3的混合物中加入步骤1称取的羧甲基纤维素水溶液，之后，在23-27MPa压力下模压成型，制得生坯料，备用；

步骤5、将步骤4制得的生坯料在140-160℃温度条件下烘烤3-5h，之后通过温度调控进行烧结，所述温度调控包括两次升温阶段和一次降温阶段，第一次升温阶段在空气气氛下使温度从20℃逐渐升至1050℃，第二次升温阶段在氢气气氛下使温度从1050℃逐渐升至1400℃，降温阶段使温度从1400℃降至250-400℃，制得陶瓷制品。

作为一种优选方案，该多孔陶瓷由以下重量百分比的原料制成：赤泥20%、碳化硅55%、氟化铝4%、石墨14%、高岭土5%和羧甲基纤维素水溶液2%；其中，所述羧甲基纤维素水溶液的浓度为2%。