[发明专利]一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备功能陶瓷工程材料助燃催化剂的方法

说明书

本发明涉及工程材料技术领域，具体涉及一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备功能陶瓷工程材料助燃催化剂的方法；包括以下步骤：1，选取原料；2，样品空间堆积，并送入平炉2h升温至850℃；3，将温度由850℃以300℃/h升温至950℃，焙烧4～5h，自然降温；4，破碎样品；5，将破碎后的样品粉碎至100目；6，测定锂含量；7，将样品中锂含量0.1%批次的原料直接细磨至325～1000目；8，加入TiO₂粉末进球磨制成粒径10～100纳米级粉料；9，将配好的粉料1100℃煅烧4h，制成所需的助燃催化剂；利用本发明方法制备出的富含锂鎵钒钛稀有元素的助燃催化剂制备功能陶瓷工程材料时，显著降低了烧结温度并提高了陶瓷工程材料的强度，降低了工程材料的密度。

技术领域

本发明涉及工程材料技术领域，具体涉及一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备功能陶瓷工程材料助燃催化剂的方法。

背景技术

功能陶瓷工程材料作为21世纪的三大金属、塑料、陶瓷工程材料之一，自20世纪60年代出现以来就成为具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、抗热震等特性，在国民经济和国防建设中具有重要而广泛的应用。随着现代高新技术的发展，功能陶瓷工程材料其应用正向精细化、多功能、智能化、集成化、高性能、高可靠和复合结构发展。因此，解决功能陶瓷工程材料在制备中的各种基础性科学问题，为我国高性能功能陶瓷工程材料和元器件的批量、稳定生产提供理论依据，以促进我国功能陶瓷材料工程制备科学的快速发展是功能陶瓷工程材料研究领域的一大核心课题。其中防毁伤功能陶瓷工程材料不断应用于人员防护、装甲车辆、动力装置、燃气轮机叶片、舰船甲板及外壳、飞机外壳涂料、发动机零部件、火力装置内衬及防毁伤建筑建设等军用及民用领域，取得了显著的军事和经济效益。

功能陶瓷工程材料具备十分优异的性能，如：高硬度、低密度、防弹、防爆、防毁伤、防火、低膨胀性、耐磨、防腐及耐高温、高隔热等。

然而功能陶瓷工程材料存在一些缺点，如其韧性略显偏低，尤其是断裂韧性低及高熔点、脆性大与金属结合能力不稳定及晶界移动阻力大、固态时表面张力很小。在烧结中一般添加氧化物或非氧化物燃烧助剂以达到降低烧结温度及改善设计性能。但在实际生产中燃烧助剂的添加在降低烧结温度的同时，往往也降低了陶瓷工程材料的理化性能。因烧结温度及添加助剂导致晶键间部分碳原子缺失致使理化性能不稳定的问题影响了它做为工程材料的可靠性和应用性。

发明内容

本发明为解决实际生产中燃烧助剂的添加在降低烧结温度的同时，往往也降低了陶瓷工程材料的理化性能的问题，提供一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备功能陶瓷工程材料助燃催化剂的方法；利用所述制备方法制备出的富含锂鎵钒钛稀有元素的助燃催化剂，再利用助燃催化剂制备功能陶瓷工程材料时，能够促进并限制晶粒晶化,增强相变韧化,相复合等多种手段可以使功能陶瓷强韧化；大幅降低烧结温度、提高了陶瓷工程材料的硬度、降低了密度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备功能陶瓷工程材料助燃催化剂的方法，包括以下步骤：

步骤一，选用同一煤田同一煤层同时生产的固废原料若干份（防止露天堆积导致晶键塌陷、断裂）；

步骤二，将步骤一选用的若干份样品空间堆积，保持每份样品之间有间隙，将其送入平炉2h升温至850℃；

步骤三，将温度由850℃以300℃/h的速度升温至950℃，焙烧4～5h，自然降温；

步骤四，破碎步骤三降温后的样品，若发现存在未烧尽杂质，重复步骤一至步骤三；

步骤五，将步骤四破碎后的样品采用鄂式破、球磨或雷蒙磨粉碎至100目；

步骤六，将步骤五所得样品使用火焰原子光谱吸收仪测定锂含量；

步骤七，选择步骤六样品中锂含量0.1%批次的原料直接细磨至325～1000目。