[发明专利]一种钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷的制备及性能改良方法

说明书

本发明公开了一种钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷的制备及性能改良方法，该陶瓷原料中各组分的质量百分比为：CaO9.6‑44.0wt%，SiO₂27.9‑44.9wt%，Al₂O₃14.0‑24.4wt%，按照水固比0.02‑0.20加水搅拌，经过成球盘成球，自然养护，烘干，最后煅烧制得所需陶瓷。利用该方法制备陶瓷可有效解决工业固体废弃物对环境危害及土地占用问题，并且该法原料广泛易得，制备工艺简单，生产成本低廉，具有一定的经济效益，社会效益。本发明还公开了一种钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷的性能改良方法，通过外掺增孔剂，从而制备出既有较高的气孔率又保持足够的强度的陶瓷制品。

技术领域

本发明涉及一种钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷的制备及性能改良方法，属于固体废弃物资源化利用和材料制备的技术领域。

背景技术

随着我国工业化进程的不断推进，工业固废年增长率大约保持在7%以上，年产固废总量已经突破了30亿t。据测算，我国未来几年的工业固废产量可能会以每年16%的速度增长，并在2021年突破年产量98亿t。目前国内主要采取焚烧、填埋、堆肥等手段治理，这样的处理手段导致固废不能进行二次利用或者利用率很低，会造成二次污染。同时，固体废弃物的污染和危害具有迟滞性、潜在性、长期性、间接性和隐蔽性等特点，会对生态环境、人类健康造成严重危害，甚至阻碍社会经济的持续发展。有研究发现，当调节固废配比使混合料中钙硅铝氧化物比例满足Riley三角形时，可制备出陶瓷使固废得到资源化利用，其中可选择的固废原料有钼尾矿、铜尾矿、钒尾矿、铅锌尾矿、金尾矿、电解锰渣、赤泥、钢渣、煤矸石、粉煤灰、页岩渣，花岗岩、材固废、建筑垃圾、黄河泥沙等。

钙长石属于三斜晶系，晶体形貌为板状或者板柱状，具有密度小、热膨胀系数小、热导率低等特点。钙铝黄长石的晶体一般呈四方厚板状或短柱状，有时也呈粒状，其分布在耐火材料等无机材料中可对制品晶界起到补强作用，有助于提高制品力学性能。因此，钙长石/钙铝黄长石复合陶瓷可以将两种晶体的特点结合，制备出具有密度小、强度高、孔隙率大等特点的陶瓷，可作为水处理滤料、建筑轻骨料等。

基于此，本发明提供了一种钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷的制备及性能改良方法，同时该方法的材料来源广泛，制作工艺简单，制作成本低廉，达到了绿色环保目的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种利用固体废弃物制备钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷的方法，并提出了该陶瓷性能的改良方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：

一种以钙长石和钙铝黄长石为主要矿物相的复相陶瓷，其制备步骤如下：

第一步，选择富含钙硅铝的工业固体废弃物，并进行具体成分分析；

第二步，根据钙硅铝三元相图对原材料进行调配，控制钙硅铝比例在所需物相区域内，即CaO9.6-44.0wt%，SiO₂27.9-44.9wt%，Al₂O₃14.0-24.4wt%；

第三步，按照一定的配比放入搅拌机中搅拌，按水固比为0.02-0.20加水继续搅拌均匀；

第四步，用成球机将混合物制备生球；

第五步，将生球自然养护24小时；

第六步，将干燥后的生球进行煅烧，在烧结炉中保温2h后随炉冷却，得到需要制备的复相陶瓷。

按上述方案，第二步所述原材料各组分的质量百分比为：CaO9.6-44.0wt%，SiO₂27.9-44.9wt%，Al₂O₃14.0-24.4wt%。

按上述方案，第六步所述的煅烧温度为950-1200℃。