[发明专利]一种新型赤泥-粉煤灰基梯度结构多孔陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开一种新型赤泥‑粉煤灰基梯度结构多孔陶瓷的制备方法，包括步骤：赤泥和粉煤灰的预处理：将赤泥块状原样进行粉碎处理后干燥、过筛获得赤泥，粉煤灰选用一级灰；粉料混匀：将过完筛的所述赤泥、所述粉煤灰和发泡剂进行混合处理后获得多孔陶瓷粉末原料；压制成坯及发泡：对所述多孔陶瓷粉末原料进行压制成型获得高温预发泡的坯体，将所述坯体在干燥温度下干燥处理后，进行高温发泡并保温，制得平面孔径均匀且竖直截面呈现梯度结构孔洞排布的多孔陶瓷；本发明通过控制工艺过程，无需使用模具及特殊处理手段即可制备出平面孔径分布较为均匀，在竖直截面方向孔洞呈现出较为明显的梯度结构分布的多孔陶瓷。

技术领域

本发明涉及多孔陶瓷制备技术领域，具体涉及一种新型赤泥-粉煤灰基梯度结构多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

利用工业固体废弃物来制备多孔陶瓷对于环境保护和资源的再利用具有重大意义。赤泥作为制铝工业中提取氧化铝所产生的一种红色粉状的强碱固体废弃物，每年产生巨大的堆存量，不仅污染环境也造成了资源的浪费；粉煤灰作为火力发电厂所产生的固体废弃物，具有很高的再利用价值。赤泥和粉煤灰中均含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO等，根据赤泥和粉煤灰不同的理化性质，协同互补利用制备多孔陶瓷。

目前，制备多孔陶瓷的方法较多。传统方法有颗粒堆积成型法、添加造孔剂法、发泡造孔剂法、有机前驱体浸渍法、固体烧结法、溶胶凝胶法等，其中有些制备方法工作量大，对原料和仪器设备的要求较多，但只有发泡法是目前制备闭孔陶瓷较成熟的一种方法；另外，也有较为新颖的冷冻干燥法、生物模板法、凝胶注模法和自蔓延高温合成法等。冷冻干燥法的原料中需添加分散剂、粘结剂，制备过程中涉及浆料固模成型及真空干燥，工序繁多且复杂；另外几种新兴工艺对于原料及制备过程的要求都较为精细，需要特殊的表面活性剂或化合物模板。在发泡法制备工艺中，刘涛涌等人使用铅锌尾矿、赤泥和硅砂为主要成分，Na₂B₄O₇为助熔剂，在900℃～1000℃制备一种高孔隙率泡沫陶瓷，微观观察到大量封闭气孔，但是在发泡中不同的发泡机理导致大量不同孔径的闭孔随机分布，这也是目前所见的多孔陶瓷的主要孔型结构。随机的泡孔分布使得多孔陶瓷作为保温材料时出现热导率单一的问题，若泡孔按一定规律排布，则多孔陶瓷在与环境接触的不同面会出现不同的热导率，从而满足于对隔热、保温有特殊要求的领域。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种利用赤泥-粉煤灰制备新型梯度结构多孔陶瓷的方法，包括步骤：

S1，赤泥和粉煤灰的预处理：将赤泥块状原样进行粉碎处理后干燥、过筛获得赤泥，粉煤灰选用一级灰；

S2，粉料混匀：将过完筛的所述赤泥、所述粉煤灰和发泡剂进行混合处理后获得多孔陶瓷粉末原料；

S3，压制成坯及发泡：对所述多孔陶瓷粉末原料进行压制成型获得高温预发泡的坯体，将所述坯体在干燥温度下干燥处理后，进行高温发泡并保温，制得平面孔径均匀且竖直截面呈现梯度结构孔洞排布的多孔陶瓷。

较佳的，所述步骤S1中，所述赤泥块状原样在粉碎机中的粉碎处理时间在1min～5min，粉碎后在100℃干燥12h再进行过筛处理，完全过筛后获得所述赤泥粒度为100目～400目。

较佳的，所述步骤S2中，将质量分数为50％～90％的所述赤泥和质量分数为10％～50％的所述粉煤灰进行混合，所述发泡剂的添加量在0.5wt％～1.5wt％。

较佳的，所述发泡剂为碳化硅、碳酸钙、萤石、硫酸钙和二氧化锰中的一种或几种组成的混合物。

较佳的，所述步骤S2中，将所述赤泥、所述粉煤灰和所述发泡剂在混料机中的混匀时间为1h～3h。