一种采用电解锰渣合成钙长石–顽辉石复合陶瓷的制备方法
【专利摘要】本发明涉及陶瓷材料【技术领域】，公开了一种利用电解锰渣为主要原料来合成钙长石–顽辉石复合陶瓷材料的配制与制备方法。本发明所使用的原料为电解锰渣、滑石、铝矾土和石英，采用固相烧结法在1160～1180℃温度下烧结出抗折强度优良的陶瓷材料，本发明对电解锰渣的利用量大、用途广泛、工艺简单、无二次污染，具有能够有效利用电解锰渣为原料而解决其环境污染和实现其回收再利用的优点，其产物是一种性能优良的钙长石–顽辉石复合陶瓷材料。
【专利说明】一种采用电解锰渣合成钙长石-顽辉石复合陶瓷的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及陶瓷材料【技术领域】，具体是一种采用电解锰渣合成钙长石-顽辉石复合陶瓷材料及其制备方法，属于工业固体废渣综合回收再利用技术。
【背景技术】
[0002]目前我国是世界上最大的电解锰生产国，电解锰产量约占世界总产量的98%。我国的锰矿资源主要是以碳酸锰矿为主的菱锰矿，采用电解硫酸锰工艺来生产金属锰，即以碳酸锰矿粉为原料，与硫酸进行反应而得到硫酸锰溶液，然后通过氧化、中和、净化(包括粗滤、净化、精滤)、电解及成品处理工序即得到电解金属锰及其酸性滤渣。由于近年来对锰矿资源的滥采乱挖，造成了锰矿资源的日益降低，现每生产I吨金属锰将会产生8~9吨的电解锰渣。由于缺乏有效的再利用手段，这些大量的电解锰渣主要以堆放或填埋的形式进行处理，逐年堆放的工业锰渣已对环境造成了严重污染，主要表现为锰渣中含有的大量氨氮、硫酸盐、重金属离子如镉、铅、砷、铜、锌和锰等对渣场附近大气、地表/地下水源、土壤结构、生态环境等造成的污染与破坏，已成为制约我国电解锰产业可持续发展的是主要原因。因此，如何解决电解锰渣的无害化处理和资源化利用已成了当地政府、社会和涉锰企业的一大难题。如果经过一定的处理和其他混料添加，完全可以实现锰渣的有效回收与综合资源化利用，从而减少对环境的污染，产生良好的经济效益和环境效益。目前，人们对电解锰渣的回收与资源化利用开展了广泛的研究，如从电解锰渣中提取金属锰、用作水泥缓凝剂、制备陶瓷砖、制作蜂窝型煤燃料、生产锰肥、生产釉或微晶玻璃材料、用作建设材料或路基材料等。这些方法为电解锰渣的综合利用开辟了新思路，但仍难以大规模推广利用，因此必须寻求更多更新的电解锰渣综合利用途径。
[0003]钙长石(CaAl2Si2O8)陶瓷以其介电常数低、密度小、热膨胀系数低、热导率低和抗热震性能好等特点，广泛应用在冶金、机械制造、石油化工、电工电子、隔热耐火材料等领域，尤其可用于制备低能耗、高性能的耐高温材料和轻质耐火隔热材料。目前常采用添加造孔剂及发泡法等来制备钙长石多孔陶瓷，但该产物的抗压强度较低。以顽辉石(MgS13)为基体的陶瓷或玻璃材料具有优异的力学性能和低损耗电性能，是一种理想的高频低损耗高压绝缘子和电阻器材料。顽辉石通常是利用高温高压下的固-固反应生长而出，如氧化镁(MgO)和二氧化硅(S12 )在1000 - 1500°C高温和2 - 5 GPa高压下就能合成顽辉石，或利用地质聚合物技术从先驱体凝胶剂中也能合成顽辉石。
[0004]电解锰渣的主要化学成份测定如下:(各成份含量％)
【权利要求】
1.一种采用电解锰渣合成钙长石-顽辉石复合陶瓷的制备方法，其特征是:以电解锰渣、滑石、铝矾土和石英为原料，其中电解锰渣质量份数为30~40份，滑石质量份数为44~47份,招帆土质量份数为11~13份,石英质量份数为5~8份；将上述原料按比例混合均匀后添加微量的5% PVA粘结剂在模具中压制成坯块，在箱式节能电阻炉中采用固相烧结法烧结出钙长石-顽辉石复合陶瓷产品。
2.根据权利要求1所述的采用电解锰渣合成钙长石-顽辉石复合陶瓷的制备方法，其特征是:该制备方法包括以下步骤: (1)电解锰渣经捣碎、烘干、球磨处理后获得细度为40μπι的锰渣粉料，与细度为.44 μ m的滑石、细度为61 μ m的铝矾土、细度为61 μ m的石英粉按30~40份、44~47份、.11~13份和5~8份的质量份数混合，搅拌均匀形成混合物； (2)在混合物中加入微量的5%PVA粘结剂并混合均匀后，用钢质模具将混合物压制成Φ 50mX 8 mm圆块形和37mX6.5mX 6.5 mm长条形生还体； (3)将压制生坯块置于80°C的电热恒温箱中干燥3~4小时获得干燥坯块； (4)将干燥坯块置于箱式节能电阻炉中在一定烧结温度下烧结形成产品，烧结温度为.1160~1180°C，烧结保温时间为2小时，升温速率为5°C /min,并在100°C、300°C、500°C、.700°C温度下保温30分钟和在800°c、900°c、100(rc、110(rc温度下保温I小时； (5)待产品随炉冷却后取 出，并进行相关性能的测试。
【文档编号】C04B35/622GK104177072SQ201410399782
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】宋谋胜, 吴念, 曾沛源, 焦叶宏 申请人:铜仁学院