一种锰渣改性陶瓷复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锰渣改性陶瓷复合材料及其制备方法，涉及材料领域。锰渣改性陶瓷复合材料由以下方法制得：将锰渣改性陶瓷复合材料的原料混合，烘干，于38‑42Mpa压制后，于保护气氛下在1100‑1180℃烧结，冷却。其中，原料包括：20‑25重量份的锰渣，60‑70重量份的高岭土，2‑5重量份的石英砂，2‑3重量份的玻璃粉，3‑5重量份的稀土氧化物，以及0.2‑0.8重量份的水玻璃，以及5‑8重量份的水。该制备方法，操作简单可控，便于工业化生产，有效提高原料的利用率，降低锰渣对环境的污染，有该方法制得的锰渣改性陶瓷复合材料，其孔隙度高且强度高，轻质耐火，具有较佳的保温、隔音效果。

Manganese slag modified ceramic composite material and preparation method thereof

The invention relates to a manganese slag modified ceramic composite material and a preparation method thereof, which relate to the material field. The manganese slag modified ceramic composites were prepared by the following methods: mixing the raw materials of the manganese slag modified ceramic composite material and drying it, after being pressed by 38 42Mpa, it was sintered at 1100 and 1180 C under the protective atmosphere and cooled. Among them, the raw materials include: 20 manganese 25 parts of manganese residue, 60 mineral 70 parts of kaolin, 2 Mineral 5 weight of quartz sand, 2 3 weight portions of glass powder, 3 5 weight rare earth oxides, as well as the water glass of 0.2 0.8 weight portion, and 5 recycled water. The preparation method is simple and controllable, is convenient for industrial production, effectively improves the utilization of raw materials, reduces the pollution of manganese slag to the environment, and has the method made of manganese slag modified ceramic composite, which has high porosity and high strength, light quality fire resistance, and has better insulation and sound insulation effect.

【技术实现步骤摘要】
一种锰渣改性陶瓷复合材料及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，且特别涉及一种锰渣改性陶瓷复合材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，我国电解锰工业的发展迅速，电解锰渣的治理以及综合回收利用问题日益突出。目前由于经济、技术等原因，许多电解锰企业并未对电解锰渣做任何处理就将其直接堆放于渣场，长期堆积的锰渣会对周围环境造成严重污染。同时，我国陶瓷工业发展迅猛，其对原材料的需求越来越大，每年耗用的天然矿物质近2亿，将锰渣运用于陶瓷所需的原材料，有效解决现有的锰渣造成的环境污染。但是，将锰渣直接用于陶瓷工业，对于陶瓷的性质产生较大的影响，如何在上述结合的条件下制得一种新型的，轻质耐火的复合材料，尚未有相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锰渣改性陶瓷复合材料，其孔隙度高且强度高，轻质耐火，具有较佳的保温、隔音效果。本专利技术的另一目的在于提供一种锰渣改性陶瓷复合材料的制备方法，操作简单可控，便于工业化生产，有效提高原料的利用率，降低锰渣对环境的污染。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种锰渣改性陶瓷复合材料，将锰渣改性陶瓷复合材料的原料混合，烘干，于38-42Mpa压制后，于保护气氛下在1100-1180℃烧结，冷却。其中，原料包括：20-25重量份的锰渣，60-70重量份的高岭土，2-5重量份的石英砂，2-3重量份的玻璃粉，3-5重量份的稀土氧化物，以及0.2-0.8重量份的水玻璃，以及5-8重量份的水。本专利技术提出一种上述锰渣改性陶瓷复合材料的制备方法，其包括：将原料混合，烘干，于38-42Mpa压制后，于保护气氛下在1100-1180℃烧结，冷却。本专利技术实施例的锰渣改性陶瓷复合材料及其制备方法有益效果是：锰渣含有的杂质CaSO4·H2O，所产生的气孔使得烧结时锰渣改性陶瓷复合材料的气孔率增大，使得锰渣改性陶瓷复合材料的质量轻，具有较佳的强度，孔隙度，隔热、隔音以及阻燃效果佳。水玻璃在本专利技术中，一方面作为粘结剂用于使原料聚集在一起，有效进行压制为坯件，提高坯件的致密度，使烧结后的锰渣改性陶瓷复合材料的强度高，另一方面作为分散剂，有效节省水的添加量。稀土氧化物的添加首先，高岭土、锰渣等含有中存在少量的碳酸盐矿物杂质的条件下，产生的二氧化碳与三氧化二铁反应，生成氧气，同时氧化镧以及氧化铈氧化还原反应调节了烧结的气氛使铁元素变为气体挥发，进一步使得锰渣改性陶瓷复合材料的开口气孔以及闭口气孔。同时稀土氧化物在烧结温度下和高岭土、石英砂等生成玻璃相，增强玻璃相的强度，高温有效催化各原料生成液相，同时使内部产生晶格缺陷，活化晶格，促进锰渣改性陶瓷复合材料的烧结。上述烧结条件以及原料互相配合，有效提高最终得到的锰渣改性陶瓷复合材料的多孔性、强度等性能。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的锰渣改性陶瓷复合材料及其制备方法进行具体说明。一种锰渣改性陶瓷复合材料，其由以下方法制得：S1.将锰渣改性陶瓷复合材料的原料混合，烘干，得粉料。其中，原料包括：20-25重量份的锰渣，60-70重量份的陶土，2-5重量份的石英砂，2-3重量份的玻璃粉，3-5重量份的稀土氧化物，以及0.2-0.8重量份的水玻璃，以及5-8重量份的水。具体地，0<锰渣的粒径≤50um，0<玻璃粉的粒径≤80um，0<石英砂的粒径≤50um。便于混合均匀，同时后续烧结效果佳。其中，锰渣的主要化学成分为：二氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)、三氧化二铁(Fe2O3)、二氧化锰(MnO2)和三氧化硫(SO3)，以及杂质CaSO4·H2O，其在烧结温度下，由于锰渣含有的杂质CaSO4·H2O，所产生的气孔使得烧结时锰渣改性陶瓷复合材料的气孔率增大，使得锰渣改性陶瓷复合材料的质量轻，具有较佳的强度，孔隙度，隔热、隔音以及阻燃效果佳。高岭土类矿物是由高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等高岭石簇矿物组成，主要矿物成分是高岭石，作为陶瓷的主要成分。石英砂辅助高岭土，补充二氧化硅。玻璃粉为废弃的玻璃经研磨所得，其在烧结温度下形成液相，液相烧结得到致密的陶瓷材料，同时其与锰渣、水玻璃配合，使得坯体的显气孔率保持较佳的范围，使得坯体便于成型。同时水玻璃在本专利技术中，一方面作为粘结剂用于使原料聚集在一起，有效进行压制为坯件，提高坯件的致密度，使烧结后的锰渣改性陶瓷复合材料的强度高，另一方面作为分散剂，有效节省水的添加量。稀土氧化物的添加，首先，高岭土、锰渣等含有中存在少量的碳酸盐矿物杂质的条件下，产生的二氧化碳与三氧化二铁反应，生成氧气，同时氧化镧以及氧化铈氧化还原反应调节了烧结的气氛使铁元素变为气体挥发，进一步使得锰渣改性陶瓷复合材料的开口气孔以及闭口气孔。同时稀土氧化物在烧结温度下和高岭土、石英砂等生成玻璃相，增强玻璃相的强度，高温有效催化各原料生成液相，通过液相烧结得到致密的陶瓷材料，有效提高同时锰渣改性陶瓷复合材料的稳定性，同时使得锰渣改性陶瓷复合材料的质量轻，具有较佳的强度，孔隙度，隔热、隔音以及阻燃效果佳。优选地，稀土氧化物为重量比为25-30：4-5的氧化镧以及氧化铈。氧化镧以及氧化铈两种的配合，有效提高稀土氧化物在锰渣改性陶瓷复合材料中的稳定性，同时氧化镧以及氧化铈与高岭土等形成固溶体，使内部产生晶格缺陷，活化晶格，促进锰渣改性陶瓷复合材料的烧结。优选地，混合包括：于搅拌条件下，先将陶土，石英砂，玻璃粉，以及稀土氧化物混合，得混合物，再将锰渣分至少2批加入混合物，最后喷雾加入水玻璃与水的稀释液后，继续搅拌5-10min。有效使得各原料充分混合均匀，使得最后制得的锰渣改性陶瓷复合材料的稳定性佳，质量佳。优选地，本专利技术较佳的实施例中，原料还包括1-2重量份的长度为1-3mm的耐火纤维。其柔软、弹性好，优选为多晶耐火纤维，有效提高锰渣改性陶瓷复合材料的阻燃性能以及韧性以及强度。当原料还包括上述1-2重量份的长度为1-3mm的耐火纤维时，于搅拌条件下，将陶土，石英砂，玻璃粉，以及稀土氧化物以及耐火纤维混合。烘干于200-250℃的条件下进行10-12h，便于后续进行加压以及烧结。S2.将粉料于38-42Mpa压制后，于保护气氛下在1100-1180℃烧结，冷却。.其中，38-42Mpa的压强范围内，耗能较少，同时有效使得粉料压制成型，使得粉料中各颗粒之间的紧密度大，气体被排出，烧结后，锰渣改性陶瓷复合材料的强度佳，同时防止压力过大，各颗粒之间的紧密度过大，导致烧结过程中产生的气体无法排出，导致陶瓷内部出现层裂。综合上述原料的配比，于1100-1180℃烧结，优选在烧结温度下烧结1.8-2.6h，有效提高最终得到的锰渣改性陶瓷复合材料的性能。优选地，压制后，以15-25℃/min的速度升温至烧结温度。其中，冷却为随炉冷却至室温，此处的室温为20-35℃。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1一种锰渣改性陶瓷复合材料，其由以下方法制得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锰渣改性陶瓷复合材料，其特征在于，将所述锰渣改性陶瓷复合材料的原料混合，烘干，于38‑42Mpa压制后，于保护气氛下在1100‑1180℃烧结，冷却；其中，所述原料包括：20‑25重量份的锰渣，60‑70重量份的高岭土，2‑5重量份的石英砂，2‑3重量份的玻璃粉，3‑5重量份的稀土氧化物，以及0.2‑0.8重量份的水玻璃，以及5‑8重量份的水。

【技术特征摘要】
1.一种锰渣改性陶瓷复合材料，其特征在于，将所述锰渣改性陶瓷复合材料的原料混合，烘干，于38-42Mpa压制后，于保护气氛下在1100-1180℃烧结，冷却；其中，所述原料包括：20-25重量份的锰渣，60-70重量份的高岭土，2-5重量份的石英砂，2-3重量份的玻璃粉，3-5重量份的稀土氧化物，以及0.2-0.8重量份的水玻璃，以及5-8重量份的水。2.根据权利要求1所述的锰渣改性陶瓷复合材料，其特征在于，所述稀土氧化物为重量比为25-30：4-5的氧化镧以及氧化铈。3.根据权利要求1所述的锰渣改性陶瓷复合材料，其特征在于，还包括1-2重量份的长度为1-3mm的耐火纤维。4.根据权利要求1所述的锰渣改性陶瓷复合材料，其特征在于，0<所述玻璃粉的粒径≤80um，0<所述石英砂的粒径≤50um。5.根据权利要求1所述的锰渣改性陶瓷复合材料，其特征在于，0<所述锰渣的...

【专利技术属性】
技术研发人员：成昊，叶芬，石维，冷森林，吴思展，常军，
申请(专利权)人：铜仁学院，
类型：发明
国别省市：贵州,52