一種用于煉鎢的微孔陶瓷及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷及其制備方法與應(yīng)用，具體涉及一種用于煉鎢的微孔陶瓷及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)被國(guó)際礦業(yè)界稱為“鎢王國(guó)”，鎢精礦產(chǎn)量和出口都居世界首位。我國(guó)鎢工業(yè)大多以鎢精礦或含鎢物料為原料，采用濕法冶金工藝?，F(xiàn)代濕法煉鎢基本都采用下列工藝流程:研磨鎢礦成粉、讓鎢礦粉與高濃度氫氧化鈉于反應(yīng)釜在高溫高壓下反應(yīng)生成鎢酸鈉、過濾分離鎢礦渣與鎢酸鈉、采用陰離子交換樹脂提取鎢酸根生成仲鎢酸銨。由于目前的方法必須使用反應(yīng)釜在高溫高壓下進(jìn)行提取反應(yīng)，反應(yīng)液再冷卻后過濾，熱能利用率低，腐蝕嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)更新成本較高。
[0003]微孔陶瓷是一種硅酸鹽制品，使用的原料為貧瘠黏土、廢礦渣以及電廠粉煤灰、玻璃廠下腳料等，這將對(duì)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源起到重要作用。且微孔陶瓷是一種功能型的結(jié)構(gòu)陶瓷。微孔陶瓷具有吸附性、透氣性、耐腐蝕性、環(huán)境相容性、生物相容性等，廣泛應(yīng)用于各種液體的過濾、氣體的過濾及固定生物酶載體和生物適應(yīng)性載體，尤其是在環(huán)境工程上得到了大量的應(yīng)用，如工業(yè)用水、生活用水的處理、污水的凈化等方面。
[0004]微孔陶瓷是一種微孔陶瓷材料的孔結(jié)構(gòu)及開口孔隙率對(duì)于微孔陶瓷材料的應(yīng)用，起了至關(guān)重要的影響。增加致孔劑的用量可以提高陶瓷的氣孔率，但是會(huì)引起陶瓷強(qiáng)度下降，從而使的產(chǎn)品在燒制之后產(chǎn)生開裂的現(xiàn)象，廢品率大大提升，此外，對(duì)于不同的原料配方，燒結(jié)的工藝也對(duì)于微孔陶瓷材料的最終產(chǎn)品性能起到關(guān)鍵的決定因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種用于煉鎢的微孔陶瓷及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供一種用于煉鎢的微孔陶瓷，通過獨(dú)創(chuàng)的原料配方以及制備工藝特別是燒成熱工制度，制備得到一種新型的微孔陶瓷。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案如下。
[0007]一種用于煉鎢的微孔陶瓷的制備方法，包括如下步驟:
Cl)取微孔陶瓷配方成分，放入球磨罐中，密封球磨，得到球磨后的粉末；
(2)稱取球磨后的粉末，加入混合溶液，攪拌成泥狀，放入石膏模具擠壓成型，取出備用；所述混合溶液為有機(jī)溶劑與水的混合溶液，有機(jī)溶劑在水中的體積百分比濃度為30%~50% ;所述有機(jī)溶劑為能與水混溶的醇類；
(3)將步驟(2)所得產(chǎn)品自然晾干，再放入烘箱中烘干，烘箱溫度設(shè)定由50~60°C開始，每半個(gè)小時(shí)升高5~10°C，逐漸升至70~80°C恒溫，得到烘干后的產(chǎn)品；
(4)用牛皮紙逐一緊包烘干后的產(chǎn)品；
(5)將牛皮紙包裹的烘干后的產(chǎn)品固定在碳化硅板上，放入高溫電爐中按設(shè)定熱工制度程序燒成，得到用于煉鎢的微孔陶瓷。
[0008]上述方法中，所述密封球磨中，微孔陶瓷配方成分與研磨球的質(zhì)量比為1:2~3 ;所述球磨時(shí)間為5~7 h。
[0009]上述方法中，步驟(2)中，所述醇類為異丙醇。
[0010]上述方法中，步驟(2)中，所述擠壓成型為擠壓成底部封閉的管型或者杯型。
[0011]上述方法中，步驟(3)中，所述自然晾干的時(shí)間為20_30h ;所述烘箱中烘干的時(shí)間為 20-30ho
[0012]上述方法中，步驟(5)中，所述熱工制度程序包括如下幾個(gè)階段:
第一階段:升溫速率1.0-2.50C /min，目標(biāo)溫度180_220°C，停留時(shí)間0-60 min ；
第二階段:升溫速率1.5- 3.50C /min,目標(biāo)溫度550_650°C，停留時(shí)間0-60 min ； 第三階段:升溫速率1.0-3.0°C/min，目標(biāo)溫度830_850°C，停留時(shí)間20-40 min ； 第四階段:升溫速率3.0-4.0°C/min，目標(biāo)溫度1335_1350°C，停留時(shí)間20-40 min。
[0013]一種用于煉鎢的微孔陶瓷，所述微孔陶瓷配方成分按照質(zhì)量百分比計(jì)如下: 氧化鋁39%-42%
納長(zhǎng)石19%-21%
石英12%-13%
活性炭8%-10%
碳酸鈣6%-7%
米粉4%-6%
高粘羧甲基纖維素鈉2%-5%。
[0014]優(yōu)選地，所述微孔陶瓷的吸水率為35%~40% ;所述微孔陶瓷的孔徑為30~60 Mm。
[0015]一種微孔陶瓷應(yīng)用于濕法煉鎢，包括如下步驟:
將鎢礦樣加入管狀的微孔陶瓷中，同時(shí)以每克鎢礦粉2毫摩爾的比例加入十二水磷酸鈉(Na3PO4.12H20)抑制劑，將已經(jīng)裝好鎢礦樣和抑制劑的微孔陶瓷管放置于聚四氟乙烯的消解罐中，在消解罐和微孔陶瓷管中間加入4.0 M NaOH溶液，密閉消解罐，利用微波消解儀于15分鐘內(nèi)將聚四氟乙烯消解罐從常溫升至135-150°C，保溫停留15 min，稍加冷卻，打開消解罐密閉蓋，取出微孔陶瓷管，得到經(jīng)過微孔陶瓷管過濾過的鎢酸鈉。所述鎢酸鈉提取率大于92%，再連續(xù)2次只加NaOH溶液不加抑制劑提取，提取率達(dá)到99%。
[0016]微孔陶瓷的性能與配方和制備方法密切相關(guān)，不同的原料配方對(duì)于制備過程的的燒結(jié)溫度的要求也不一樣，任何一個(gè)配方原料的改變，制備方法過程中的參數(shù)(特別是燒制溫度)也隨之改變，加之本發(fā)明需要制備得到具有一定孔徑的微孔陶瓷，應(yīng)用于濕法煉鎢，因此對(duì)于制備過程中的制備工藝的要求更加嚴(yán)格，同時(shí)原料配方中的各個(gè)物質(zhì)之間的配比也是一個(gè)重要的參數(shù)。
[0017]本發(fā)明中的制備方法，其中混合溶液的選擇對(duì)于最終產(chǎn)品的成型以及性能，產(chǎn)品的孔徑大小起著關(guān)鍵性的決定作用，本發(fā)明中的混合溶液中醇類的選擇以及醇類的濃度對(duì)于產(chǎn)品的燒制成型，孔隙率，孔徑大小都起著重要作用，發(fā)明人通過大量的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)只有在本發(fā)明所述的濃度范圍內(nèi)，才能得到本發(fā)明所要的微孔陶瓷(吸水率在35%-40%)，若不在這個(gè)范圍內(nèi)，即使使用相同配方與制備方法，也得不到該產(chǎn)品。
[0018]本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)的燒結(jié)溫度，即上述方法中提及的熱工制度程序中四個(gè)階段的作用不同，第一階段主要目的是定型，第二階段主要目標(biāo)是通過燃燒有機(jī)物造孔，第三階段主要作用是通過分解碳酸鈣微調(diào)造孔，第四階段是形成新礦物固體即微孔陶瓷。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
本發(fā)明微孔陶瓷具有吸水率好，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，本發(fā)明制備方法結(jié)合產(chǎn)品的配方，獨(dú)創(chuàng)性地給出相應(yīng)的燒制溫度，該方法具有操作簡(jiǎn)單，制備過程中廢品率低的特點(diǎn)。本發(fā)明利用微孔陶瓷材料用于濕法煉鎢，省去反應(yīng)釜和過濾、分離步驟，利用高效的微波加熱技術(shù)，自動(dòng)過濾、分離出鎢酸鈉，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有效率高、成本低、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，適合工業(yè)化應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0021]實(shí)施例1
微孔陶瓷配方成分按照質(zhì)量百分比計(jì)如下:氧化鋁42% ;鈉長(zhǎng)石19% ;石英12% ;活性炭10% ;碳酸鈣7% ;米粉6% ;高粘羧甲基纖維素鈉4% ;配方的總質(zhì)量為500g，各個(gè)組分的質(zhì)量分別為:氧化銷210g ;鈉長(zhǎng)石95g ;石英60g ;活性炭50g ;碳酸1? 35g ;米粉30g ;高粘羧甲基纖維素鈉20g。
[0022]按照下列方法制備:
(1)取上述配方的成分，將其放入球磨罐中，按照配方物料:球質(zhì)量比為1:2加入研磨球，密封球磨6 h，得到球磨好的粉末；
(2)將球磨好的粉末，加入水和異丙醇的混合溶液(有機(jī)溶劑在水中的體積百分比濃度為30%) 300mL混勻攪勻成泥狀，放入石膏模具擠壓成管型(底部封閉)，小心取出備用；
(3)讓管型樣自然晾干一天，再放入烘箱中烘干一天，烘箱溫度設(shè)定由50°C開始，每半個(gè)小時(shí)升高5°C，逐漸升至70°C恒溫；
(4)用牛皮紙緊包烘干后的管型樣；
(5)將牛皮紙包裹的管型樣固定在碳化硅板，放入高溫電爐中按設(shè)定熱工制度程序燒成微孔陶瓷。其中，微孔陶瓷的熱工制度程序如下:
第一階段:升溫速率2.0°C/min，目標(biāo)溫度200°C，在目標(biāo)溫度停留時(shí)間為O min;第二階段:升溫速率2.5°C/min，目標(biāo)溫度600°C，在目標(biāo)溫度停留時(shí)間O min ;第三階段:升溫速率2.0°C/min，目標(biāo)溫度835°C，在目標(biāo)溫度停留時(shí)間30 min ;第四階段:升溫速率3.5°C/min，目標(biāo)溫度1350°C，在目標(biāo)溫度停留時(shí)間30 min。
[0023]通過測(cè)試，本實(shí)施例所得微孔陶瓷的吸水率為38%。
[0024]實(shí)施例2
微孔陶瓷配方成分按照質(zhì)量百分比計(jì)如下:氧化鋁39% ;鈉長(zhǎng)石20% ;石英13% ;活性炭10% ;碳酸鈣7% ;米粉6% ;高粘羧甲基纖維素鈉5% ;配方的總質(zhì)量為500g ;各個(gè)組分的質(zhì)量分別為:氧化銷195g ;鈉長(zhǎng)石10g ;石英65g ;活性炭50g ;碳酸媽35g ;米粉30g ;高粘羧甲基纖維素鈉25g。
[0025]按照下列方法制備:
(I)準(zhǔn)確稱量上述配方的成分，將其放入球磨罐中，按照配方物料:球質(zhì)量比為1:3加入研磨球，密封球磨5 h，得到球磨好的粉末； (2)將球磨好的粉末，加入水和異丙醇的混合溶液(有機(jī)溶劑在水中的體積百分比濃度為50%) 300mL混勻攪勻成泥狀，放入石膏模具擠壓成杯型，小心取出備用；
(3)讓管型或者杯型樣自然晾干30h，再放入烘箱中烘干一天，烘箱溫度設(shè)定由55°C開始，每半個(gè)小時(shí)升高7°C，逐漸升至7