采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法
【專利摘要】采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，它涉及一種制備陶瓷材料的方法。本發(fā)明為了解決石墨開采過程中所產(chǎn)生的尾礦造成環(huán)境污染的技術(shù)問題。方法如下：一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理；二、將剛玉粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻；三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備的陶瓷材料。本發(fā)明的方法制備的陶瓷材料的產(chǎn)率高，工藝簡單，成本低，可重復(fù)性好，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械，冶金，建筑和化工材料等領(lǐng)域，并解決了石墨開采過程中所產(chǎn)生的尾礦造成環(huán)境污染的技術(shù)問題。本發(fā)明屬于利用石墨尾礦砂制備陶瓷材料的領(lǐng)域。
【專利說明】采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備陶瓷材料的方法。 【背景技術(shù)】
[0002]石墨由于其具有優(yōu)異的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、潤滑、耐磨和化學(xué)穩(wěn)定等特性，被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工和航空航天等領(lǐng)域。近些年，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，石墨的需求與日俱增。而石墨開采過程中所產(chǎn)生的大量尾礦不但對(duì)環(huán)境造成極大污染，同時(shí)其存在的安全隱患對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成極大威脅。因此，合理開發(fā)石墨尾礦，提高其綜合利用率成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決石墨開采過程中所產(chǎn)生的尾礦造成環(huán)境污染的技術(shù)問題，提供了一種采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法。
[0004]采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法如下:
[0005]一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為400~600°C，保溫時(shí)間為I~2h ;
[0006]二、將純度> 95%的氧化鋁粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為3~38:57 ;
[0007]三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中，以10~15°C /分的升溫速度升至 1100~1500°C，然后在溫度為1100~1500°C、保溫時(shí)間為I~2h、加壓速度為0.1~
0.2MPa/分、成型壓力為10~30MPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備的陶瓷材料。
[0008]步驟二中所述的氧化鋁粉的粒度為20~50 ii m。
[0009]步驟二中所述球磨時(shí)間為12~48h。
[0010]步驟三中在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加壓成型。
[0011]本發(fā)明的方法制備的陶瓷材料的產(chǎn)率高，工藝簡單，成本低，可重復(fù)性好，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械，冶金，建筑和化工材料等領(lǐng)域，并解決了石墨開采過程中所產(chǎn)生的尾礦造成環(huán)境污染的技術(shù)問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是試驗(yàn)二制備的陶瓷材料顯微結(jié)構(gòu)照片；
[0013]圖2是試驗(yàn)二制備的陶瓷材料硬度曲線；
[0014]圖3是試驗(yàn)二制備的陶瓷材料強(qiáng)度曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0016] 【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式中采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法如下:
[0017]一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為400~600°C，保溫時(shí)間為I~2h ;
[0018]二、將純度> 95%的氧化鋁粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為3~38:57 ;
[0019]三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中，以10~15°C /分的升溫速度升至 1100~1500°C，然后在溫度為1100~1500°C、保溫時(shí)間為I~2h、加壓速度為0.1~
0.2MPa/分、成型壓力為10~30MPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備的陶瓷材料。
[0020]本實(shí)施方式步驟二中球磨的過程中，磨球與石墨尾礦砂和氧化鋁粉混合粉的質(zhì)量比為3:1。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是步驟二中所述的氧化鋁粉的粒度為20~50 iim。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是步驟二中所述球磨時(shí)間為12~48h。其它與【具體實(shí)施方式】一或二之一不相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是步驟三中在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加壓成型。其它與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是步驟一中熱處理溫度為420~580°C。其它與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是步驟一中熱處理溫度為500°C。其它與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是步驟二中氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為1:19。其它與【具體實(shí)施方式】一至六之一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同的是步驟二中氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為2:3。其它與【具體實(shí)施方式】一至七之一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至八之一不同的是步驟三中加壓成型溫度為1300°C。其它與【具體實(shí)施方式】一至八之一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至九之一不同的是步驟三中加壓成型的成型壓力為20MPa。其它與【具體實(shí)施方式】一至九之一相同。
[0030]采用下屬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果:
[0031]實(shí)驗(yàn)一:
[0032]采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法如下:
[0033]一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為400°C，保溫時(shí)間為Ih ；
[0034]二、將純度> 95%的氧化鋁粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為3:57 ；
[0035]三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中，以10°C /分的升溫速度升至1100°C， 然后在溫度為1100°c、保溫時(shí)間為lh、加壓速度為0.1MPa/分、成型壓力為IOMPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備的陶瓷材料。
[0036]步驟二中所述的氧化鋁粉的粒度為20 U m。
[0037]步驟二中所述球磨時(shí)間為12h。
[0038]步驟三中在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加壓成型。
[0039]實(shí)驗(yàn)二:
[0040]采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法如下:
[0041]一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為420°C，保溫時(shí)間為Ih ；
[0042]二、將純度> 95%的氧化鋁粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為5:57 ；
[0043]三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中，以11°C /分的升溫速度升至1200°C， 然后在溫度為1200°C、保溫時(shí)間為lh、加壓速度為0.1MPa/分、成型壓力為IlMPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備的陶瓷材料。
[0044]步驟二中所述的氧化鋁粉的粒度為22 u m。
[0045]步驟二中所述球磨時(shí)間為13h。
[0046]步驟三中在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加壓成型。
[0047]實(shí)驗(yàn)三:`[0048]采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法如下:
[0049]一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為440°C，保溫時(shí)間為
1.5h ；
[0050]二、將純度> 95%的氧化鋁粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為3~38:57 ;
[0051]三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中，以12°C /分的升溫速度升至1300°C， 然后在溫度為1300°C、保溫時(shí)間為2h、加壓速度為0.2MPa/分、成型壓力為12MPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備的陶瓷材料。
[0052]步驟二中所述的氧化鋁粉的粒度為25 U m。
[0053]步驟二中所述球磨時(shí)間為15h。
[0054]步驟三中在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加壓成型。
[0055]實(shí)驗(yàn)四:
[0056]采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法如下:
[0057]一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為480°C，保溫時(shí)間為2h ；
[0058]二、將純度> 95%的氧化鋁粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為1:19 ;
[0059]三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中，以14°C /分的升溫速度升至1400°C， 然后在溫度為1400°C、保溫時(shí)間為lh、加壓速度為0.2MPa/分、成型壓力為15MPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備的陶瓷材料。
[0060]步驟二中所述的氧化鋁粉的粒度為30 U m。
[0061]步驟二中所述球磨時(shí)間為18h。
[0062]步驟三中在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加壓成型。
[0063]實(shí)驗(yàn)五:[0064]采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法如下:
[0065]一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為500°C，保溫時(shí)間為2h ；
[0066]二、將純度> 95%的氧化鋁粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為2:3 ；
[0067]三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中，以15°C /分的升溫速度升至1500°C， 然后在溫度為1500°C、保溫時(shí)間為2h、加壓速度為0.2MPa/分、成型壓力為20MPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備的陶瓷材料。
[0068]步驟二中所述的氧化鋁粉的粒度為35 U m。
[0069]步驟二中所述球磨時(shí)間為20h。
[0070]實(shí)驗(yàn)六:
[0071]采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備陶瓷材料的方法如下:
[0072]一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為550°C，保溫時(shí)間為
1.5h ；
[0073]二、將純度> 95%的氧化鋁粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，氧化鋁粉與尾礦砂的質(zhì)量比為2:3 ；
[0074]三、將步驟二得 到的混合物置于石墨模具中，以10°C /分的升溫速度升至1500°C， 然后在溫度為1500°C、保溫時(shí)間為2h、加壓速度為0.1MPa/分、成型壓力為IOMPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和氧化鋁粉制備的陶瓷材料。
[0075]步驟二中所述的氧化鋁粉的粒度為40 U m。
[0076]步驟二中所述球磨時(shí)間為30h。
【權(quán)利要求】
1.采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法如下:一、將石墨尾礦砂在管式爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為400~600°C，保溫時(shí)間為I~2h ；二、將純度>95%的剛玉粉與經(jīng)過步驟一處理的石墨尾礦砂球磨混合均勻，剛玉粉與尾礦砂的質(zhì)量比為3~38:57 ;三、將步驟二得到的混合物置于石墨模具中，以10~15°C/分的升溫速度升至1100~ 1500°C，然后在溫度為1100~1500°C、保溫時(shí)間為I~2h、加壓速度為0.1~0.2MPa/分、 成型壓力為10~30MPa的條件下加壓成型，即得采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備的陶瓷材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟二中所述的剛玉粉的粒度為20~50 ii m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟二中所述球磨時(shí)間為12~48h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟三中在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加壓成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟一中熱處理溫度為420~580°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟一中熱處理溫度為500°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟二中剛玉粉與尾礦砂的質(zhì)量比為1:19。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟二中剛玉粉與尾礦砂的質(zhì)量比為2:3。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟三中加壓成型溫度為1300°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用石墨尾礦砂和剛玉粉制備陶瓷材料的方法，其特征在于步驟三中加壓成型的成型壓力為20MPa。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103553573SQ201310460904
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】康文澤, 趙國剛, 張海礁, 李成林, 黃耀群, 周波, 付長璟 申請(qǐng)人:黑龍江科技大學(xué)