一种全组分大掺量利用废铬刚玉制备泡沫陶瓷过滤器的方法与流程

本技术涉及泡沫陶瓷领域，尤其涉及一种全组分大掺量利用废铬刚玉制备泡沫陶瓷过滤器的方法。

背景技术：

1、铬刚玉的主要矿物组成为α-al2o3-cr2o3固溶体。由铬刚玉为原料制备得到的耐火材料，可用作玻璃窑内衬、拉丝玻璃流液洞盖板砖和用于铁水预处理装置、垃圾焚烧炉、水煤浆加压气化炉背衬等。废铬刚玉主要来自于上述场景下的废旧耐火材料。

2、泡沫陶瓷的主要原料为氧化铝，废铬刚玉中含有大量氧化铝，因此，将废铬刚玉进行回收制备泡沫陶瓷，是对其进行资源化再利用的途径之一。

3、氧化铝泡沫陶瓷的主要应用场景为制备得到用于过滤铝水的泡沫陶瓷过滤器。但是当使用废铬刚玉作为原料制备用于过滤铝水的泡沫陶瓷过滤器时，存在着诸多问题，例如：过滤效果差、容易引入铬等杂质元素、无法全组分大量使用废铬刚玉作为原料进行制备等。

4、因此，需要研究一种方法以实现全组分大掺量利用废铬刚玉，制备得到过滤效果好、不会引入杂质的泡沫陶瓷过滤器。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种全组分大掺量利用废铬刚玉制备泡沫陶瓷过滤器的方法，以解决上述问题。

2、为实现以上目的，本技术采用以下技术方案：

3、一种全组分大掺量利用废铬刚玉制备泡沫陶瓷过滤器的方法，包括：

4、将废铬刚玉进行研磨，然后200目筛筛分得到粗颗粒和细颗粒；

5、将第一原料混合，造粒后进行第一烧结，然后进行第一冷却和第一粉碎得到第一粉料；所述第一原料以其自身总质量为100％计算，包括：所述粗颗粒60-80％、二氧化硅粉末5-10％、氧化锆粉末1-5％、氧化铝粉末1-5％、聚乙二醇1-5％、聚甲氧基二甲醚10-15％；所述第一烧结的温度为800-1000℃；

6、需要说明的是，聚乙二醇作为粗颗粒与二氧化硅粉末、氧化锆粉末、氧化铝粉末之间的媒介，在此基础上通过造粒可以避免粗颗粒在烧结过程中无法与其他原料均匀反应所产生的缺陷，该缺陷会导致第一粉料在与第二粉料混合烧结时难以充分利用其所产生的含有镧铈元素的复杂相，最终导致粗颗粒中的铬等杂质在使用过程中大量进入铝水，污染铝水。聚甲氧基二甲醚(dmmn，n一般为2-6)一方面起到溶剂的作用，让其它成分容易造粒，另一方面可以提升聚乙二醇的上述作用，再一方面可以避免烧结之后聚乙二醇的残留。第一烧结的温度不宜过高，一方面温度过高会导致粉碎难度增加，另一方面会导致第一粉料均匀性下降。

7、此外，粗颗粒的粒度一般为100-200目之间。造粒得到的颗粒粒径一般在5-10mm。

8、可选的，第一原料以其自身总质量为100％计算，粗颗粒的用量可以取60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％或者60-80％之间的任意值，二氧化硅粉末的用量可以取5％、6％、7％、8％、9％、10％或者5-10％之间的任意值，氧化锆粉末的用量可以取1％、2％、3％、4％、5％或者1-5％之间的任意值，氧化铝粉末的用量可以取1％、2％、3％、4％、5％或者1-5％之间的任意值，聚乙二醇的用量可以取1％、2％、3％、4％、5％或者1-5％之间的任意值，聚甲氧基二甲醚的用量可以取10％、11％、12％、13％、14％、15％或者10-15％之间的任意值；所述第一烧结的温度可以取800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃或者800-1000℃之间的任意值；

9、将第二原料混合，进行第二烧结，然后进行第二冷却和第二粉碎得到第二粉料；所述第二原料以其自身总质量为100％计算，包括：细颗粒95-98％、氧化镧1-3％、氧化铈1-3％；所述第二烧结的温度为1000-1200℃；

10、第二烧结的温度过低，氧化镧、氧化铈难以发挥作用；温度过高，一方面能耗增大，另一方面增大粉碎难度，且第一粉料均匀性变差。

11、可选的，第二原料以其自身总质量为100％计算，细颗粒的用量可以取95％、96％、97％、98％或者95-98％之间的任意值；氧化镧的用量可以取1％、2％、3％或者1-3％之间的任意值；氧化铈的用量可以取1％、2％、3％或者1-3％之间的任意值；所述第二烧结的温度可以1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃取或者1000-1200℃之间的任意值；

12、将所述第一粉料和所述第二粉料混合，进行第三烧结，然后进行第三冷却和第三粉碎得到第三粉料；所述第三烧结包括：先在1200℃烧结1-2h，然后在10min内骤冷至室温，再0.5-1h升温至600℃，保温1-2h；再4-6h升温至1000℃，保温12-24h；再1-2h升温至1600℃，保温1-2h；

13、第三烧结中，1200℃为预烧结，骤冷后再进行程序升温烧结，实现分别处理后的粗颗粒和细颗粒的再度合并，实现全组分利用；同时提升材料的均匀性，避免产品局部缺陷和开裂。

14、经过第一烧结、第二烧结和第三烧结，能够有效提升所得陶瓷过滤器的最高使用温度。

15、将第三粉料和水混合得到浆料，以软质聚氨酯泡沫为载体浸渍所述浆料，然后压制、干燥得到坯料；

16、将所述坯料进行第四烧结、第四冷却得到泡沫陶瓷过滤器；所述第四烧结的温度为1200-1400℃。

17、可选的，所述第四烧结的温度可以取1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃或者1200-1400℃之间的任意值。

18、优选地，所述第一粉料和所述第二粉料的质量比为1：(1-3)。

19、可选的，所述第一粉料和所述第二粉料的质量比可以取1：1、1：2、1：3或者1：(1-3)之间的任意值。

20、优选地，所述第一冷却、所述第二冷却和所述第三冷却均为自然冷却。

21、优选地，所述第一粉料、所述第二粉料和所述第三粉料的粒径各自独立的小于等于200目。

22、优选地，所述浆料的固含量为50-80wt％。

23、可选的，所述浆料的固含量可以取50wt％、60wt％、70wt％、80wt％或者50-80wt％之间的任意值。

24、优选地，所述软质聚氨酯泡沫具有10-50ppi的孔径。

25、可选的，所述软质聚氨酯泡沫的孔径可以取10ppi、20ppi、30ppi、40ppi、50ppi或者10-50ppi之间的任意值。

26、优选地，所述干燥的温度为室温至100℃。

27、可选的，所述干燥的温度可以取室温、30、40、50、60、70、80、90、100或者室温至100℃之间的任意值。

28、优选地，所述第一烧结、所述第二烧结和所述第三烧结均在空气氛围下进行。

29、优选地，所述第一烧结、第二烧结和所述第四烧结的时间各自独立的为1-2h。

30、优选地，所述第四冷却的速率为100-200℃/h。

31、冷却速度不宜过快，否则会导致泡沫陶瓷过滤器结构不稳定，甚至开裂。

32、可选的，所述第一烧结、第二烧结和所述第四烧结的时间各自独立的可以取1h、1.5h、2h或者1-2h之间的任意值，所述第四冷却的速率可以取100℃/h、150℃/h、200℃/h或者100-200℃/h之间的任意值。

33、与现有技术相比，本技术的有益效果包括：

34、本技术提供的全组分大掺量利用废铬刚玉制备泡沫陶瓷过滤器的方法，首先将废铬刚玉进行研磨分级，粗颗粒与二氧化硅粉末、氧化锆粉末、氧化铝粉末、聚乙二醇、聚甲氧基二甲醚配合进行造粒，并通过第一烧结，将粗颗粒有效利用；细颗粒与氧化镧、氧化铈混合进行第二烧结，一方面活化细颗粒中的氧化铝，另一方面利用氧化镧、氧化铈与铬形成复杂氧化物，避免其在使用过程中熔出；第一粉料和第二粉料混合，通过第三烧结的烧成制度，实现分别处理后的粗颗粒和细颗粒的再度合并，提升材料的均匀性，避免产品局部缺陷和开裂；最后将第三粉料和水混合得到浆料，以软质聚氨酯泡沫为载体浸渍浆料，压制挤出多余浆料，第四烧结成型，最终得到过滤效果好、不会引入杂质、使用寿命长的泡沫陶瓷过滤器。此外，由于具有较好的耐高温强度，本技术泡沫陶瓷过滤器可以制作大尺寸产品(最大1.5m2)。