[发明专利]一种利用废弃物合成莫来石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用废料合成高温陶瓷材料的方法，特别涉及一种利用废弃物合成莫来石的方法。

背景技术

莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)为铝的铝氧酸盐矿物，是Al₂O₃-SiO₂体系在常压下唯一稳定存在的晶态化合物，具有耐火度高，抗热震性、抗化学侵蚀性、抗蠕变性能好，荷重软化温度高，体积稳定性好，电绝缘性强等，是理想的高级耐火材料，被广泛用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气和水泥等工业(陈冬，陈南春.莫来石的研究进展[J].矿产与地质，2004(2)：18-22)。

自然界中天然莫来石矿物很少，工业用莫来石主要为人工合成。目前，合成工业用莫来石的方法主要有电熔法和烧结法(申小清.超细莫来石粉体的制备研究[D].郑州大学硕士学位论文，2002：4-6)。电熔法是将混合后的原料在电弧中熔融而成，缺点是耗电量大、对合成条件要求苛刻；烧结法按所用原料性质的不同分为无机硅铝凝胶法、有机硅铝凝胶法和矿物相变法(卫晓辉，孙加林，孙庚辰.莫来石的低温合成[J].耐火材料，2008，42(3)：229-231)。其中，无机硅铝凝胶法和有机硅铝凝胶法是分别采用无机和有机原料按一定的化学组成制成硅铝胶体，然后在高温下煅烧而成，其缺点是能耗较高，而且有机凝胶法中使用的有机原料价格昂贵。矿物相变法是将高铝矾土、高岭土、叶腊石等天然矿物置于窑中高温煅烧而成，该方法的缺点是能耗高，同时由于其矿物组成与莫来石组成之间存在较大的差异，造成莫来石转化率不高，浪费资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用废弃的粉煤灰漂珠烧结合成高铝莫来石的方法，此方法不仅原料来源广泛、生产成本低、能耗小，而且变废为宝，所合成莫来石的氧化铝含量高，结晶性能好。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，将粉煤灰漂珠放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰漂珠的质量比为(2～3)：1，研磨0.5～3h，然后过120目筛后采用永久磁铁除铁两次，然后再采用电磁除铁两次，使原料中Fe₂O₃的含量低于0.5％；

2)其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰漂珠和工业纯氧化铝以粉煤灰漂珠：工业纯氧化铝＝1∶(0.5～3)的质量百分比放入球磨机中干磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰漂珠的质量比为(2～3)∶1，研磨0.5～3h，然后过120目筛得混合料；

3)然后，将上述干磨混匀后的混合料放入氧化铝坩锅中，将装有混合料的氧化铝坩锅置于硅碳棒电阻炉内，自室温以5℃/min的升温速率升温至700～1400℃，保温1～4h，自然冷却后得样品；

4)最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过20-80目筛后，即得莫来石。

本发明的主要原料是燃煤电厂排放的工业废弃物，用粉煤灰漂珠合成莫来石不仅有助于节约天然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护；所用的粉煤灰漂珠主要为微米级球形颗粒，与天然矿物相比，原料无需使用大功率破碎机破碎，且混料均匀；合成温度均低于传统生产工艺，节约了矿物资源和能源；通过控制氧化铝的加入量，调节原料配比，可以合成不同氧化铝含量的莫来石骨料。

具体实施方式

实施例1：首先，将粉煤灰漂珠放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰漂珠的质量比为2：1，研磨3h，然后过120目筛后采用永久磁铁除铁两次，然后再采用电磁除铁两次，使原料中Fe₂O₃的含量低于0.5％；其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰漂珠和工业纯氧化铝以粉煤灰漂珠：工业纯氧化铝＝1：0.5的质量百分比放入球磨机中干磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰漂珠的质量比为2：1，研磨3h，然后过120目筛得混合料；然后，将上述干磨混匀后的混合料放入氧化铝坩锅中，将装有混合料的氧化铝坩锅置于硅碳棒电阻炉内，自室温以5℃/min的升温速率升温至700℃，保温4h，自然冷却后得样品；最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过80目筛后，即得氧化铝含量大于40％的高铝莫来石。