[发明专利]工业硅铝胶废弃物低温制得的莫来石单晶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种工业硅铝胶废弃物低温制得的莫来石单晶材料及其制备方法，属于莫来石单晶材料技术领域。本发明所述的工业硅铝胶废弃物低温制备莫来石单晶材料的方法，包括以下步骤：以工业硅铝胶废弃物、氟化盐、助熔剂和铝源补充剂为原料，加入水进行球磨干燥，然后在600℃‑800℃下进行煅烧，得到所述的莫来石单晶材料。本发明所述的莫来石单晶材料纯度高，合成温度低；同时本发明提供了一种简单易行的制备方法，有效利用工业废渣，节能环保，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种工业硅铝胶废弃物低温制得的莫来石单晶材料及其制备方法，属于莫来石单晶材料技术领域。

背景技术

工业硅铝胶废弃物是炼油催化剂工业的副产物之一，属于化工废液，其中，工业硅铝胶废弃物的年排放量达3000万吨，资源化利用率低，其大量堆积、填埋不仅挤占良田和污染水土资源，甚至会造成严重的二次灾害。工业硅铝胶废弃物主要化学成分是 SiO₂和Al₂O₃，属于有用矿产资源。因此，开发可持续的回收利用工业硅铝胶废弃物的方法尤为重要。

莫来石的化学组成是Al₂(Al_2+xSi_2-2x)O_10-x，x为单位晶胞失去的氧原子数(x的范围为0.2-0.9)，属于斜方晶系，其结构内部共棱联结的八面体和共角顶联结，四面体沿轴方向形成八面体链和四面体双链，晶体结构沿轴结晶学方向具有较高的生长速率，导致莫来石晶体的高度各向异性。莫来石单晶材料具有高的热稳定性，低的热膨胀、导热性、高抗蠕变和耐腐蚀性，以及合适的强度和断裂韧性，使其成为需要耐高温和耐腐蚀性能应用场合中最有潜力的材料。特别是在航空航天、机械、能源、电子、环保化工等领域有广泛的应用场景。另外莫来石单晶体材料体在材料的增强、增韧、提高耐火度、吸附过滤等领域有广泛的用途，特别适用于纤维强化塑料（FRP）、纤维强化金属（FRM）及纤维强化陶瓷（FRC）的补强纤维，是材料领域中的一种重要功能材料。莫来石单晶体材料因其优异的化学和物理性能被应用于各种领域，但其制备困难，其复杂合成技术的独特性限制了它的普及和推广，数量稀少，这也导致莫来石单晶体材料价格昂贵。如果将工业硅铝胶废弃物进行填埋处理，严重污染环境，不符合节能减排的时代理念，因此开展工业硅铝胶废弃物高附加值的资源化利用具有十分重要的意义。

莫来石单晶材料的制备方法研究已有许多报道，如中国专利CN 201910187746 .0公开了一种从高岭土低温制备莫来石晶须的方法，该方法将以高岭土为原料，冰晶石(Na₃AlF₆)和Al(OH)₃为熔盐介质来调节硅铝比，在 900℃左右制备出莫来石晶须，这种方法的主要原料不是工业硅铝胶废弃物。以高岭土为主要原料制备莫来石的相变反应温度在1000℃以上制得莫来石晶须。如中国专利CN 201711172952 .1公开了一种原位生成莫来石晶须陶瓷材料的制备方法，以煤矸石、高铝矾土为原料，加入多晶莫来石纤维作为晶种、氟化氯和酸活化钾长石在1300-1500℃下制得莫来石晶须，该方法所制备的晶须需要较高温度，导致其制备方法成本和能耗较高。两种方法用的原料都不是工业硅铝胶废弃物，而以工业硅铝胶废弃物为主要原料，加入复合盐体系制备莫来石的相变反应温度在650℃以上，一般需要700℃以上制得莫来石单晶产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业硅铝胶废弃物低温制备的莫来石单晶材料，其纯度高，合成温度低；同时本发明提供了一种简单易行的制备方法，有效利用工业废弃物，节能环保，具有显著的经济效益。

本发明所述的工业硅铝胶废弃物低温制备莫来石单晶材料的方法，包括以下步骤：以工业硅铝胶废弃物、氟化盐、助熔剂和铝源补充剂为原料，加入水进行球磨干燥，然后在600℃~800℃下进行煅烧，得到所述的莫来石单晶材料。