CN101602599A - 一种利用废弃物制备莫来石骨料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用废弃物制备莫来石骨料的方法，将粉煤灰干磨后除铁；取陶瓷厂废泥、经除铁后的粉煤灰和工业氧化铝制成混合料放入球磨机中湿磨混匀，形成混合料浆；将混合料浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，形成颗粒状粉体；将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内烧结后自然冷却取出样品；将样品倒入物料搅拌器中搅拌过筛，即得不同粒度和氧化铝含量的莫来石耐火材料骨料。本发明用废泥、粉煤灰和工业氧化铝合成莫来石不仅有助于节约天然资源，降低生产成本。粉煤灰为微米级球形颗粒，无需破碎机破碎，且混料均匀。合成温度均低于传统生产工艺，节约矿物资源和能源。通过控制氧化铝的加入量，可以合成不同氧化铝含量的莫来石耐火材料骨料。
Description
技术领域
本发明涉及利用废料合成高温陶瓷材料的技术领域，特别是利用废弃物制备莫来石骨料的方法。
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
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用陶瓷厂废泥、废弃的粉煤灰和工业氧化铝烧结制备莫来石骨料的方法。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，能产生显著的经济与环境效益。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)将粉煤灰放入球磨机中干磨，然后过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁次，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取陶瓷厂废泥、经除铁处理后的粉煤灰和工业氧化铝以废泥∶粉煤灰∶工业氧化铝＝1∶(1～3)∶(0.5～4)的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，形成混合料浆；
3)将混合料浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合料浆的入口温度为110～300℃，形成颗粒状粉体；
4)将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1000～1400℃，保温1～4h，自然冷却后取出样品；
5)将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过20～100目筛后，即得不同粒度和氧化铝含量的莫来石耐火材料骨料。
本发明步骤1)中的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰的质量比为2～3∶1，研磨时间为0.5～3h；步骤2)中的湿磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2～3∶1∶1，研磨时间为0.5～3h。
本发明的有益效果为：
(1)此方法的主要原料是陶瓷厂淘洗原料及冲刷设备和燃煤电厂排出的固体废弃物，用废泥、粉煤灰和工业氧化铝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。
(2)粉煤灰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。
(3)合成温度均低于传统生产工艺，节约了矿物资源和能源。
(4)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耐火材料骨料。
具体实施方式
实施例1：
1)将粉煤灰放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰的质量比为2∶1，研磨时间为1h，然后过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁次，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取陶瓷厂废泥、经除铁处理后的粉煤灰和工业氧化铝以废泥∶粉煤灰∶工业氧化铝＝1∶1∶0.5的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2∶1∶1，研磨时间为1h形成混合料浆；
3)将混合料浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合料浆的入口温度为130℃，形成颗粒状粉体；
4)将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1100℃，保温3h，自然冷却后取出样品；
5)将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过80目筛后，即得莫来石耐火材料骨料。
实施例2：
1)将粉煤灰放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰的质量比为3∶1，研磨时间为3h，然后过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁次，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取陶瓷厂废泥、经除铁处理后的粉煤灰和工业氧化铝以废泥∶粉煤灰∶工业氧化铝＝1∶3∶2的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.5∶1∶1，研磨时间为3h形成混合料浆；
3)将混合料浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合料浆的入口温度为260℃，形成颗粒状粉体；
4)将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1300℃，保温2h，自然冷却后取出样品；
5)将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过20目筛后，即得莫来石耐火材料骨料。
实施例3：
1)将粉煤灰放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰的质量比为2.2∶1，研磨时间为0.5h，然后过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁次，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取陶瓷厂废泥、经除铁处理后的粉煤灰和工业氧化铝以废泥∶粉煤灰∶工业氧化铝＝1∶2∶4的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.3∶1∶1，研磨时间为2h形成混合料浆；
3)将混合料浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合料浆的入口温度为200℃，形成颗粒状粉体；
4)将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1200℃，保温3h，自然冷却后取出样品；
5)将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过50目筛后，即得莫来石耐火材料骨料。
实施例4：
1)将粉煤灰放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰的质量比为2.5∶1，研磨时间为2h，然后过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁次，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取陶瓷厂废泥、经除铁处理后的粉煤灰和工业氧化铝以废泥∶粉煤灰∶工业氧化铝＝1∶1.5∶1的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.9∶1∶1，研磨时间为0.5h形成混合料浆；
3)将混合料浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合料浆的入口温度为300℃，形成颗粒状粉体；
4)将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1400℃，保温1h，自然冷却后取出样品；
5)将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过100目筛后，即得莫来石耐火材料骨料。
实施例5：
1)将粉煤灰放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰的质量比为2.7∶1，研磨时间为1.5h，然后过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁次，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取陶瓷厂废泥、经除铁处理后的粉煤灰和工业氧化铝以废泥∶粉煤灰∶工业氧化铝＝1∶2.5∶3的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为3∶1∶1，研磨时间为2.5h形成混合料浆；
3)将混合料浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合料浆的入口温度为110℃，形成颗粒状粉体；
4)将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1000℃，保温4h，自然冷却后取出样品；
5)将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过60目筛后，即得莫来石耐火材料骨料。
Claims (3)
1、一种利用废弃物制备莫来石骨料的方法，其特征在于：
1)将粉煤灰放入球磨机中干磨，然后过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁次，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取陶瓷厂废泥、经除铁处理后的粉煤灰和工业氧化铝以废泥∶粉煤灰∶工业氧化铝＝1∶(1～3)∶(0.5～4)的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，形成混合料浆；
3)将混合料浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合料浆的入口温度为110～300℃，形成颗粒状粉体；
4)将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1000～1400℃，保温1～4h，自然冷却后取出样品；
5)将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过20～100目筛后，即得不同粒度和氧化铝含量的莫来石耐火材料骨料。
2、根据权利要求1所述的利用废弃物制备莫来石骨料的方法，其特征在于：所述的步骤1)中的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和粉煤灰的质量比为2～3∶1，研磨时间为0.5～3h。
3、根据权利要求1所述的利用废弃物制备莫来石骨料的方法，其特征在于：所述的步骤2)中的湿磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2～3∶1∶1，研磨时间为0.5～3h。
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2009
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