CN101643359A - 一种利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨后除铁；取经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内加热，自然冷却后取出；将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土搅拌均匀，并置于硅碳棒电阻炉内加热后自然冷却后取出，即得不同粒度和氧化铝含量的莫来石粉料。本发明是燃煤电厂排放的固体废弃物粉煤灰来合成莫来石，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；制备温度低，避免了高温煅烧，节约了矿物资源和能源；通过控制铝矾土的加入量，调节原料配比，可以合成不同氧化铝含量的莫来石骨料。
Description
技术领域
本发明涉及利用固体废弃物合成高温陶瓷材料的技术领域，特别涉及一种是利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法。
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
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法。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，所合成的莫来石结晶性能好，其氧化铝含量易于控制，能产生显著的经济与环境效益。
技术方案：
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
1)首先，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2～3∶1，分别研磨0.5～3h，然后过120目筛后分别除铁使粉煤灰和铝矾土中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度升温至100～400℃，保温1～4h，自然冷却后取出；
3)最后，将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土以粉煤灰∶铝矾土＝1∶0.1～5的质量比倒入物料搅拌器中搅拌均匀，过60～100目筛后，并置于硅碳棒电阻炉内，以5-10℃/min的加热速度升温至500～800℃，保温1～4h，自然冷却后取出，即得不同粒度和氧化铝含量的莫来石粉料。
所说的除铁是采用永久磁铁除铁两次，然后采用电磁除铁两次。
本发明是燃煤电厂排放的固体废弃物粉煤灰来合成莫来石，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；制备温度低，避免了高温煅烧，节约了矿物资源和能源；通过控制铝矾土的加入量，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，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2∶1，分别研磨3h，然后过120目筛后分别采用永久磁铁除铁两次，然后采用电磁除铁两次使粉煤灰和铝矾土中Fe2O3的含量低于0.5％；其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度升温至200℃，保温3h，自然冷却后取出；最后，将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土以粉煤灰∶铝矾土＝1∶1.2的质量比倒入物料搅拌器中搅拌均匀，过60目筛后，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度升温至500℃，保温4h，自然冷却后取出，即得氧化铝含量大于50％的高铝莫来石粉料。
实施例2：首先，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为3∶1，分别研磨0.5h，然后过120目筛后分别采用永久磁铁除铁两次，然后采用电磁除铁两次使粉煤灰和铝矾土中Fe2O3的含量低于0.5％；其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度升温至400℃，保温1h，自然冷却后取出；最后，将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土以粉煤灰∶铝矾土＝1∶0.15的质量比倒入物料搅拌器中搅拌均匀，过100目筛后，并置于硅碳棒电阻炉内，以10℃/min的加热速度升温至800℃，保温1h，自然冷却后取出，即得氧化铝含量大于45％的高铝莫来石粉料。
实施例3：首先，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.5∶1，分别研磨2h，然后过120目筛后分别采用永久磁铁除铁两次，然后采用电磁除铁两次使粉煤灰和铝矾土中Fe2O3的含量低于0.5％；其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度升温至300℃，保温2h，自然冷却后取出；最后，将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土以粉煤灰∶铝矾土＝1∶3的质量比倒入物料搅拌器中搅拌均匀，过80目筛后，并置于硅碳棒电阻炉内，以8℃/min的加热速度升温至600℃，保温2.5h，自然冷却后取出，即得氧化铝含量大于65％的高铝莫来石粉料。
实施例4：首先，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2∶1，分别研磨1h，然后过120目筛后分别采用永久磁铁除铁两次，然后采用电磁除铁两次使粉煤灰和铝矾土中Fe2O3的含量低于0.5％；其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度升温至100℃，保温4h，自然冷却后取出；最后，将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土以粉煤灰∶铝矾土＝1∶0.1的质量比倒入物料搅拌器中搅拌均匀，过100目筛后，并置于硅碳棒电阻炉内，以6℃/min的加热速度升温至700℃，保温3h，自然冷却后取出，即得氧化铝含量大于40％的高铝莫来石粉料。
实施例5：首先，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为3∶1，分别研磨1.5h，然后过120目筛后分别采用永久磁铁除铁两次，然后采用电磁除铁两次使粉煤灰和铝矾土中Fe2O3的含量低于0.5％；其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度升温至280℃，保温1.5h，自然冷却后取出；最后，将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土以粉煤灰∶铝矾土＝1∶5的质量比倒入物料搅拌器中搅拌均匀，过60目筛后，并置于硅碳棒电阻炉内，以9℃/min的加热速度升温至650℃，保温2h，自然冷却后取出，即得氧化铝含量大于70％的高铝莫来石粉料。
Claims (2)
1、一种利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法，其特征在于：
1)首先，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2～3∶1，分别研磨0.5～3h，然后过120目筛后分别除铁使粉煤灰和铝矾土中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)其次，取上述经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度升温至100～400℃，保温1～4h，自然冷却后取出；
3)最后，将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土以粉煤灰∶铝矾土＝1∶0.1～5的质量比倒入物料搅拌器中搅拌均匀，过60～100目筛后，并置于硅碳棒电阻炉内，以5-10℃/min的加热速度升温至500～800℃，保温1～4h，自然冷却后取出，即得不同粒度和氧化铝含量的莫来石粉料。
2、根据权利要求1所述的利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法，其特征在于：所说的除铁是采用永久磁铁除铁两次，然后采用电磁除铁两次。
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