CN107285774A - 一种白泥或粉煤灰制莫来石的方法及制备的莫来石 - Google Patents

一种白泥或粉煤灰制莫来石的方法及制备的莫来石 Download PDF

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Abstract

本发明涉及粉煤灰或含铝矿物经过提铝后的剩余残渣的利用领域，提供一种白泥或粉煤灰制莫来石的方法及制备的莫来石。白泥制莫来石的方法包括：将白泥依次进行脱炭、脱硅、磁选、除炭、酸洗、水洗、成型、烧结，得到莫来石，其中，所述白泥为含铝矿物经过提铝后的剩余残渣。该方法可以有效地将白泥或粉煤灰进行制备获得莫来石相含量高且耐火度高的莫来石，提供了粉煤灰和含铝矿物经过提铝后的剩余残渣的有益的应用。

Description

一种白泥或粉煤灰制莫来石的方法及制备的莫来石
技术领域
本发明涉及粉煤灰或含铝矿物经过提铝后的剩余残渣的利用领域，具体地，涉及一种白泥或粉煤灰制莫来石的方法及制备的莫来石。
背景技术
莫来石是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石。通常用烧结法或电熔法等人工合成。莫来石是一种优质的耐火材料，它具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点，目前主要有高纯电熔莫来石、普通电熔莫来石、全天然铝矾土精矿烧结莫来石和轻烧莫来石。
《莫来石陶瓷的应用与制备进展》(赵月明等，中国陶瓷，Vol.49,No.1,2013.1,5-7页)介绍了莫来石的制备，可以以高岭石，或粉煤灰、氧化铝加入马铃薯淀粉，或无机硝酸铝、正硅酸乙酯，或异丙醇铝-硝酸铝-正硅酸乙酯等为原料，通过固态烧结法、溶胶-凝胶法、熔融法获得莫来石。
《透辉石改性粉煤灰基莫来石的性能和微观结构》(诸华军等，人工晶体学报，Vol.42,No.10,2013.10,2092-2098页)公开了采用粉煤灰、熟铝矾土和球粘土为主要原料，以透辉石为烧结助剂，低温烧结(1400℃)制备结构致密的粉煤灰基莫来石。
CN102659449A公开了一种微孔轻质莫来石耐火骨料及制备方法。选用硅石粉和氢氧化铝为起始物料，外加结合剂、添加剂和烧失物，起始料的重量百分比为：硅石粉30～40，氢氧化铝60～70％；外加结合剂、添加剂和烧失物的加入量占起始物料总重量的百分比为：结合剂2～4％，添加剂为0.3～0.6％和烧失物20～30％。
白泥是粉煤灰、钾长石和霞石等含铝矿物提铝后剩余残渣，量大质轻，作为废料处理将影响环境，因此需要开发一种可大量消耗白泥的经济有效的处理技术。
粉煤灰是燃煤电厂排放的固体废弃物，造成严重的环境和生态污染。
CN公开了一种以高铝粉煤灰为单一铝源制备高铝质耐火砖用莫来石骨料的方法。以准格尔高铝粉煤灰为唯一原料，不添加额外的铝源，经预处理、球磨、成型、烧结得到高铝质耐火砖用莫来石骨料。并具体公开了成型方法为半干法压制成型，需要添加5～10％的水，和粘结剂，粘结剂为1重量％的羧甲基纤维素钠盐、1重量％甲基纤维素、1重量％乙基纤维素或2重量％面粉。但是该方法需要加入粘结剂，不但制备步骤多且会引入杂质。再有添加水会增加后续烧结过程的能耗。另外该方法与其他已有的粉煤灰处理方法相似，是将粉煤灰制备为莫来石和含硅的产品。
发明内容
本发明的目的是为了解决如何有效处理含铝矿物提铝后剩余残渣——白泥，以及如何利用粉煤灰生产氧化铝和莫来石的问题，提供一种白泥或粉煤灰制莫来石的方法及制备的莫来石。使用白泥或粉煤灰可以制备成莫来石相含量高且耐火度高的莫来石。
为了实现上述目的，本发明提供一种白泥制莫来石的方法，该方法包括：(1)将白泥依次进行脱炭、脱硅、磁选、除炭、酸洗和水洗得到制备莫来石的原料；(2)将所述原料依次进行成型和固相烧结，得到莫来石；其中，所述白泥为含铝矿物经过提铝后的剩余残渣。
本发明还提供了一种粉煤灰制莫来石的方法，该方法包括：(a)将粉煤灰与酸液接触进行酸法提铝，得到氧化铝和剩余残渣；(b)将所述剩余残渣通过本发明白泥制莫来石的方法制备莫来石。
本发明还提供了一种本发明的方法制得的莫来石。
通过上述技术方案，可以有效地开发利用含铝矿物提铝后的剩余残渣，将白泥进行制备得到莫来石，提供白泥有益的应用。
同时，利用本发明提供的方法，可以实现将粉煤灰通过制备氧化铝和莫来石的工艺路线加以利用，而且此工艺路线中可以以更简便的成型方式完成成型步骤，无需加水和粘结剂，且可以节省烧结步骤的能耗。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的白泥制莫来石方法的流程示意图；
图2是实施例1制备的M1的SEM图像；
图3是实施例1制备的M1的XRD谱图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种白泥制莫来石的方法，如图1，该方法包括：(1)将白泥依次进行脱炭、脱硅、磁选、除炭、酸洗和水洗得到制备莫来石的原料；(2)将所述原料依次进行成型和固相烧结，得到莫来石；其中，所述白泥为含铝矿物经过提铝后的剩余残渣。
根据本发明，提供的白泥制莫来石的方法用于处理含铝矿物提铝后的剩余残渣，进行有益的利用。所述白泥为粉煤灰、钾长石和霞石中的至少一种经过提铝后的剩余残渣。所述提铝可以是本领域常规的以盐酸或硫酸为提取介质提取粉煤灰、钾长石和霞石中的铝的方法。
优选地，以所述白泥的总重量为基准，所述白泥含有40～60重量％的SiO2，20～30重量％的Al2O3；所述白泥的烧失量为3～18重量％。更优选，所述白泥还含有0～3重量％的P2O5、0～3重量％的K2O、0～5重量％的CaO、0～5重量％的TiO2、0～5重量％的TFe2O3及0～2重量％的Na2O。其中，TFe2O3表示三价和四价铁的氧化物的混合物。
本发明提供的白泥制莫来石的方法中，先以步骤(1)将白泥调整为能够用于制备莫来石的原料。
根据本发明，所述脱炭的目的是为了将所述白泥中的碳资源得以有效回收利用，得到的所述脱碳的产物也可以称为脱炭白泥。优选地，所述脱炭可以为浮选脱炭，优选将所述白泥与含有捕收剂和抑制剂的溶液相接触进行脱炭。更优选，所述捕收剂选自柴油、煤油、油酸和盐酸基吡啶中的至少一种，所述抑制剂选自碳酸钠、水玻璃、氢氧化钠和柠檬酸中的至少一种。其中含有捕收剂和抑制剂的溶液中，捕收剂含量可以为0.2～0.5重量％，抑制剂含量可以为0.2～0.5重量％。进行浮选脱炭可以选用SF浮选机设备进行，具体可以为红星矿山机器有限公司商购的设备。
本发明中，所述白泥与含有捕收剂和抑制剂的溶液的重量比为(0.1～0.5)：1。
根据本发明，所述脱硅是为了回收所述白泥中多余的硅资源，并调节所述白泥中的铝硅比，得到的所述脱硅的产物也可以称为脱硅白泥。优选情况下，所述脱硅为碱溶脱硅，优选将所述脱炭的产物与碱液相接触进行脱硅。优选，所述碱液的浓度40g/L～100g/L，更有优选所述碱液可以为碱金属氢氧化物的水溶液，例如所述碱液为氢氧化钠的水溶液。更优选地，进行所述脱硅时，所述碱液与所述脱炭的产物之间的液固比为(3～6)：1，脱硅时间为10～100min，脱硅温度为70～100℃。优选脱硅温度为80～95℃。一种优选实施方式，进行所述脱硅，可以通过将所述脱炭的产物放入碱液中机械搅拌反应10～100min，然后分离洗涤以实施。
根据本发明，所述磁选是为了除去所述脱硅的产物中的杂质钛和铁，得到的所述磁选的产物也可以称为脱磁白泥。优选地，所述磁选为分级磁选；更优选地，在磁感应强度为1T～3T下将所述脱硅的产物进行除铁，在磁感应强度为3T～5T下将所述脱硅的产物进行除钛。T为磁感应强度单位，特斯拉。所述分级磁选可以采用低温超导磁选机设备进行。
根据本发明，所述除炭是为了除去所述磁选的产物中的残炭杂质，得到的所述除炭的产物也可以称为除炭白泥。优选情况下，所述除炭为通过煅烧除去所述磁选的产物中的残炭；优选，煅烧温度为500～900℃，煅烧时间为1～5h。可以通过将所述磁选的产物放入马弗炉或回转窑中进行所述煅烧。
根据本发明，所述酸洗是为了除去所述除炭的产物中的可溶性盐。优选情况下，所述酸洗为将所述除炭的产物在浓度为5～25重量％的盐酸溶液中进行浸泡10～72h。优选盐酸溶液的浓度为6～20重量％。所述水洗是为了洗除所述酸洗残留下的盐酸溶液。优选情况下，所述水洗为将所述酸洗的产物以水进行冲洗至pH为6.5～7.5。
本发明提供的白泥制莫来石的方法中，经过上述各处理过程，可以调整所述白泥作为制备莫来石的原料。即可以将所述水洗的产物进一步通过进行固相烧结制备得到莫来石。
本发明提供的白泥制莫来石的方法中，步骤(2)用于将步骤(1)得到的原料制备得到莫来石。
本发明中，为更好地制备莫来石，使所述制备莫来石的原料进行均匀完全的固相烧结反应，可以将所述原料进行研磨，所得研磨产物的颗粒直径为1～10μm。
本发明中，所述原料的组成可以通过全化学分析方法测定，组成可以为20～30重量％的SiO2，40～60重量％的Al2O3、0～0.3重量％的K2O、0～0.5重量％的TiO2、0～0.3重量％的TFe2O3及0～0.5重量％的Na2O；其中，TFe2O3表示三价和四价铁的氧化物的混合物。所述原料的烧失量为0～1重量％。
根据本发明，经所述成型可以所述原料更好地进行固相烧结。经所述成型使所述原料形成一定几何形状的坯体，且坯体获得一定的初始强度。优选情况下，所述成型为将所述原料在无添加水和粘结剂的条件下直接进行压制成型；成型压力为10～200MPa，优选为50～200MPa，更优选为50MPa以上且小于100MPa；成型时间为不大于60min。成型时间可以优选为大于0min且不大于60min，例如成型时间可以为1s、2s、5s、10s、15s、30s、45、1min、2min、5min、10min、15min、20min、30min、40min、50min、60min，或者为上述任意数值间形成的范围内的任意时间点。所述成型可以在全自动数控压力机设备中进行。本发明中将所述原料进行成型可以无需添加水和无需添加粘结剂，直接进行压制成型即可得到坯体，且可以使用较低的成型压力，降低设备要求和能耗。如此可以简化制备莫来石的步骤，而且不添加水可以减少后续烧结时需要额外除水的能耗，不添加粘结剂可以减少杂质的引用。
根据本发明，所述固相烧结为将所述成型得到的坯体进行烧结，使形成所述坯体的所述原料中的组分转变形成莫来石晶相。所述固相烧结的条件保证所述原料中的组分转变形成莫来石晶相。优选情况下，所述固相烧结的程序升温条件为：以3～10℃/min的升温速率从常温升温至1000℃，再以2～8℃/min的升温速率升温至烧结终温并恒温2～10h，然后以2～8℃/min的降温速率降温至室温，其中所述烧结终温为1300～1600℃。可以通过XRD方法测定所述固相烧结得到的产物，从得到的XRD谱图中读出莫来石晶相的特征峰，确定所述固相烧结的产物为含有莫来石晶相的莫来石。同时也可以通过SEM与电子能谱观察所述固相烧结的产物中是否形成莫来石晶体。还可以通过YB/T 5267-2005测定得到的莫来石的组成，可以以其中氧化铝的含量，确定得到的莫来石的规格。
本发明还提供了一种粉煤灰制莫来石的方法，该方法包括：(a)将粉煤灰与酸液接触进行酸法提铝，得到氧化铝和剩余残渣；(b)将所述剩余残渣通过本发明白泥制莫来石的方法制备莫来石。
本发明提供的粉煤灰制莫来石的方法可以实现将粉煤灰进行加工利用生产氧化铝和莫来石。其中步骤(a)可以生产氧化铝，产生的剩余残渣可以利用步骤(b)制备莫来石。此方法可以将粉煤灰获得氧化铝，而且采用本发明白泥制莫来石的方法制备莫来石可以在无水和无粘结剂条件下进行压制成型，简化制莫来石的步骤且节省能耗。
本发明提供的粉煤灰制莫来石的方法中步骤(a)的所述酸法提铝可以为盐酸或硫酸浸取法。
本发明中，所述粉煤灰可以为流化床炉粉煤灰。组成可以为质量含量30～40％的SiO2，40～60％的Al2O3，其它杂质含量5～15％。
本发明还提供了一种本发明的方法制得的莫来石。
其中，该莫来石中莫来石相的含量为45重量％以上，耐火度为1500℃以上，体积密度为2.5g/cm3以上，显气孔率为1～5％，吸水率为3重量％以下。莫来石的体积密度为20℃下的体积密度。
本发明中可以根据行业标准YB/T5267-2005测定制得的产品中的组成，可以通过XRD方法测定制得产品中主要的物相组成，并通过SEM与电子能谱观察制得产物中莫来石晶相的形貌特征。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，根据YB/T5267-2005测定制得的产品中的组成、耐火度、体积密度、显气孔率和吸水率；
通过XRD方法测定制得产品中主要的物相组成；
通过SEM与电子能谱观察制得产物中莫来石晶相的形貌特征。
制备例1
来自神华准资公司的粉煤灰，全化学分析法得到的成分分析结果见表1，
表1
将该粉煤灰进行酸法提铝，具体为以28％质量含量的盐酸溶液与粉煤灰按照液固比为4：1进行反应1h，反应结束进行过滤、洗涤、干燥，得到氧化铝同时得到固体残渣即为白泥。
得到的白泥(剩余残渣)经全化学分析法分析，成分分析结果见表2，
表2
T Fe2O3表示三价和四价铁的氧化物的混合物。
实施例1
本实施例说明本发明的白泥制莫来石的方法。
将1kg制备例1得到的白泥放入SF浮选机(红星矿山机器有限公司)中，与5kg含有柴油和碳酸钠的溶液(柴油含量为0.4重量％，碳酸钠含量为0.3重量％)相接触进行浮选脱炭，得到脱炭白泥；然后将脱炭白泥与氢氧化钠溶液(浓度为60g/L)按照氢氧化钠溶液与脱炭白泥的重量比(液固比)为4：1在脱硅温度90℃下进行脱硅30min，得到脱硅白泥；然后将脱硅白泥放入超导磁选机设备中，先后在磁感应强度为3T下脱除Fe和磁感应强度5T下脱除Ti，得到脱磁白泥；然后将脱磁白泥放入马弗炉设备中在煅烧温度800℃下进行煅烧3h，得到除炭白泥；然后将除炭白泥用8重量％的盐酸水溶液浸泡55h进行酸洗，除去可溶性盐；再进行水洗，至pH＝7，得到水洗白泥作为制莫来石的原料；
将上述原料研磨至颗粒平均粒径为5μm，然后放入全自动数控压力机中在50MPa压力下10min进行压制成型，得到成型白泥坯体；将坯体进行成分分析，分析结果见表3；
然后将坯体在马弗炉中进行固相烧结，以5℃/min从室温升温至1000℃，再以5℃/min升温至1500℃，并恒温2h，然后以5℃/min降温至室温，得到产物M1。
将M1进行XRD晶相分析，得到图3的谱图，通过专业物相分析软件Jade分析，图3中标记“a”表示莫来石特征峰。表明M1中形成莫来石晶相，M1为莫来石；
将M1进行SEM和电子能谱观察，得到图2的图像，从中可以观察到M1的结晶良好，经电子能谱扫描，清晰可见短柱状为莫来石晶体；
将M1根据YB/T5267-2005进行理化性能测定，结果见表4。
实施例2
本实施例说明本发明的白泥制莫来石的方法。
将1kg制备例1得到的白泥放入SF浮选机中，与4kg含有煤油和水玻璃的溶液(煤油含量为0.2重量％，水玻璃含量为0.5重量％)相接触进行浮选脱炭，得到脱炭白泥；然后将脱炭白泥与氢氧化钠溶液(浓度为40g/L)按照氢氧化钠溶液与脱炭白泥的重量比(液固比)为3：1在脱硅温度95℃下进行脱硅40min，得到脱硅白泥；然后将脱硅白泥放入超导磁选机设备中，先后在磁感应强度为2T下脱除Fe和磁感应强度4T下脱除Ti，得到脱磁白泥；然后将脱磁白泥放入马弗炉设备中在煅烧温度600℃下进行煅烧2h，得到除炭白泥；然后将除炭白泥用6重量％的盐酸水溶液浸泡72h进行酸洗，除去可溶性的盐；再进行水洗，至pH＝6.5，得到水洗白泥作为制莫来石的原料；
将上述原料研磨至颗粒平均粒径为7μm，然后放入全自动数控压力机设备中在99MPa压力下20min进行压制成型，得到成型白泥坯体；将坯体进行成分分析，分析结果见表3；
然后将坯体在马弗炉中进行烧结，以8℃/min从室温升温至1000℃，再以6℃/min升温至1400℃，并恒温3h，然后以6℃/min降温至室温，得到产物M2。
将M2进行XRD晶相分析，得到与图3相似的谱图(未示出)，出现莫来石晶相的特征峰，表明M2中形成莫来石晶相，M2为莫来石；
将M2根据YB/T5267-2005进行理化性能测定，结果见表4。
实施例3
本实施例说明本发明的白泥制莫来石的方法。
将1kg制备例1得到的白泥放入SF浮选机中，与7kg含有油酸和氢氧化钠的溶液(油酸含量为0.3重量％，氢氧化钠含量为0.2重量％)相接触进行浮选脱炭，得到脱炭白泥；然后将脱炭白泥与氢氧化钠溶液(浓度为30g/L)按照氢氧化钠溶液与脱炭白泥的重量比(液固比)为6：1在脱硅温度80℃下进行脱硅20min，得到脱硅白泥；然后将脱硅白泥放入超导磁选机设备中，先后在磁感应强度为1T下脱除Fe和磁感应强度3T下脱除Ti，得到脱磁白泥；然后将脱磁白泥放入马弗炉设备中在煅烧温度500℃下进行煅烧2h，得到除炭白泥；然后将除炭白泥用20重量％的盐酸水溶液浸泡10h进行酸洗，除去可溶性的盐；再进行水洗，至pH＝7.5，得到水洗白泥作为制莫来石的原料；
将上述原料研磨至颗粒平均粒径为9μm，然后放入全自动数控压力机设备中75MPa压力下30min进行压制成型，得到成型白泥坯体；将坯体进行成分分析，分析结果见表3；
然后将坯体在马弗炉中进行烧结，以7℃/min从室温升温至1000℃，再以8℃/min升温至1600℃，并恒温3h，然后以6℃/min降温至室温，得到莫来石M3。
将M3进行XRD晶相分析，得到与图3相似的谱图(未示出)，出现莫来石晶相的特征峰，表明M3中形成莫来石晶相，M3为莫来石；
将M3根据YB/T5267-2005进行理化性能测定，结果见表4。
实施例4
本实施例说明本发明的白泥制莫来石的方法。
将1kg制备例1得到的白泥放入SF浮选机中，与10kg含有盐酸烷基吡啶和柠檬酸的溶液(盐酸烷基吡啶含量为0.2重量％，柠檬酸含量为0.3重量％)相接触，得到脱炭白泥；然后将脱炭白泥与氢氧化钠溶液(浓度为30g/L)按照氢氧化钠溶液与脱炭白泥的重量比(液固比)为6：1在脱硅温度75℃下进行脱硅10min，得到脱硅白泥；然后将脱硅白泥放入超导磁选机设备中，先后在磁感应强度为1T下脱除Fe和磁感应强度3T下脱除Ti，得到脱磁白泥；然后将脱磁白泥放入马弗炉设备中在煅烧温度500℃下进行煅烧2h，得到除炭白泥；然后将除炭白泥用20重量％的盐酸水溶液浸泡10h进行酸洗，除去可溶性的盐；再进行水洗，至pH＝6.8，得到水洗白泥作为制莫来石的原料；
将上述原料研磨至颗粒平均粒径为12μm，然后放入全自动数控压力机设备中30MPa压力下50min进行压制成型，得到成型白泥坯体；将坯体进行成分分析，分析结果见表3；
然后将坯体在马弗炉中进行烧结，以7℃/min从室温升温至1000℃，再以8℃/min升温至1600℃，并恒温3h，然后以6℃/min降温至室温，得到产物M4。
将M4进行XRD晶相分析，得到与图3相似的谱图(未示出)，出现莫来石晶相的特征峰，表明M4中形成莫来石晶相，M4为莫来石；
将M4根据YB/T5267-2005进行理化性能测定，结果见表4。
对比例1
按照实施例3的方法，不同的是，用“氢氧化钠溶液(浓度为10g/L)”替换“氢氧化钠溶液(浓度为30g/L)”。
得到产物DM1。
将DM1根据YB/T5267-2005进行理化性能测定，结果见表4。
对比例2
按照实施例3的方法，不同的是，用“以8℃/min升温至1250℃”替换“以8℃/min升温至1600℃”。
得到产物DM2。
将DM2根据YB/T5267-2005进行理化性能测定，结果见表4。
对比例3
按照《透辉石改性粉煤灰基莫来石的性能和微观结构》中公开的方法，将白泥、熟铝矾土和球粘土的加量基于Al2O3与SiO2的摩尔比为3：2进行配料，其中，确定球粘土的质量占10％；透辉石以外渗法加入，掺量为8％，原料经行星磨混磨均匀后105℃下干燥成块，在破碎磨细成粉料。在粉料中加入浓度为5质量％的聚乙烯醇(加量占粉料总质量的15％)后压制成型，进行成分分析，分析结果见表2；经1400℃烧结，保温3h得到产物DM3。
将DM3根据YB/T5267-2005进行理化性能测定，结果见表4。
对比例4
按照实施例3的方法，不同的是，用“1kg粉煤灰(流化床炉粉煤灰)”替代“1kg白泥”。得到产物DM4。
将DM4根据YB/T5267-2005进行理化性能测定，结果见表4。
表3
表4
从实施例的结果和数据可以看出，本发明的方法可以有效地将白泥制备为莫来石，获得莫来石相的含量大于45重量％且耐火度大于1500℃的莫来石产品。
实施例中白泥制备莫来石的成型步骤可以在无需添加水和粘结剂的条件下直接进行，可以减少制备步骤，且可以在后续固相烧结时减少额外处理水的能耗。
实施例4中，脱硅温度不在最优选的80～95℃范围内，会降低产品中莫来石的含量，但是本发明采用除杂且调整白泥中组分组成的工艺路线，原料中杂质含量低，因此产品的耐火度仍然高于对比例。
对比例1中，氢氧化钠的浓度低，影响脱硅步骤的效果，不仅原料中硅含量不合格，且影响其他杂质的去除效果，造成结果产品中莫来石含量低、耐火度也低且显气孔率高。说明本发明的脱硅条件为处理白泥制莫来石的优选实施方式。
对比例2中，固相烧结的温度程序不合理，不适于本发明的优选温度程序，造成得到的产品中莫来石含量低、耐火度也低且显气孔率高。说明本发明的固相烧结的条件为处理白泥制莫来石的优选实施方式。
对比例3是采用现有技术将白泥生产为莫来石。现有技术采取的是添加外来组分的工艺路线，以调节制备莫来石的原料的组成，其基于Al2O3与SiO2的摩尔比为3：2，因此可以得到莫来石相含量高的莫来石，但是该工艺路线掺加了外来的杂质，影响制得的莫来石的耐火度，因此耐火度仅为1200℃。说明本发明的采用除杂且调整白泥中组分组成的工艺路线，既适于白泥制备为莫来石，又可以获得莫来石相含量高且耐火度高的莫来石。
对比例4是采用粉煤灰按照本发明的方法进行制备莫来石。但是粉煤灰虽然也含有硅和铝，但是硅、铝和其他组分在粉煤灰中存在的形态不同于白泥中的各组分，不能很好地实现调整组成的目的，尤其是硅组分不一定能很好地被调整，因此不是含有硅和铝、来自煤工业的产物都可以以本发明的方法制备出莫来石相含量高且耐火度高的莫来石。
进一步地，本发明的制备例和实施例相结合，可以将粉煤灰经制备例的酸法提铝得到氧化铝，同时将产生的剩余残渣即白泥经实施例制备得莫来石，可以实现粉煤灰生产氧化铝和莫来石。

Claims (11)

1.一种白泥制莫来石的方法，该方法包括：
(1)将白泥依次进行脱炭、脱硅、磁选、除炭、酸洗和水洗得到制备莫来石的原料；
(2)将所述原料依次进行成型和固相烧结；
其中，所述白泥为含铝矿物经过提铝后的剩余残渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述白泥为粉煤灰、钾长石和霞石中的至少一种经过提铝后的剩余残渣；优选地，以所述白泥的总重量为基准，所述白泥含有40～60重量％的SiO2，20～30重量％的Al2O3；所述白泥的烧失量为3～18重量％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述脱炭为浮选脱炭，将所述白泥与含有捕收剂和抑制剂的溶液相接触进行脱炭；所述捕收剂选自柴油、煤油、油酸和盐酸基吡啶中的至少一种，所述抑制剂选自碳酸钠、水玻璃、氢氧化钠和柠檬酸中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述脱硅为碱溶脱硅，将所述脱炭的产物与碱液相接触进行脱硅，所述碱液的浓度为20g/L～100g/L，所述碱液与所述脱炭的产物之间的液固比为(3～6)：1，脱硅时间为10～100min，脱硅温度为70～100℃；所述碱液为碱金属氢氧化物的水溶液。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述磁选为分级磁选，优选在磁感应强度为1T～3T下将所述脱硅的产物进行除铁，在磁感应强度为3T～5T下将所述脱硅的产物进行除钛。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述除炭为通过煅烧除去所述磁选的产物中的残炭；优选，煅烧温度为500～900℃，煅烧时间为1～5h。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述酸洗为将所述除炭的产物在浓度为5～25重量％的盐酸溶液中进行浸泡10～72h；所述水洗为将所述酸洗的产物以水进行冲洗至pH为6.5～7.5。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述成型为将所述原料在无添加水和粘结剂的条件下直接进行压制成型；成型压力为10～200MPa，优选为50～200MPa；成型时间为不大于60min。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述固相烧结采用的温度程序为：以3～10℃/min的升温速率升温至1000℃，再以2～8℃/min的升温速率升温至烧结终温并恒温2～10h，然后以2～8℃/min的降温速率降温至室温；其中所述烧结终温为1300～1600℃。
10.一种粉煤灰制莫来石的方法，该方法包括：
(a)将粉煤灰与酸液接触进行酸法提铝，得到氧化铝和剩余残渣；
(b)将所述剩余残渣通过权利要求1-9中任意一项所述的方法制备莫来石。
11.一种权利要求1-10中任意一项所述的方法制得的莫来石。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108609878A (zh) * 2018-05-29 2018-10-02 福建鼎盛元环保科技有限公司 一种利用白泥制备磷铝酸盐胶凝材料的生产线及其工艺
CN112707716A (zh) * 2019-10-24 2021-04-27 中国科学院过程工程研究所 一种莫来石-刚玉复合陶瓷、其制备方法和用途
CN113470864A (zh) * 2021-09-01 2021-10-01 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 一种低尺寸效应的厚膜电阻浆料
CN115403364A (zh) * 2022-09-09 2022-11-29 天津大学 高铝粉煤灰预处理后快速烧结工艺制备柱状莫来石的方法
CN117567144A (zh) * 2024-01-15 2024-02-20 山东新广恒节能科技有限公司 一种轻质高铝聚轻砖的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11179322A (ja) * 1997-12-18 1999-07-06 Nippon Light Metal Co Ltd アルミドロス残灰の処理方法
CN102583409A (zh) * 2012-01-10 2012-07-18 中国科学院过程工程研究所 一种利用高铝粉煤灰生产莫来石和硅酸钙的方法
CN102583411A (zh) * 2012-01-10 2012-07-18 中国科学院过程工程研究所 一种利用粉煤灰生产莫来石的方法
CN103803564A (zh) * 2013-12-13 2014-05-21 中国神华能源股份有限公司 以粉煤灰提铝残渣为原料制备二氧化硅微粉的方法及二氧化硅微粉
CN104557094A (zh) * 2015-01-23 2015-04-29 中国科学院过程工程研究所 一种以高铝粉煤灰为单一铝源制备高铝质耐火砖用莫来石骨料的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11179322A (ja) * 1997-12-18 1999-07-06 Nippon Light Metal Co Ltd アルミドロス残灰の処理方法
CN102583409A (zh) * 2012-01-10 2012-07-18 中国科学院过程工程研究所 一种利用高铝粉煤灰生产莫来石和硅酸钙的方法
CN102583411A (zh) * 2012-01-10 2012-07-18 中国科学院过程工程研究所 一种利用粉煤灰生产莫来石的方法
CN103803564A (zh) * 2013-12-13 2014-05-21 中国神华能源股份有限公司 以粉煤灰提铝残渣为原料制备二氧化硅微粉的方法及二氧化硅微粉
CN104557094A (zh) * 2015-01-23 2015-04-29 中国科学院过程工程研究所 一种以高铝粉煤灰为单一铝源制备高铝质耐火砖用莫来石骨料的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108609878A (zh) * 2018-05-29 2018-10-02 福建鼎盛元环保科技有限公司 一种利用白泥制备磷铝酸盐胶凝材料的生产线及其工艺
CN112707716A (zh) * 2019-10-24 2021-04-27 中国科学院过程工程研究所 一种莫来石-刚玉复合陶瓷、其制备方法和用途
CN113470864A (zh) * 2021-09-01 2021-10-01 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 一种低尺寸效应的厚膜电阻浆料
CN115403364A (zh) * 2022-09-09 2022-11-29 天津大学 高铝粉煤灰预处理后快速烧结工艺制备柱状莫来石的方法
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CN117567144B (zh) * 2024-01-15 2024-03-19 山东新广恒节能科技有限公司 一种轻质高铝聚轻砖的制备方法

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