CN1448367A - 用铝型材厂工业污泥制造莫来石耐火材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用铝型材厂工业污泥制造莫来石耐火材料的方法。其步骤为：(1)以铝型材厂污泥、粘土和石英为主原料，合成莫来石材料，合成温度为1200－1450℃，合成最高保温时间为2.0－10.0小时；(2)粗合成料为35－50wt％，中合成料为20－30wt％，细合成料为30－35wt％，添加0－10wt％的结合剂，其制造工艺：配料→过筛→陈腐→脱水烘干→烧成→检验，烧结温度为1400－1550℃，烧结保温时间为2.0－8.0小时。由于污泥粒子超细，比表积大，活性高，能促进固相反应和烧结，有利于莫来石的形成，利用这种方法合成的原料制造的莫来石耐火材料的莫来石含量高，具有优良热学性能和力学性能。由于原料成本低，大大降低生产成本，经济效益十分显著，具有很强的市场竞争能力和推广应用价值。

Description

用铝型材厂工业污泥制造莫来石耐火材料的方法

技术领域：

本发明是一种制造莫来石材料方法，属于硅酸盐类，本发明涉及用铝型材厂工业污泥制造莫来石耐火材料的方法。

背景技术：

在铝型材生产过程，必须进行表面处理，目的在于提高铝型材的耐腐性、耐磨性，最终达到提高铝型材的表面质量，铝型材厂污泥是铝型材经表面去污，碱洗，酸洗和阳极氧化等过程产生大量的废液，其是胶体溶液，粒子超细而高度分散，这种废液一旦排放，必然严重污染环境和江河水域，破坏生态。因此废水排放之前，必须将处理过程产生的大量污泥除去。采用沉淀和过滤方法，滤掉固体污泥，余下澄清的滤液排放。这种固体污泥主要成分是AlOOH，Al(OH)₃和具有无定型结构的固体物质，含有耐高温的成分Al₂O₃，其是耐火材料和某些化工产品的原料，这种污泥数量之大，堆积如山，就福建省南平铝厂而言，每天可回收湿污泥20多吨，每月700多吨，每年大约8000多万吨，国内铝厂几十家，污泥数量极大，严重影响铝厂正常生产，造成铝厂二次污染。因此污泥的综合利用，事关重大，具有重要的环保意义。由于污泥组成复杂，至今国内铝型材厂尚未找到综合利用的出路，存在很大的难题。

根据污泥的组成和晶相，认为该污泥具有很好综合利用前景。经过适当处理，可利用污泥合成特种莫来石耐火材料和窑具材料。这些材料具有优良的高温力学性能和高温热学性能，广泛应用于冶金工业，陶瓷企业，电子工业等，由于变废为宝，原料成本很低，市场前景好，经济效益非常显著。所以该项目属于固体废弃物的综合利用，据查阅国内外资料，至今国内外尚未报到利用铝型厂污泥合成莫来石材料。所以属国内首家研究的项目，具有很高的推广应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种用铝型材厂工业污泥制造莫来石耐火材料的方法。

其步骤为：

(1)以铝型材厂污泥、粘土和石英(包括其他含SiO₂的原料)为主原料，合成莫来石材料，合成温度为1200-1450℃，合成最高保温时间为2.0-10.0小时；

(2)粗粒度合成料为35-50wt％，中粒度合成料为20-30wt％，细粒度合成料为30-35wt％，添加0-10wt％的结合剂，制造不同规格尺寸的耐火材料和窑具材料，其制造工艺：配料→过筛→陈腐→脱水烘干→烧成→检验，烧结温度为1400-1550℃，烧结保温时间为2.0-8.0小时。

本发明属于固体废弃物的综合利用和变废为宝的项目，具有重大环境保护意义。由于污泥粒子超细，比表积大，活性高，能促进固相反应和烧结，有利于莫来石的形成，利用这种方法合成的原料制造的莫来石耐火材料的莫来石含量高，其具有优良的高温力学性能和热学性能，强度高，不易变形和落渣，热稳定性好，使用寿命长，性能优于用传统方法生产材料的性能。

原料成本低，大大降低生产成本，经济效益十分显著，具有很强的市场竞争能力和推广应用价值。项目研究应用现代先进的测试手段，对材料结构和性能进行深入研究，为稳定材料的性能和提高材料质量起了重要的作用。

本发明的具体实施例

实施例1：

合成莫来石材料主要原料：铝型材厂工业污泥，污泥是铝型材经表面去污，碱洗，酸洗和阳极氧化等过程产生的废液，经沉淀和过滤得到的，粘土(包含高岭土)，硅石(石英)以及含SiO₂其他原料等。

合成莫来石材料的化学组成和工艺条件：以铝型材厂污泥、粘土和石英为主原料，合成莫来石材料，控制Al₂O₃与SiO₂的重量百分数之比为1.50-3.5。也就是Al₂O₃/SiO₂＝1.50-3.5(重量百分数)，合成温度为1200-1450℃，合成保温时间为2.0-10.0小时，合成料的莫来石含量为50-98％(wt％)。

合成莫来石的生产工艺：制造工艺为配料→湿法研磨→陈腐→脱水烘干→成型→烘干→烧成→合成料破碎→分级→不同粒度的合成料。

具体制造过程如下：

铝型材表面处理后的废液经压滤，滤液排放，滤下来污泥含水量大约为70-80％，经烘干为干料。福建省南平铝厂干污泥组成：SiO₂为2.34％(wt％)，Al₂O₃为61.16％，Fe₂O₃为0.27％，CaO为0.48％，MgO为0.37％，K₂O为0.03％，Na₂O为0.34％，IL为34.26％(组成会波动的，特别不同厂家的组成有所差别)。干污泥、粘土、滑石和矿化剂进行配料，配料和水加入球磨机中(料∶水∶球＝1∶0.8∶1.5)，研磨时间为12-24小时。泥浆进行压滤脱水，得到湿泥料进行烘干，控制含水量为6-8％，将此料进行半干压成型(也可以将泥料进行真空练泥，然后进行可塑成型)，将成型的坯体进行烘干24小时，干坯在高温炉中进行反应烧结，反应温度为1200-1450℃，反应时间为2.0-8.0小时，烧成过程的升温速度控制：室温-600℃是100℃/小时，600℃-1200℃是150℃/小时，1200℃-1600℃是100℃/小时，保温2.0-10.00小时，然后自然冷却至室温，得到是莫来石合成料。将合成料破碎，研磨，分级得到粗粒料，中粒料和细粒料。

将少许细料进行XRD和SEM分析，采用半定量分析软件进行半定量分析，确定各配料的晶相结构及其含量，主要的晶相是莫来石、刚玉等。

Al₂O₃/SiO₂＝1.50-3.5(重量百分数)，合成温度为1200-1550℃，合成保温时间为2.00-8.00小时，合成料的莫来石含量为70-98％(wt％)。

合成莫来石的生产工艺：配料→湿法研磨→陈腐→脱水烘干→成型→烘干→烧成→合成料破碎→分级→不同粒度的合成料。

实施例2：

耐火材料包含窑具材料，其莫来石耐火材料和窑具材料制造如下：

以合成莫来石为主原料研制各种规格尺寸耐火材料和窑具材料。配方：粗合成料为35-50％，中合成料20-30％，细合成料为35-35％，结合剂为0-10wt％。

制造工艺：配料→过筛→成型→烘干→烧成→检验。

将粗中细合成料按配比加料，加入少量的糊精液进混料10分钟，混料陈腐一天进行半干压成型，成型压力为500-600Kg/cm³，产品尺寸为600×500×15，500×490×12，470×370×12，400×400×10棚板(也可以制造匣笨，耐火砖，轻质耐火材料，多孔陶瓷和催化剂载体)等。生坯在80-100℃烘干24小时，1200-1450℃烧结，保温2.0-6.0小时，得到不同规格的产品。该产品抗折强度为15-20Mpa，体积密度为1.9-2.1g/cm³，显气率为25-30％，吸水率为12-15％，最高使用温度为1400℃。该产品可在陶瓷企业，冶金行业，磨料磨具行业以及电子工业中推广应用。经济效益很显著。

Claims (5)

1.用铝型材厂工业污泥制造莫来石耐火材料的方法，其特征在于，其步骤为：

(1)以铝型材厂污泥、粘土、石英为主原料，合成莫来石材料，合成温度为1200-14500℃，合成最高保温时间为2.0-10.0小时；

(2)粗粒度合成料为35-50wt％，中粒度合成料为20-30wt％，细粒度合成料为30-35wt％，添加0-10wt％的结合剂，制造不同规格尺寸的耐火材料和窑具材料，其制造工艺：配料→过筛→陈腐→脱水烘干→烧成→检验，烧结温度为1400-15500℃，烧结保温时间为2.0-8.0小时。

2.根据权利要求1所述的用铝型材厂工业污泥合成莫来石耐火材料的方法，其特征在于：以铝型材厂污泥、粘土、石英为主原料，合成莫来石材料，控制Al₂O₃与SiO₂的重量百分数比值为1.50-3.5。

3.根据权利要求1所述的用铝型材厂工业污泥合成莫来石耐火材料的方法，其特征在于：合成材料中主要存在莫来石、堇青石刚玉晶相，其中莫来石为主晶相。

4.根据权利要求1所述的用铝型材厂工业污泥合成莫来石耐火材料的方法，其特征在于：制造工艺为配料→湿法研磨→陈腐→脱水烘干→成型→烘干→烧成→合成料破碎→分级→不同粒度的合成料。

5.根据权利要求1至4所述的用铝型材厂工业污泥合成莫来石耐火材料的方法，其特征在于：耐火材料包含窑具材料。