專利名稱：莫來石材料的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境材料，屬固體廢棄物的綜合利用，尤指一種莫來石材料的合成方法。
背景技術(shù)：
莫來石是一種特種耐火材料，它具有耐火度高、抗熱震性好、抗化學(xué)侵蝕、抗蠕變、荷重變形溫度高、體積穩(wěn)定性好、電絕緣性強(qiáng)等優(yōu)良性能，廣泛地作為特種耐火材料、優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)保溫材料、電瓷以及莫來石纖維的優(yōu)質(zhì)原料。常規(guī)合成方法是以工業(yè)氧化鋁，粘土等為原料，在1650-1700℃煅燒合成。這種方法在低于1500℃煅燒合成時，莫來石含量低于85％，常規(guī)方法需要煅燒溫度高，合成料中莫來石很難達(dá)到95％以上，而且合成成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的產(chǎn)品中莫來石含量低、合成成本高的缺陷，提供一種原料成本低、合成工藝簡單的莫來石材料的合成方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的原料包括鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠硅灰粉塵，兩種原料經(jīng)過濕法混合均勻，在球磨機(jī)中研磨，研磨料經(jīng)過脫水、真空練泥、擠壓、成型為條狀的坯體。條狀坯體經(jīng)烘干，烘干坯體置于高溫爐煅燒后，自然冷卻至室溫，即為條狀的合成莫來石熟料。合成熟料經(jīng)破碎和研磨成合成莫來石的產(chǎn)品。
本發(fā)明以鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠回收的硅灰粉塵為原料合成莫來石材料，屬于固體雙廢的綜合利用和變廢為寶的項(xiàng)目。由于兩種原料粒子超細(xì)、比表面積大、活性高，有利于固相反應(yīng)形成莫來石。這種合成莫來石含量可達(dá)95％以上。所以本發(fā)明的合成方法優(yōu)于常規(guī)合成方法，其優(yōu)點(diǎn)是1、原料粒子超細(xì)，降低原料的加工費(fèi)用。2、原料成本低。3、經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有很強(qiáng)市場競爭能力。4、固相反應(yīng)推動力大，反應(yīng)速度快，有利于莫來石形成，合成莫來石含量高。其中鋁型材廠工業(yè)污泥為鋁型材廠表面處理(陽極氧化、堿法和酸法)過程產(chǎn)生大量的廢液，廢液經(jīng)綜合處理產(chǎn)生的固體污泥，其主要成分為γ-AlOOH、Al(OH)3，其中部分是晶體，部分是無定形體，粒子超細(xì)，大約為0.1-1μm之間，粒子表面積大、活性高，有利于固相反應(yīng)形成莫來石。鐵合金廠硅灰粉塵為硅鐵生產(chǎn)過程中電爐產(chǎn)生大量煙塵，經(jīng)袋式收塵器回收得到的粉塵，其主要組分為SiO2，屬于無定形體結(jié)構(gòu)的固體粉塵，粒子直徑小于0.6μm，表面積大，活性很高，有利于固相反應(yīng)形成莫來石。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的合成方法如下(1)原料及配方以鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠硅灰粉塵為原料合成高純度莫來石材料。鋁廠工業(yè)污泥化學(xué)組成(重量百分?jǐn)?shù))SiO2為2.34％、Al2O3為61.16％、Fe2O3為0.27％、CaO為0.48％、MgO為0.37％、K2O為0.03％、Na2O為0.30％、燒失量為34.46％；鐵合金廠硅灰粉塵化學(xué)組成SiO2為91.94％、Al2O3為2.06％、Fe2O3為1.65％、K2O為0.90％、Na2O為0.30％、其他為3.20％。
合成莫來石材料的配方(重量百分?jǐn)?shù))鋁型材廠工業(yè)污泥78％-83％鐵合金廠硅灰粉塵17-22％配方中氧化鋁與二氧化硅比值，即Al2O3/SiO2比值為2.30-2.80。鋁型材廠工業(yè)污泥主要為γ-AlOOH、Al(OH)3和無定形體結(jié)構(gòu)固體物質(zhì)，粒子在0.1-1μm之間；而鐵合金廠硅灰粉塵屬于無定形體結(jié)構(gòu)固體粉塵，粒子小于0.6μm。兩者粒子超細(xì)，活性高。
(2)研磨兩種原料必須經(jīng)過濕法混合均勻，在球磨中研磨4小時，，料∶球∶水＝1∶2∶1。
(3)脫水研磨料經(jīng)過壓濾脫水控制含水量為15-20％。
(4)成型研磨脫水原料經(jīng)真空練泥、擠壓、成型為條狀的坯體。
(5)烘干條狀坯體經(jīng)80-100℃烘干，控制含水量為0.5-1％。
(6)煅燒烘干坯體置于高溫爐煅燒煅燒溫度控制為1450-1550℃，煅燒保溫時間為2-5h后。
(7)冷卻自然冷卻至室溫，即為條狀的合成莫來石熟料。
(8)破碎、研磨合成熟料經(jīng)破碎和研磨成合成莫來石的產(chǎn)品粗粒度為8-20目，細(xì)粒度為180-320目。合成料產(chǎn)品中莫來石含量為85-98％，氧化鋁0-12％，石英3-5％。
實(shí)施例1以鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠硅灰粉塵為原料，其配方如下鋁型材廠工業(yè)污泥81％鐵合金廠硅灰粉塵19％兩種原料經(jīng)混合濕法研磨，研磨料經(jīng)過濾脫水，控制含水量為15-20％，將研磨料經(jīng)真空練泥，擠壓成條狀坯體，坯體經(jīng)80℃烘干12小時后，控制含水量為1％，將烘干坯體置于高溫爐中1450℃煅燒，煅燒保溫時間為5h，然后自然冷卻至室溫，合成料經(jīng)破碎和研磨，，分級，形成8-20目粗料和180-320目的細(xì)料。經(jīng)XRD分析結(jié)果，形成三個晶相莫來石、α-Al2O3和SiO2，莫來石含量為85％，a-Al2O3為11％，石英為4％。
實(shí)施例2以鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠硅灰粉塵為原料，改變配方，煅燒溫度和煅燒保溫時間與實(shí)施例1相同。
配方鋁型材廠工業(yè)污泥79％鐵合金廠硅灰粉塵21％工藝條件煅燒溫度1450℃煅燒保溫時間5小時其它合成工藝與實(shí)施例1相同，合成料經(jīng)XRD分析結(jié)果，形成兩個晶相莫來石和石英，其中莫來石為96％，石英為4％。
實(shí)施例3以鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠硅灰粉塵為原料，配方與煅燒保溫時間與實(shí)施例2相同，改變煅燒溫度。
配方鋁型材廠工業(yè)污泥79％鐵合金廠硅灰粉塵21％工藝條件煅燒溫度1400℃煅燒保溫時間5小時其它合成工藝與實(shí)施例1相同，合成料經(jīng)XRD分析結(jié)果，形成兩個晶相莫來石和α-Al2O3，其中莫來石為93.9％，α-Al2O3為6.1％。
實(shí)施例4以鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠硅灰粉塵為原料，配方與煅燒溫度與實(shí)施例2相同，改變煅燒保溫時間。
配方鋁型材廠工業(yè)污泥79％鐵合金廠硅灰粉塵21％工藝條件煅燒溫度1450℃煅燒保溫時間4小時其它合成工藝與實(shí)施例1相同，合成料經(jīng)XRD分析結(jié)果，形成兩個晶相莫來石和α-Al2O3，其中莫來石為93.4％，α-Al2O3為6.6％。
權(quán)利要求
1.一種莫來石材料的合成方法，其特征在于它所采用的原料包括鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠硅灰粉塵；兩種原料經(jīng)過濕法混合均勻，在球磨機(jī)中研磨；研磨料經(jīng)過脫水、真空練泥、擠壓、成型為條狀的坯體；條狀坯體經(jīng)烘干；烘干坯體置于高溫爐煅燒后，自然冷卻至室溫，再經(jīng)破碎和研磨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的莫來石材料的合成方法，其特征在于合成莫來石材料的配方(重量百分?jǐn)?shù))鋁型材廠工業(yè)污泥78％-83％鐵合金廠硅灰粉塵17-22％配方中氧化鋁與二氧化硅比值為Al2O3/SiO2＝2.30-2.80。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的莫來石材料的合成方法，其特征在于兩種原料必須經(jīng)過濕法混合均勻，在球磨中研磨4小時，料∶球∶水＝1∶2∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的莫來石材料的合成方法，其特征在于研磨料經(jīng)過壓濾脫水，控制含水量為15-20％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的莫來石材料的合成方法，其特征在于研磨脫水原料經(jīng)真空練泥、擠壓、成型為條狀的坯體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的莫來石材料的合成方法，其特征在于條狀坯體經(jīng)80-100℃烘干，控制含水量為0.5-1％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的莫來石材料的合成方法，其特征在于烘干坯體置于高溫爐煅燒煅燒溫度控制為1450-1550℃，煅燒保溫時間為2-5h后。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的莫來石材料的合成方法，其特征在于將煅燒后的胚體自然冷卻至室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的莫來石材料的合成方法，其特征在于將合成熟料破碎和研磨成粗粒度為8-20目，或細(xì)粒度為180-320目
10.一種莫來石材料，其特征在于它包含莫來石85-98％，氧化鋁0-12％，石英3-5％。
全文摘要
一種莫來石材料的合成方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品中莫來石含量低、合成成本高的缺陷，是一種成本低、工藝簡單的莫來石材料的合成方法。本發(fā)明原料為鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠硅灰粉塵，原料經(jīng)研磨、脫水、真空練泥、擠壓成型為條狀的坯體。條狀坯體經(jīng)烘干、煅燒后，自然冷卻至室溫，再經(jīng)破碎和研磨成合成莫來石的產(chǎn)品。本發(fā)明以鋁型材廠工業(yè)污泥和鐵合金廠回收的硅灰粉塵為原料合成莫來石材料，屬于固體雙廢的綜合利用和變廢為寶的項(xiàng)目。合成莫來石含量可達(dá)95％以上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.原料粒子超細(xì)，降低原料的加工費(fèi)用。2.原料成本低。3.經(jīng)濟(jì)效益顯著。4.固相反應(yīng)推動力大，反應(yīng)速度快，有利于莫來石形成，合成莫來石含量高。
文檔編號C04B18/14GK1609040SQ200410061029
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者阮玉忠, 于巖, 吳敏生, 吳任平 申請人:福州大學(xué)