[發(fā)明專利]一種用煤矸石合成堇青石-莫來(lái)石復(fù)相材料的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910078852.1
• 申請(qǐng)日: 2009-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN101508563A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張梅;彭犇;岳昌盛;王習(xí)東;郭敏;陸璇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/195
• 分類號(hào): C04B35/195;C04B35/185;C04B35/622
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)非金屬材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，特別是用煤矸石和廢棄耐火材 料常壓合成堇青石-莫來(lái)石復(fù)相材料的方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，在滿足獲得利益的同時(shí)，工業(yè)廢料排放量也達(dá)到了 觸目驚心的程度。2005年全國(guó)工業(yè)廢棄生產(chǎn)量為13.4億噸，受污染的耕地達(dá)1.5 億畝。這些廢料堆放在尾礦場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)中，不僅占據(jù)大量的土地，而且造成環(huán)境的 污染和資源的浪費(fèi)。因此，變廢為寶，使工業(yè)廢料在資源化，促進(jìn)人類社會(huì)可持 續(xù)發(fā)展是當(dāng)務(wù)之急。

尾礦是一種具有很大開發(fā)價(jià)值的二次資源，尾礦的資源化是礦業(yè)發(fā)展的必由 之路，也是保持礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。如煤炭開采工程中產(chǎn)生的煤矸石，全國(guó) 國(guó)有煤礦現(xiàn)有矸石山1500余座，堆積量30億噸以上(占中國(guó)工業(yè)固體廢物排放 總量的40％以上)，隨著我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)對(duì)能源需求的增加，煤炭產(chǎn)量和 原煤入選量增長(zhǎng)較快，煤矸石的排放量也相應(yīng)增加。這些大量的煤矸石占用了大 量的耕地，長(zhǎng)期露天堆積后，往往發(fā)生自燃現(xiàn)象，并排放出大量的CO、CO₂、SO₂、 H₂S、NO_X和C_mH_n等有害氣體，給周邊環(huán)境帶來(lái)了一系列的危害。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年消耗耐火材料約占700萬(wàn)噸，廢棄耐火材料達(dá)400萬(wàn)噸以上， 造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。若將這些廢棄耐火材料通過(guò)各種途徑和特殊工 藝處理，能夠獲得很高價(jià)值的耐火原料。國(guó)內(nèi)外對(duì)二次利用廢棄材料的研究已有 不少，如用廢棄耐火材料合成SiC、莫來(lái)石、塞隆陶瓷等，燒結(jié)產(chǎn)物達(dá)到或超過(guò) 原產(chǎn)物的實(shí)物水平，證明了利用固體廢棄物作為再生原料制備耐火材料性能良 好。

莫來(lái)石-堇青石材料是由熱膨脹系數(shù)小、荷重軟化點(diǎn)低的堇青石和高溫性能 好、機(jī)械強(qiáng)度高的莫來(lái)石復(fù)合而成，兼有抗熱震性和高溫強(qiáng)度優(yōu)良的特性，目前 主要作為窯具材料廣泛應(yīng)用于陶瓷生產(chǎn)中。目前，日本、英國(guó)、荷蘭等國(guó)家生產(chǎn) 的堇青石-莫來(lái)石窯具制品已廣泛地用作建筑衛(wèi)生陶瓷窯具，而我國(guó)由于起步較 晚，高質(zhì)量的堇青石-莫來(lái)石窯具制品的生產(chǎn)還處于發(fā)展階段。

用煤矸石合成堇青石、莫來(lái)石的研究已見(jiàn)報(bào)道，但是完全利用固體廢棄物合 成堇青石-莫來(lái)石復(fù)相材料還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種完全利用固體廢棄物(煤矸石、用后鎂碳磚、用 后滑板磚)合成堇青石-莫來(lái)石的方法。制備用的原材料為煤矸石和廢棄耐火材 料，儲(chǔ)量都很充足，燒結(jié)合成反應(yīng)后生成純度較高的堇青石-莫來(lái)石復(fù)相材料， 高溫下合成了堇青石-莫來(lái)石材料，且純度較高。

本發(fā)明用煤矸石和廢棄耐火材料為原料，工藝步驟為：

(1)原料準(zhǔn)備：將煤矸石、用后鎂碳磚、用后滑板磚經(jīng)過(guò)磨碎制成細(xì)粉，并 通過(guò)325目的篩，所述的固體廢棄物的成分為：煤矸石中C占10％～20％， Al₂O₃占15％～25％，SiO₂占50％～60％，MgO占0.5％～3％，其余為少量的 含鐵、鈣的氧化物；用后鎂碳磚中Al₂O₃占3％～10％，SiO₂占2％～10％， MgO占70％～80％，其余為少量的含鐵、鈣、鉀、鈦的氧化物；用后滑板 磚中Al₂O₃占85％～95％，SiO₂占2％～5％，其余為少量的含鎂、鐵、鈣、 鉀、鈦、鈉的氧化物。

(2)混合：控制合成原料中煤矸石、鎂碳磚和滑板磚的比例，根據(jù)理論設(shè)計(jì) 值計(jì)算所需原料用量，將稱量好的煤矸石和廢棄耐火材料利用無(wú)水乙醇 (質(zhì)量百分含量≥99.7％)或水稀釋，直徑為1cm的瑪瑙球(布滿罐底) 作為球磨介質(zhì)，將稀釋的原料和瑪瑙球放入尼龍罐中密封后，在行星式 球磨機(jī)中球磨6h，研磨至粒徑小于5um。

(3)烘干：將混合好的原料放入干燥箱內(nèi)100℃、5h干燥。

(4)成型：將干燥的原料添加少量的聚乙烯醇粘結(jié)劑(0.5mL/10g)，在40MPa 的壓力下機(jī)壓成型。

(5)高溫?zé)Y(jié)：在空氣氣氛中，溫度為1320℃～1420℃，保溫時(shí)間為2-6h 的條件下燒結(jié)樣坯。

(6)冷卻：在空氣中自然冷卻。