[發明專利]一種利用粉煤灰生產莫來石的方法

有效

• 申請號: 201210005536.3
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102583411A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李會泉;李少鵬;李勇輝;馬艷麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01B33/26
• 分類號: C01B33/26;C04B35/66
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

技術領域

本發明涉及耐火材料的合成技術領域，具體的，本發明涉及莫來石的生產方法。

背景技術

莫來石(3Al₂O₃·2SiO₂)為鋁的鋁氧酸鹽礦物，是Al₂O₃-SiO₂體系在常壓下唯一穩定存在的晶態化合物，具有耐火度高、抗熱震性、抗化學侵蝕性、抗蠕變性能好、荷重軟化溫度高、體積穩定性好、電絕緣性強等優點，是理想的高級耐火材料，廣泛應用于冶金、玻璃、陶瓷、化學、電力、國防、燃氣和水泥等工業。

自然界中天然莫來石礦物很少，工業用莫來石主要為人工合成獲得。現有技術中，合成莫來石的方法主要有電熔法和燒結法。

電熔法是將混合后的原料在電弧中熔融而成，例如CN?1974475A公開一種陶瓷和耐火材料領域的電熔莫來石的制造方法，具體步驟為：(1)第一步是鋁灰的預處理過程，在1100℃下進行鍛燒處理廢鋁灰，使其中的金屬Al部分轉變成為Al₂O₃，將鍛燒后的鋁灰放入水槽中，加入鹽酸進行清洗，酸洗過的鋁灰烘干；(2)第二步是電熔過程，以鋁灰、礬土和硅石為原料，鋁灰、礬土與硅石按重量百分比分別為30～80％∶0～50％∶10～20％的范圍內配比，混合均勻，加入電弧爐中，熔煉，倒出冷卻，破粉碎，分選，得到莫來石，該發明采用廢棄物鋁灰為主要原材料，配以鋁礬土和硅石生產電熔莫來石材料，既降低了莫來石的成本，又消耗了容易造成環境污染的廢棄物鋁灰，缺點是耗電量大、合成條件苛刻。

燒結法按照所用原料性質不同可分為硅鋁凝膠法和礦物相變法。其中硅鋁凝膠法是分別采用無機和有機原料按照一定的化學組成制成硅鋁膠體，然后在高溫下焙燒而成。缺點是能耗較高，而且有機原料價格昂貴。礦物相變法是以高鋁礬土、高嶺土、葉臘石、焦寶石等天然礦物于窯中高溫煅燒而成，例如CN1312237?A公開了一種人工合成莫來石的方法，它是以高鋁礬土、高嶺土、粘土、硅石、氧化鋁中的一種或多種物質為原料；經過選料、匹配、粉碎、成型、烘干、燒成、冷卻，以窯爐燒成的方法人工合成莫來石，該發明的生產成本是電爐電熔法的10％～40％，產品的各項指標接近和達到電爐電熔法生產的莫來石的指標，為莫來石的廣泛應用，特別是全面提高高溫冶煉爐的爐體質量提供了條件，具有原料選擇范圍寬，生產成本低的特點，該方法的缺點是除能耗高外，還由于其礦物組成與莫來石組成之間存在較大差異，造成莫來石轉化率不高，浪費資源。

也有技術采用粉煤灰摻入一定量鋁礬土或工業級氧化鋁經高溫煅燒得到莫來石。粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。粉煤灰是我國當前排量較大的工業廢渣之一，隨著電力工業的發展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加處理，就會產生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有毒化學物質還會對人體和生物造成危害。CN?101643359A公開了一種利用粉煤灰制備莫來石粉料的方法，將粉煤灰和鋁礬土原料分別放入球磨機中干磨后除鐵；取經除鐵處理后的粉煤灰和鋁礬土分別放入氧化鋁坩堝中，并將氧化鋁坩堝置于硅碳棒電阻爐內加熱，自然冷卻后取出；將自然冷卻后的粉煤灰和鋁礬土攪拌均勻，并置于硅碳棒電阻爐內加熱后自然冷卻后取出，即得不同粒度和氧化鋁含量的莫來石粉料。該發明是燃煤電廠排放的固體廢棄物粉煤灰來合成莫來石，不僅有助于節約天然資源，降低生產成本，而且有利于環境保護；制備溫度低，避免了高溫鍛燒，節約了礦物資源和能源；通過控制鋁礬土的加入量，調節原料配比，可以合成不同氧化鋁含量的莫來石骨料。該方法的缺點是摻入的原料中工業級氧化鋁價格較高，同時鋁礬土、耐火粘土資源逐漸匱乏，受市場和政策影響較大。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種利用粉煤灰生產莫來石的方法，具有原料來源廣、無需添加鋁源原料、原料適應性強、莫來石產率高、品質好等特點，生產成本低、能耗小，不產生二次固體污染物，經濟與環境效益顯著。

所述利用粉煤灰生產莫來石的方法，包括以下步驟：

(1)將粉煤灰進行研磨，篩分，磁選；

(2)將磁選后的粉煤灰與強堿溶液混合，反應脫硅；