[發明專利]一種莫來石輕質骨料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210026982.2
• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN102584289A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李遠兵;劉靜靜;趙雷;李亞偉;李淑靜;桑紹柏
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于輕質耐火材料技術領域，具體涉及一種莫來石輕質骨料及其制備方法。

背景技術

隨著國家對節約能源和降低能耗要求的提高，輕質骨料在各種工業窯爐的應用日益廣泛，莫來石輕質骨料由于其優良的抗熱震穩定性也受到廣泛關注。但目前為止，制備莫來石輕質骨料時所用原料價格高，生產工藝復雜，能耗高，且產品性能也一般，使莫來石輕質骨料的應用受到限制。

煤矸石是在夾在煤層中的巖石，是采煤和洗煤過程中篩選出的一種固體廢棄物。我國煤炭資源豐富，隨著煤炭生產的不斷開發，煤矸石的產量也與日俱增。據相關資料顯示，我國歷年積存的煤矸石已超過30億噸，且仍以每年1.3~1.5億噸的速度在增長。大量煤矸石的堆積，除污染環境外，還占用了大量土地和農田。如何治理和綜合利用煤矸石日成為關鍵。

目前，除在建筑工程和化學工業中有少量利用外，大量煤矸石仍沒得到利用。尤其是利用大量粒度適中的煤矸石及其本身碳燒失造孔原位合成輕質耐火骨料仍處于空缺狀態。“一種高純高強輕質莫來石耐火骨料”（CN101817688A）專利技術，公開了以20~30%的天然硅石和70~80%的工業氧化鋁為原料，外加25%的碳質燒失物，經濕法共磨、擠壓成型、煅燒和破碎制得體積密度為1.1~1.3g/cm³的莫來石輕質骨料。該方法的缺陷主要體現在：（1）該產品原料成本較高；（2）生產工藝復雜，能耗高；(3)破碎破壞了骨料的表面結構，且產品的粒徑不易控制。“一種微孔莫來石輕質骨料及其制備方法”（CN101265118A）專利技術，公開了以35~40%的鋁礬土生料、14~20%的煤矸石、4~13%的鋸末和27~45%的石油焦炭為原料，濕磨共混、擠壓成型、煅燒和破碎得到體積密度為1.0~1.2g/cm³的莫來石骨料。該方法也有一定的局限性，具體表現為：（1）煤矸石利用量少；（2）破碎破壞了骨料的組織結構，且產品粒度不容易控制；（3）用400~450目的篩下物成型，無起支撐作用的骨料成分，高溫煅燒存在較大的線變化；且未能利用煤矸石顆粒中的少量碳在煅燒過程中能燒失造孔，產品的導熱系數較高。

發明內容

本發明旨在克服已有技術的缺陷，目的是提供一種能夠有效降低成本、工藝簡單、節約資源和保護環境的莫來石輕質骨料的制備方法。用該方法所制備的莫來石輕質骨料孔徑小、分布均勻、體積密度小、強度高和重燒線變化小。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：先以50~90wt%的煤矸石、9~50wt%的礬土粉和0~10wt%的氧化鋁粉為原料，再外加所述原料8~32wt%的水、0.5~20wt%的造孔劑和0.05~5.0wt%的結合劑，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。

將自然干燥后的粒狀素坯在100~120℃條件下烘烤20~30小時，然后升溫至1300~1550℃，保溫2~12小時，即得莫來石輕質骨料；或將自然干燥后的粒狀素坯在100~250℃條件下烘烤20~30小時，即得莫來石輕質骨料。

在上述技術方案中：煤矸石的Fe₂O₃含量≤1.0wt%，TiO₂含量≤3.0wt%；煤矸石粒徑≤1mm；礬土粉的Al₂O₃含量≥65wt%，礬土粉粒徑≤0.074mm；氧化鋁粉的Al₂O₃含量≥98wt%，氧化鋁粉粒徑≤0.074mm；造孔劑為鋸末、植物秸稈、糠、稻殼和聚苯乙烯球中的一種；結合劑為水玻璃、磷酸二氫鋁、木質素磺酸鈉、羧甲基纖維素和糊精中的一種。

由于采用上述技術方案，本發明所用主要原料為目前大量堆積的固體廢棄物煤矸石，變廢為寶，節約了大量煤矸石處理的費用；生產工藝簡單，混合均勻后制成粒狀素坯，煅燒后或經低溫烘烤后即可作為輕質澆注料的骨料使用；燒成過程中利用了煤矸石本身的熱值，節約了能源；另外，煤矸石本身的碳在燒失過程中可以造孔，所制得的莫來石輕質骨料Al₂O₃含量為63~72wt%，孔徑主要分布在10um以下，集中分布在3um左右，體積密度為1.0~1.45g/cm³，顯氣孔率為40~70%，常溫耐壓強度為12~30MPa。

因此，本發明具有生產成本低，工藝簡單，節約資源和保護環境的特點，所制得的莫來石輕質骨料孔徑小、分布均勻、體積密度小、強度高和重燒時線變化小，可直接作為莫來石輕質澆注料的原料。

具體實施方式