[發明專利]一種利用煤矸石制備Al2

有效

• 申請號: 201711340833.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108218393B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王淇;張麗娜;閔鑫;吳小文;劉艷改;黃朝暉;房明浩
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C04B33/132
• 分類號: C04B33/132;C04B35/66
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明公開了一種利用煤矸石制備Al₂O₃?SiC?C系炮泥耐火材料的方法，屬于耐火材料的制備領域，涉及無機化學制備領域。本發明以煤矸石、碳質材料經埋碳高溫碳熱還原反應產生Al₂O₃?SiC復相材料，再和棕剛玉、SiC粉、粘土、藍晶石粉、焦炭粉、瀝青粉、Fe?Si₃N₄粉、焦油等原料，經配料、混合、睏料等工藝，制備得到Al₂O₃?SiC?C系炮泥耐火材料。本發明解決了煤矸石廢棄物產量大，難處理、使用率低的社會、環境問題，同時解決了無水炮泥成本高的經濟問題，為煤矸石固體廢棄物的高值化利用開辟了新的途徑。

技術領域：

本發明屬于耐火材料的制備領域，涉及無機化學制備領域，具體涉及一種利用煤矸石制備 Al₂O₃-SiC-C系炮泥耐火材料的方法。

技術背景：

煤研石作為煤礦開采的一種工業固體廢棄物，其大量堆積排放不僅占用了大量的土地資源，而且嚴重影響地表景觀及人的身體健康。煤研石含有大量的Al、Si等有用元素，如果能將其利用起來，將會變廢為寶，不僅解決了煤研石的隨意排放堆積問題，同時也節省其他資源的利用，具有可觀的經濟及社會價值。

無水炮泥一般由剛玉、碳化硅、焦粉為主要原料，在通過調配不同的外加劑和結合劑制備而成。這種炮泥多采用優質的高純原料，其耐鐵渣侵蝕性能與傳統的有水炮泥相比大幅度提高，可以使出鐵口出鐵時間延長的同時降低出鐵的次數，即減少了出鐵口開口的次數，減少了炮泥的使用消耗。

利用固體廢棄礦物合成高性能低成本材料是當今國內外發展循環經濟和環境可持續發展道路的重要途徑。以煤矸石碳熱還原制備的Al₂O₃-SiC復相材料為主要原料來制備高性能低成本Al₂O₃-SiC-C 系炮泥耐火材料的技術方案，對于開展我國典型煤矸石的礦物組成特征、在不同溫度下礦物組成演發明內容變規律的研究，和優化利用煤矸石碳熱還原制備Al₂O₃-SiC復相材料的工藝參數，形成高性能低成本Al₂O₃-SiC-C系炮泥耐火材料的制備技術，有著重要意義。該方案不僅工藝簡單，而且固體廢棄礦物利用率較高，更有效地保護了環境。

發明內容：

本文主要針對煤矸石對環境帶來的問題并著眼于它的潛在價值，同時也為解決無水炮泥高成本的問題。

本發明提出的一種利用煤矸石制備Al₂O₃-SiC-C系炮泥耐火材料的方法，先以煤矸石、碳質材料經埋碳高溫碳熱還原反應產生Al₂O₃-SiC復相材料，再和棕剛玉、SiC粉、粘土、藍晶石粉、焦炭粉、瀝青粉、Fe-Si₃N₄粉、焦油等原料，經配料、混合、睏料等工藝，制備得到Al₂O₃-SiC-C系炮泥耐火材料。

所述的制備方法，埋碳高溫碳熱還原反應中碳質材料包括焦炭、炭黑、無煙煤等，其理論用量按照煤矸石中SiO₂被完全轉化為SiC計算得到，其用量范圍為理論值到過量100％；Al₂O₃-SiC-C系炮泥耐火材料原料混合后，睏料時間為12h。

本發明制備得到的Al₂O₃-SiC-C系炮泥耐火材料抗壓強度明顯高于傳統無水炮泥，抗折強度也高于傳統無水炮泥，有較好的抗侵蝕性能。

具體實施方式：

將煤矸石原礦和焦炭(或炭黑或無煙煤)分別進行粉碎，磨細后過100目篩備用。