[發明專利]基于磷尾礦的鎂鋁尖晶石-二鋁酸鈣輕質隔熱材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210012998.1
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114380618A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 葉義成;黃洋;胡南燕;姚囝;羅斌玉;柯麗華;張光權;王其虎
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/66;C04B35/44;C04B35/443;C04B35/622
• 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

一種基于磷尾礦的鎂鋁尖晶石?二鋁酸鈣輕質隔熱材料及其制備方法。其技術方案是：以70～90wt％的磷尾礦和10～30wt％的氧化鋁粉為原料，混勻，外加0～30wt％的造孔劑和4～32wt％的水，攪拌，困料，成型，自然干燥，烘干，即得坯料。將坯料以4～6℃/min的速率從室溫升溫至360～400℃，再以2～4℃/min的速率升溫至670～750℃，然后以10～12℃/min的速率升溫至1000～1400℃，保溫2～8h，隨爐冷卻，制得基于磷尾礦的鎂鋁尖晶石?二鋁酸鈣輕質隔熱材料。本發明具有磷尾礦再利用率高、附加值高、生產成本低和工藝簡單的特點，制備的基于磷尾礦的鎂鋁尖晶石?二鋁酸鈣輕質隔熱材料耐壓強度高、氣孔率高、體積密度低、導熱系數低和抗堿侵蝕能力強。

技術領域

本發明屬于磷尾礦資源再利用技術領域。具體涉及一種基于磷尾礦的鎂鋁尖晶石-二鋁酸鈣輕質隔熱材料及其制備方法。

背景技術

磷尾礦是低品位磷礦石經選礦富集P₂O₅后產生的固體廢物。目前的堆存量逐年攀升，不僅占用大量土地，而且帶來嚴重的植被破壞和水源污染等環境問題，甚至存在潰壩的安全風險。磷尾礦的主要礦物組成為白云石(CaMg(CO₃)₂)，主要由CaO、MgO和SiO₂等非金屬氧化物組成，還包括約10wt％的易揮發性物質(P₂O₅、SO₃)和30wt％左右的有機物，磷尾礦的再利用已引起技術人員的關注。

如“一種地聚合物穩定磷尾礦路面基層及其制備方法”(CN113548843A)專利技術，公開了一種以磷尾礦為主要原料用于路面基層的技術；如“一種利用磷尾礦填充礦山開采后形成的采空區的方法”(CN106365567A)專利技術，公開了一種利用磷尾礦為主要原料填充礦山采空區的技術，以上兩個技術很大程度上解決了磷尾礦的再利用問題，但磷尾礦僅僅是代替砂石起到骨架的作用，其中石英、白云石等有用成分沒有得到充分利用，沒有體現可用成分的價值，磷尾礦的利用附加值不高。又如“采用磷尾礦制備耐火材料的方法”(CN113213955A)專利技術，公開了一種以磷尾礦為主要原料制備鎂鈣質耐火磚的技術，該技術雖附加值較高，但原料中磷尾礦摻量不高，碳化硅價格昂貴，成本較高，兩次高能球磨和兩次高溫煅燒顯著增加了工藝能耗，不利于工業化生產，并且所制備的產品耐壓強度僅有2MPa左右，在實際應用中局限性大。

目前，磷尾礦綜合利用存在產品附加值不高、磷尾礦利用率低、工藝復雜和成本高等問題，目前未有利用磷尾礦制備輕質隔熱材料的技術公開。輕質隔熱材料由于其氣孔率高、體積密度小、熱容量低和熱導率低等特點，是一種簡單而有效的工業爐窖節能材料。由于在工業爐窯襯體中應用廣泛的耐火纖維普遍存在易粉化和老化、壽命短、價格高等問題，因此，尋求替代耐火纖維的輕質隔熱材料的研制與應用越來越受到本領域技術人員的普遍重視。

目前關于尾礦制備輕質隔熱材料的技術有：“基于藍晶石尾礦的莫來石輕質隔熱磚及其制備方法”(CN103864403A)專利技術，該技術公開了一種以藍晶石尾礦和黏土為主要原料，使用添加造孔劑的方法制備輕質隔熱材料的技術，該技術雖生產工藝簡單，但用黏土為原料不僅占用資源而且增加了生產成本，且制備的莫來石輕質隔熱磚存在耐壓強度低的問題，難以推廣應用。

“利用純煤矸石生產自保溫燒結磚的方法”(CN101672083A)專利技術，公開了一種以煤矸石、煤粉和煤灰等固體廢物為原料，通過添加造孔劑制備自保溫燒結磚的專利技術，該技術雖尾礦利用率較高，但存在所制備的自保溫燒結磚存在孔隙率較低和熱導率較高的問題。

目前雖有尾礦用于制備輕質隔熱耐火材料的專利技術，但工藝復雜、占用資源和生產成本高，且制備的輕質隔熱材料耐壓強度低和導熱系數高。

發明內容