[发明专利]一种煤矸石制备莫来石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煅烧煤矸石制备莫来石的方法。

技术背景

煤矸石作为煤炭生产过程中的副产物，已成为我国积存量和年生产量最大、占用堆积场地最多的工业废物。而莫来石(mullite)为铝硅酸盐矿物，具有耐火度高、抗热震性好、抗化学侵蚀、抗蠕变、荷重软化温度高、体积稳定性好、电绝缘性强等性质，是理想的高级耐火材料，被广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气和水泥等工业上。将煤矸石制备为目前市场上所需要的M45型莫来石耐火材料，不但可以解决煤矸石堆放对环境的污染问题，还可以创造更多的经济效益，是一种变废为宝的行为。

目前生产M45的生产工艺为：将高岭土或煤系高岭土在1500℃煅烧，保温10小时。国内仅有一篇专利报道(中国专利号为93114925.8，“一种剔除精密铸造砂和耐火材料中方英石的方法”)，高岭土直接制备莫来石，且产品不含损坏莫来石性能的方石英相，其方法为：煤系高岭岩经破碎至40-250目，经1400℃以上高温煅烧8小时以上，然后在1300℃恒温2小时，或者煤系高岭岩经粉碎至40-250目，加入1％(质量)矿化剂，1.5％(质量)助熔剂在1350℃以上煅烧8小时，然后在1150℃恒温2小时，矿化剂为氧化镁，助熔剂为硫酸钙。

以上的方法其主要缺点为能耗高，成本投入大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能耗低、成本低的煤矸石制备莫来石的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种煤矸石制备莫来石的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)、将煤矸石粉料与外加添加剂混合均匀，得配合料；所述的添加剂为NaF和La₂O₃所组成的复合催化剂，NaF的加入量为煤矸石粉料质量的1％—2％，La₂O₃的加入量为煤矸石粉料质量的1‰—5‰；

2)、将配合料以每分钟2℃-10℃的速度加热至1300℃，在1300℃煅烧保温3小时，最后制得莫来石相大于55％、不含方石英相的产品。

所述的煤矸石粉粒径小于200目(0.074mm)，氧化铝含量大于35％。

与现有技术相比，由于采用外加添加剂——NaF和La₂O₃，本发明具有以下突出的有益效果：

1.原料为以高岭土为主要成分的煤矸石，大大降低了对原料的要求，降低了成本；

2.将煅烧温度从目前工艺的大于1500℃，降低至1300℃，降低了能耗；

3.将保温时间从10个小时，降低至3小时，降低了能耗。与此同时，制备出的产品从物相上不含有损莫来石性能的方石英相，成份上与英国著名公司ECC的产品Molochite砂接近。

本发明充分利用了资源，变废为宝，减少环境污染，并且通过外加添加剂的加入达到减少能耗，降低生产成本的目的。

附图说明

图1为本发明实施例一[宜都煤矸石粉料(小于200目)在添加15‰氟化钠，5‰氧化镧在1300℃煅烧保温3小时]所得的XRD图谱。

图2为本发明实施例二[宜都煤矸石粉料(小于200目)在添加15‰氟化钠，3‰氧化镧在1300℃煅烧保温3小时]所得的XRD图谱。

图3为本发明实施例三[宜都煤矸石粉料(小于200目)在添加18‰氟化钠，2‰氧化镧在1300℃煅烧保温3小时]所得的XRD图谱。

图4为本发明实施例四[宜都煤矸石粉料(小于200目)在添加17‰氟化钠，3‰氧化镧在1300℃煅烧保温3小时]所得的XRD图谱。

图5为本发明实施例五[宜都煤矸石粉料(小于200目)在添加16‰氟化钠，4‰氧化镧在1300℃煅烧保温3小时]所得的XRD图谱。

图6为本发明实施例六[宜都煤矸石粉料(小于200目)在添加19‰氟化钠，3‰氧化镧在1300℃煅烧保温3小时]所得的XRD图谱。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例一：

取宜都煤矸石粉料(小于200目)3.00g，添加煤矸石粉料质量15‰的氟化钠，添加煤矸石粉料质量5‰的氧化镧，混合均匀，放入刚玉坩埚内，将坩埚放入于硅钼棒箱式电阻炉中，以每分钟4℃的速度升温至1300℃，在1300℃煅烧保温3小时所得的XRD图谱。从样品所做X射线衍射图谱(图1)中可以看出莫来石相为55-60％，不含方石英，其它为非晶质相。

实施例二：