[发明专利]一种用后耐火材料合成莫来石材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料的合成技术领域，特别涉及一种用后耐火材料合成莫来石材料的制备方法，实现用后耐火材料的再生利用。

背景技术

莫来石为铝硅酸盐矿物，组成处在2Al₂O₃·SiO₂至3Al₂O₃·2SiO₂之间，莫来石具有耐火度高，抗热震性、抗化学侵蚀、抗蠕变性能好，荷重软化温度高，体积稳定性好，电绝缘性强等性能，是理想的高级耐火材料，被广泛用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气和水泥等工业。莫来石在耐火材料行业中应用广泛，大规模合成莫来石材料一般采用烧结法和电熔法，其中烧结法较为经济。合成高纯莫来石的合成温度约为1700℃，可采用添加剂降低其合成温度，进而降低其合成成本。

同天然矿物相需进行复杂选矿相比，用后耐火材料由于种类较多、化学组成相异，故可将不同种类用后耐火材料作为原料进行混合达到合成莫来石材料的理论组成。而且，用后耐火材料中含有的少量杂质，如TiO₂、Fe₂O₃、CaO等可以作为添加剂促进烧结反应。

目前，虽然国内制备莫来石材料的方法已有专利申请，但以用后耐火材料为主要原料烧结合成莫来石材料未见相关报道，因此，本发明在莫来石材料制备方法中是一项新的工艺技术，对于合理利用用后耐火材料资源，降低耐火材料的制备成本和环境保护方面都有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用后耐火材料合成莫来石材料的制备方法，制备成本低、易于工业化生产。

本发明以用后粘土砖、用后硅砖和用后滑板砖为主要原料，利用其所含有的主要成分Al₂O₃、SiO₂，通过高温烧结反应合成了纯度较高的莫来石材料，具有较好的力学性能。

本发明方法是：

(1)配料：当以用后粘土砖与用后滑板砖为主要原料时，原料配方按质量百分比计：用后粘土砖：35～60％；用后滑板砖：40～65％；当以用后硅砖与用后滑板砖为主要原料时，原料配方按质量百分比计：用后硅砖：15～40％；用后滑板砖：60～85％。

其中，用后硅砖所含主要成分按质量百分比计是：SiO₂：90～100％，其他相0～10％；用后粘土砖所含主要成分按质量百分比计是：SiO₂：50～60％，Al₂O₃，33～45％，其他相5～7％；用后滑板砖所含主要成分按质量百分比为：Al₂O₃，85～95％，C，5～15％；

(2)粉磨：将用后粘土砖、硅砖与滑板砖分别放入球磨机中混磨至粒径约44um；

(3)混料、成型：将不同用后耐火材料按比例混合，以羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇为粘接剂，拌匀后以30～50MPa压力下成型；

(4)高温合成：合成采用空气中烧结，温度升至1300℃～1700℃，保温1～8h。本发明的优点在于：

试验结果表明：合成莫来石材料纯度较高，其纯度可达98％，其断口SEM形貌照片表明材料具有优异的力学使用性能。由于合成莫来石的主要原料是价格低廉的用后耐火材料，且合成材料附加值高，所以，不仅开辟了高温耐火材料的又一个合成新途径，而且对于节约耐火材料原料资源、降低耐火材料合成成本以及环境保护方面都有十分重要的意义。

找到了一种用后耐火材料二次利用的方法，不仅节约了原料成本，且无需经过精细选料，有益于能源节约，避免资源浪费。采用本方法合成的莫来石纯度较高，晶体发育较好，强度较高，具有较好的使用性能。

附图说明

图1为用后耐火材料合成莫来石材料工艺图。

图2为以用后粘土砖与用后滑板砖为主要原料合成莫来石材料的XRD图(41wt％用后粘土砖)。

图3为以用后硅砖与用后滑板砖为主要原料合成莫来石材料的XRD图(26wt％用后硅砖)。

图4为以用后粘土砖与用后滑板砖为主要原料合成莫来石材料的SEM图(41wt％用后粘土砖)。

图5为以用后硅砖与用后滑板砖为主要原料合成莫来石材料的SEM图(26wt％用后硅砖)。

具体实施方式

实施例1

本发明按照质量百分比计的具体配方是：用后粘土砖：41wt％；用后滑板砖(除碳后)：59wt％。