[发明专利]一种利用粉煤灰生产莫来石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料的合成技术领域，具体的，本发明涉及莫来石的生产方法。

背景技术

莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)为铝的铝氧酸盐矿物，是Al₂O₃-SiO₂体系在常压下唯一稳定存在的晶态化合物，具有耐火度高、抗热震性、抗化学侵蚀性、抗蠕变性能好、荷重软化温度高、体积稳定性好、电绝缘性强等优点，是理想的高级耐火材料，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。

自然界中天然莫来石矿物很少，工业用莫来石主要为人工合成获得。现有技术中，合成莫来石的方法主要有电熔法和烧结法。

电熔法是将混合后的原料在电弧中熔融而成，例如CN 1974475A公开一种陶瓷和耐火材料领域的电熔莫来石的制造方法，具体步骤为：(1)第一步是铝灰的预处理过程，在1100℃下进行锻烧处理废铝灰，使其中的金属Al部分转变成为Al₂O₃，将锻烧后的铝灰放入水槽中，加入盐酸进行清洗，酸洗过的铝灰烘干；(2)第二步是电熔过程，以铝灰、矾土和硅石为原料，铝灰、矾土与硅石按重量百分比分别为30～80％∶0～50％∶10～20％的范围内配比，混合均匀，加入电弧炉中，熔炼，倒出冷却，破粉碎，分选，得到莫来石，该发明采用废弃物铝灰为主要原材料，配以铝矾土和硅石生产电熔莫来石材料，既降低了莫来石的成本，又消耗了容易造成环境污染的废弃物铝灰，缺点是耗电量大、合成条件苛刻。

烧结法按照所用原料性质不同可分为硅铝凝胶法和矿物相变法。其中硅铝凝胶法是分别采用无机和有机原料按照一定的化学组成制成硅铝胶体，然后在高温下焙烧而成。缺点是能耗较高，而且有机原料价格昂贵。矿物相变法是以高铝矾土、高岭土、叶腊石、焦宝石等天然矿物于窑中高温煅烧而成，例如CN1312237 A公开了一种人工合成莫来石的方法，它是以高铝矾土、高岭土、粘土、硅石、氧化铝中的一种或多种物质为原料；经过选料、匹配、粉碎、成型、烘干、烧成、冷却，以窑炉烧成的方法人工合成莫来石，该发明的生产成本是电炉电熔法的10％～40％，产品的各项指标接近和达到电炉电熔法生产的莫来石的指标，为莫来石的广泛应用，特别是全面提高高温冶炼炉的炉体质量提供了条件，具有原料选择范围宽，生产成本低的特点，该方法的缺点是除能耗高外，还由于其矿物组成与莫来石组成之间存在较大差异，造成莫来石转化率不高，浪费资源。

也有技术采用粉煤灰掺入一定量铝矾土或工业级氧化铝经高温煅烧得到莫来石。粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。CN 101643359A公开了一种利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨后除铁；取经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内加热，自然冷却后取出；将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土搅拌均匀，并置于硅碳棒电阻炉内加热后自然冷却后取出，即得不同粒度和氧化铝含量的莫来石粉料。该发明是燃煤电厂排放的固体废弃物粉煤灰来合成莫来石，不仅有助于节约天然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护；制备温度低，避免了高温锻烧，节约了矿物资源和能源；通过控制铝矾土的加入量，调节原料配比，可以合成不同氧化铝含量的莫来石骨料。该方法的缺点是掺入的原料中工业级氧化铝价格较高，同时铝矾土、耐火粘土资源逐渐匮乏，受市场和政策影响较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种利用粉煤灰生产莫来石的方法，具有原料来源广、无需添加铝源原料、原料适应性强、莫来石产率高、品质好等特点，生产成本低、能耗小，不产生二次固体污染物，经济与环境效益显著。

所述利用粉煤灰生产莫来石的方法，包括以下步骤：

(1)将粉煤灰进行研磨，筛分，磁选；

(2)将磁选后的粉煤灰与强碱溶液混合，反应脱硅；