[发明专利]一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法

说明书

技术领域

本发提供的是一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石（FeAl₂O₄）的方法，属于耐火材料制备技术领域。

背景技术

 目前，我国水泥窑炉烧成带所用的耐火材料一般是镁铬砖。由于镁铬砖中含有较多的三价铬（Cr³⁺），而三价铬在高温下很容易转变为严重污染环境、危害人类健康的六价铬（Cr⁶⁺），所以，生产镁铬砖的替代产品，降低水泥中的铬含量，甚至使水泥中不含铬，是急需解决的一个问题。其中，镁铁铝尖晶石砖是一种非常有潜力的铬镁砖的替代产品，具有导热系数低、耐火保温、绿色环保等优点。镁铁铝尖晶石砖的重要原料之一是亚铁铝尖晶石，但亚铁铝尖晶石在自然界中的含量极少，只能依靠人工合成的方法制备。如CN201210051106 “一种制备铁铝尖晶石的方法”专利申请中用铝盐、铁盐、碱性溶液制备了沉淀物，然后加入石墨粉等在中性气氛下于1100-1700 ℃烧结6小时后可制备出铁铝尖晶石；如CN201010104503 “合成亚铁铝尖晶石的方法”专利申请利用Fe₂O₃含铁化合物、铁粉和Al₂O₃等含铝化合物为原料，外加结合剂，在氮气气氛下合成了亚铁铝尖晶石。

国内外合成亚铁铝尖晶石的主要方法是电熔法和烧结法。电熔法是把原料完全熔融而合成亚铁铝尖晶石，所以能耗高、成本高，且这种技术基本被奥镁公司（RHI）所垄断。烧结法是国内较常用的一种合成亚铁铝尖晶石的方法，其关键技术在于使铁离子在高温度下以二价铁（Fe²⁺）的形式存在。国内外一般采用氮气保护气氛和（或）埋碳的方法使二价铁（Fe²⁺）在高温下稳定存在。但是，使用氮气保护气氛，不利于连续规模化生产；如果采用埋碳的方法，由于碳的大量存在，很容易导致氧化铁或氧化亚铁在高温下被还原为单质铁，使得合成的亚铁铝尖晶石纯度降低。

另一方面，随着我国经济的发展和人口数量的增多，纺织品的消耗量迅速增加，大量废旧纺织品被作为垃圾掩埋、焚烧、既造成了资源的浪费，也造成了环境污染。因此，开发对废旧纺织品的有效利用技术，既能产生经济效益，还具有巨大的社会效益。本发明提供的是一种以含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法。该方法可采用新的含棉布料，但更具有意义是也可直接采用洗涤干净的废旧含棉布料，也可采用再生的含棉布料。因此，本发明提供的用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，除了具有良好的经济前景外，还具有巨大的社会效益。

本发明提供一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法。该方法具有亚铁铝尖晶石纯度高、工艺、设备简单、成本低、易于操作、可连续规模化生产等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺、设备简单、成本低、易于操作、可连续、规模化合成高纯度亚铁铝尖晶石（FeAl₂O₄）的方法，其技术方案为： 

一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，其特征在于采用以下步骤：（1）把硝酸铝、硝酸铁、尿素、甘氨酸溶解到蒸馏水中配制成溶液；将含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分钟，然后取出并拧出多余的水分，并在50℃下干燥10小时；（2）把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窑内，快速加热升温到400-600℃，然后在弱还原性气氛下加热升温到1300-1500 ℃并保温5-8小时。

所述的一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，其特征在于步骤（1）所述中的溶液中，硝酸铝、硝酸铁、尿素、甘氨酸的浓度比是2：1：5：0.6，其中硝酸铝的浓度在1.0~2.0 mol/L的范围内。

所述的一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，其特征在于步骤（1）中的含棉布料是指布料中的棉含量不低于90 wt%，其他成分为涤纶、氨纶、羊毛中的一种或几种。

所述的一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，其特征在于步骤（1）中的含棉布料不仅包括新含棉布料，也可以包括废旧含棉布料和再生含棉布料。

所述的一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，其特征在于步骤（2）中的快速加热升温是指升温速度为20-50 ℃/min。

所述的一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，其特征在于步骤（2）中的弱还原气氛指的是气氛中O₂的体积分数是0.3~0.6%，CO的体积分数是 1~2.5%。

本发明的工作原理：