[发明专利]一种利用煤矸石制备堇青石的方法

说明书

本发明公开了一种利用煤矸石制备堇青石的方法，包括以下步骤：S1、将煤矸石粉碎成煤矸石粉料；S2、将煤矸石粉、硅粉、氧化镁粉、氧化铝粉和碳酸钾经混合、球磨、造粒后压制成型，得到坯体；S3、将上述坯体在高温下进行煅烧制成堇青石。本发明使用煤矸石作为原料制备堇青石，实现了废物利用且降低了生产成本，该制备方法简单、生产能耗降低，容易实现工业化。

技术领域

本发明涉及无机金属材料技术领域，具体涉及一种利用煤矸石制备堇青石的方法。

背景技术

堇青石是一种硅酸盐矿物，具有较低的热膨胀系数(2×10^-6C^-1左右)、较高的分解系数和硬度，其抗热震性好，介电常数低，介电损耗小，因此在冶金、电子、汽车、化工等领域有着广阔的应用前景。但是在自然界中，堇青石的分布含量较低，很少富集成矿，因此工业用堇青石多为人工合成。随着堇青石材料在多种领域的应用，其合成制备在近年来得到国内外的广泛关注。

现有技术中，关于堇青石的制备方法有很多种，包括固相合成法、水热合成法、助溶剂单晶生成法等。但在工业合成中最常用的还是高温固相反应法，因为相对其他方法，固相合成法的生产工艺简单，原料来源丰富，成本相对较低。而为了进一步降低成本和保护环境，人们也关注于采用各种废料作为原料合成制备堇青石。

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弃物。将煤矸石制备为目前市场上所需的堇青石，不但可以解决堆放对环境的污染问题，还可以创造良好的经济效益，是一种变废为宝、物尽其用的行为。

目前，堇青石的制备工艺主要面临的问题是需要较长时间的高温煅烧，现有技术制备过程成本高、能耗高。因此，对利用煤矸石生产堇青石的工艺进行改进具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能耗低、成本低、工艺简单、环境友好、容易实现工业化生产制备堇青石的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种利用煤矸石制备堇青石的方法，包括以下步骤：

S1、将煤矸石粉碎成煤矸石粉料；

S2、将步骤S1制得的煤矸石粉料与硅粉、氧化镁粉、氧化铝粉和碳酸钾混合制得配合料后，再经球磨和造粒后压制成型，得到坯体；

S3、将所述步骤S2制得的坯体进行煅烧制成堇青石。

进一步地，所述步骤S2的配合料中的质量配比分别为：煤矸石粉60～70％，硅粉10～20％，氧化镁粉10～13％，氧化铝粉5～10％，碳酸钾0.2～0.5％。

优选地，硅粉、氧化镁粉、氧化铝粉和碳酸钾均为化学纯。

进一步地，所述步骤S3中煅烧温度为(1350～1390)℃，时间为(3.5～4.5)小时。

优选地，煅烧温度为1380℃，时间为4h。

进一步地，所述步骤S2的球磨过程中，球：料＝(1.8～2.2):1，研磨的总时间为(20～40)分钟。

进一步地，所述球磨过程中的速度为(350～400)rpm。

优选地，所述步骤S2的球磨过程中，球：料＝2:1，研磨的总时间为30分钟。

进一步地，所述步骤S2造粒过程为加水造粒，水分的加入量为4％。

进一步地，所述步骤S2中坯体的压制压力为(15～16)MPa。