[发明专利]基于磷尾矿的镁铝尖晶石-二铝酸钙轻质隔热材料及其制备方法

说明书

一种基于磷尾矿的镁铝尖晶石‑二铝酸钙轻质隔热材料及其制备方法。其技术方案是：以70～90wt％的磷尾矿和10～30wt％的氧化铝粉为原料，混匀，外加0～30wt％的造孔剂和4～32wt％的水，搅拌，困料，成型，自然干燥，烘干，即得坯料。将坯料以4～6℃/min的速率从室温升温至360～400℃，再以2～4℃/min的速率升温至670～750℃，然后以10～12℃/min的速率升温至1000～1400℃，保温2～8h，随炉冷却，制得基于磷尾矿的镁铝尖晶石‑二铝酸钙轻质隔热材料。本发明具有磷尾矿再利用率高、附加值高、生产成本低和工艺简单的特点，制备的基于磷尾矿的镁铝尖晶石‑二铝酸钙轻质隔热材料耐压强度高、气孔率高、体积密度低、导热系数低和抗碱侵蚀能力强。

技术领域

本发明属于磷尾矿资源再利用技术领域。具体涉及一种基于磷尾矿的镁铝尖晶石-二铝酸钙轻质隔热材料及其制备方法。

背景技术

磷尾矿是低品位磷矿石经选矿富集P₂O₅后产生的固体废物。目前的堆存量逐年攀升，不仅占用大量土地，而且带来严重的植被破坏和水源污染等环境问题，甚至存在溃坝的安全风险。磷尾矿的主要矿物组成为白云石(CaMg(CO₃)₂)，主要由CaO、MgO和SiO₂等非金属氧化物组成，还包括约10wt％的易挥发性物质(P₂O₅、SO₃)和30wt％左右的有机物，磷尾矿的再利用已引起技术人员的关注。

如“一种地聚合物稳定磷尾矿路面基层及其制备方法”(CN113548843A)专利技术，公开了一种以磷尾矿为主要原料用于路面基层的技术；如“一种利用磷尾矿填充矿山开采后形成的采空区的方法”(CN106365567A)专利技术，公开了一种利用磷尾矿为主要原料填充矿山采空区的技术，以上两个技术很大程度上解决了磷尾矿的再利用问题，但磷尾矿仅仅是代替砂石起到骨架的作用，其中石英、白云石等有用成分没有得到充分利用，没有体现可用成分的价值，磷尾矿的利用附加值不高。又如“采用磷尾矿制备耐火材料的方法”(CN113213955A)专利技术，公开了一种以磷尾矿为主要原料制备镁钙质耐火砖的技术，该技术虽附加值较高，但原料中磷尾矿掺量不高，碳化硅价格昂贵，成本较高，两次高能球磨和两次高温煅烧显著增加了工艺能耗，不利于工业化生产，并且所制备的产品耐压强度仅有2MPa左右，在实际应用中局限性大。

目前，磷尾矿综合利用存在产品附加值不高、磷尾矿利用率低、工艺复杂和成本高等问题，目前未有利用磷尾矿制备轻质隔热材料的技术公开。轻质隔热材料由于其气孔率高、体积密度小、热容量低和热导率低等特点，是一种简单而有效的工业炉窖节能材料。由于在工业炉窑衬体中应用广泛的耐火纤维普遍存在易粉化和老化、寿命短、价格高等问题，因此，寻求替代耐火纤维的轻质隔热材料的研制与应用越来越受到本领域技术人员的普遍重视。

目前关于尾矿制备轻质隔热材料的技术有：“基于蓝晶石尾矿的莫来石轻质隔热砖及其制备方法”(CN103864403A)专利技术，该技术公开了一种以蓝晶石尾矿和黏土为主要原料，使用添加造孔剂的方法制备轻质隔热材料的技术，该技术虽生产工艺简单，但用黏土为原料不仅占用资源而且增加了生产成本，且制备的莫来石轻质隔热砖存在耐压强度低的问题，难以推广应用。

“利用纯煤矸石生产自保温烧结砖的方法”(CN101672083A)专利技术，公开了一种以煤矸石、煤粉和煤灰等固体废物为原料，通过添加造孔剂制备自保温烧结砖的专利技术，该技术虽尾矿利用率较高，但存在所制备的自保温烧结砖存在孔隙率较低和热导率较高的问题。

目前虽有尾矿用于制备轻质隔热耐火材料的专利技术，但工艺复杂、占用资源和生产成本高，且制备的轻质隔热材料耐压强度低和导热系数高。

发明内容