专利名称：一种利用煤矸石制造的红外吸收材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于红外吸收材料生产领域，具体讲是一种利用煤矸石制造的红外吸收材料及其制备方法。
背景技术：
红外吸收材料是一类新型的光热转换材料，它在特定的温度范围内具有较高的光热转换性能，可以用于建筑物、冶金、石化、机械、汽车等行业起节能作用，也可以用于纺织、 塑料、医疗等领域起保健作用，近年来，红外材料还用于食品保鲜、干燥、甚至农业部门的孵化培育等领域。目前红外吸收材料的生产主要有两种方法固相法和液相法。固相法使用的原料多数为氧化物，如Si02、A1203、CaO、MgO、TiO2, Fe2O3等，制备方法为将原料按比例称量、混合并搅拌，然后加热到高温进行烧结，冷却到室温后进行研磨。液相法主要使用金属盐做原料，如A1C13、CaCl2, MgCl2, FeCl2等，制备方法为将原料溶解在水中制备成水溶液，然后混合、搅拌，搅拌均勻后加入氨水等物质使其发生化学反应生成沉淀，然后将沉淀过滤、洗涤并进行干燥，最后在高温下进行烧结，然后将产物粉碎和研磨。红外吸收材料的这两种生产方法都具有生产成本高、生产过程复杂等缺点。煤矸石是我国排放量最多的工业固体废弃物之一，目前已累计堆积30亿吨以上， 而且每年仍在以1-2亿吨的速度增长。煤矸石占用了大量土地，而且对周边环境均会造成严重污染。长期以来，人们一直在通过多种途径对煤矸石进行治理和综合利用。目前，对煤矸石的利用主要集中在制砖、做水泥原料等方面，然而由于这些产品的附加值比较低，对企业产生的经济效益有限，因此企业对煤矸石的利用积极性不高，从而导致目前对煤矸石的利用率并不高。煤矸石一般包含40-65% 的 Si02、15-45% 的 Al2O3,以及少量 F%03、CaO、MgO、K2O, Na2O,以及一定量的含碳、硫等元素的有机可燃物，有时还含有一些稀有金属，如镓、钒、钛、 锰、稀土等。从化学成分来看，煤矸石和现有的红外吸收材料有很多相似之处，基于这一点， 我们认为对煤矸石按照一定的方法进行加工后，有可能具有比较好的红外性能。这样，通过对煤矸石进行加工生产红外吸收材料，可以实现对这种工业废弃物的高附加值利用，变废为宝，可以产生良好的经济效益、社会效益和环境效益，具有重要的学术研究意义和工程应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以煤矸石为主要原料生产的红外吸收材料及其制备方法。该发明一方面能降低红外吸收材料的生产成本，另一方面能够实现对煤矸石的高附加值利用。本发明涉及一种利用煤矸石生产的红外吸收材料及其制备方法，其特征在于以煤矸石为原料，经过破碎、研磨、热处理、研磨制备红外吸收材料。煤矸石的主要化学成分是SiO2和Al2O3，但产地不同，具体含量也有差别。制备红外吸收材料所用的煤矸石的化学组成为(质量百分比):40-65%mSi02、15-45%&Al203，Fi5203 <5%、Ca0<2%、Mg0<0· 5%, K2O ( 1. 5%, Na2O ( 1. 5%，烧失量≤25%。利用煤矸石生产红外吸收材料的制备方法是(1)用破碎机将块状煤矸石破碎，破碎粒度< 15mm ；(2)用雷蒙磨将煤矸石碎块磨成粉体，粉体粒度能过325目筛；(3)进行热处理。特征为将煤矸石粉末放入坩埚中，在室温下装入热处理炉，随炉升温；最高加热温度为500-900°C，保温3小时；随炉冷却，在冷却过程中炉门始终关闭。加热炉可以使用普通的台式电阻炉，也可以使用其它类型的加热炉。(4)产品冷却至室温后，取出研磨，粒度能过325目筛。本发明的有益效果用本发明制备的红外吸收材料在2.5_6.7μπι波长范围内的吸收率彡0. 1，在 6. 7-20 μ m波长范围内的吸收率最高达1. 76，最低为0. 4。本发明以煤矸石为原料生产红外吸收材料，从原料角度考虑，这比使用金属氧化物粉体和金属盐化合物做原料的成本大幅度较低，为红外吸收材料的生产提供了新的低成本原料；从制备方法看，本发明的工艺简单，对设备的要求比较低，对操作人员的技能也没有特殊要求，因此，本发明能够大幅度地降低生产成本，而且应用领域广泛，适合于多种规模的企业采用。另外，本发明由于使用煤矸石为生产原料制备红外吸收材料，而红外吸收材料的价值比较高，因此本发明属于对煤矸石的高附加值利用，有效地拓展了煤矸石的利用途径， 同时减少了煤矸石对周边环境的污染，能够产生巨大的经济效益、社会效益和环境效益。本发明对煤矸石的化学成分没有特别苛刻的要求，我国大部分地区的煤矸石都可以用来做为本发明的原料，因此适用范围广、运行成本低。
图1是用煤矸石制备红外吸收材料的生产工艺工艺流程图。
具体实施例方式实施例1 按图1所示，取2千克化学组成为Si02-45. 26 %、Al203_27. 58 %、 Fe2O3-L 24 TiO2-O. 12 %, MgO-O. 14 CaO—O. 32 S03—0. 10 K2O-O. 26 %，烧失量-15. 73%的煤矸石做为原料。制备步骤及工艺参数为(1)用破碎机将块状煤矸石破碎，破碎粒度< 15_ ；(2)用雷蒙磨将煤矸石碎块磨成粉体，粉体粒度能过325目筛；(3)进行热处理。特征为将煤矸石粉末放入坩埚中，在室温下装入台式电阻炉， 随炉升温；最高加热温度为650°C，保温3小时；随炉冷却，在冷却过程中炉门始终关闭；(4)产品冷却至室温后，取出研磨，粒度能过325目筛。制备的红外吸收材料的性能为在2. 5-6. 7μπι波长范围内的吸收率为0. 34，在 6. 7-20 μ m波长范围内的吸收率最高达1. 76，最低为0. 6。
实施例2 按图1所示，取2千克化学组成为Si02-40. 39 %、Α1203_30· 06 %、 Fe203-2. 95 TiO2-L 04 %, MgO-O. 25 CaO-O. 68 S03-0. 22 K2O-O. 67 %，烧失量-23.的煤矸石做为原料。制备步骤及工艺参数为(1)用破碎机将块状煤矸石破碎，破碎粒度< 15mm ；(2)用雷蒙磨将煤矸石碎块磨成粉体，粉体粒度能过325目筛；(3)进行热处理。特征为将煤矸石粉末放入坩埚中，在室温下装入台式电阻炉， 随炉升温；最高加热温度为650°C，保温3小时；随炉冷却，在冷却过程中炉门始终关闭；(4)产品冷却至室温后，取出研磨，粒度能过325目筛。制备的红外吸收材料的性能为在2.5-6. 7μπι波长范围内的吸收率为0. 1，在 6. 7-20 μ m波长范围内的吸收率最高达1. 45，最低为0. 4。实施例3 按图1所示，取2千克化学组成为Si02_45. 26 %、Al203_27. 58 %、 Fe2O3-L 24 TiO2-O. 12 %, MgO-O. 14 CaO—O. 32 S03—0. 10 K2O-O. 26 %，烧失量-15. 73%的煤矸石做为原料。制备步骤及工艺参数为(1)用破碎机将块状煤矸石破碎，破碎粒度< 15mm ；(2)用雷蒙磨将煤矸石碎块磨成粉体，粉体粒度能过325目筛；(3)进行热处理。特征为将煤矸石粉末放入坩埚中，在室温下装入台式电阻炉， 随炉升温；最高加热温度为900°C，保温3小时；随炉冷却，在冷却过程中炉门始终关闭；(4)产品冷却至室温后，取出研磨，粒度能过325目筛。制备的红外吸收材料的性能为在2. 5-6. 7 μ m波长范围内的吸收率为0. 26,在 6. 7-20 μ m波长范围内的吸收率最高达1. 45，最低为0. 42。 实施例4 按图1所示，取2千克化学组成为Si02_40. 39 %、Al203_30. 06 %、 Fe203-2. 95 TiO2-L 04 %, MgO-O. 25 CaO-O. 68 S03-0. 22 K2O-O. 67 %，烧失量-23.的煤矸石做为原料。制备步骤及工艺参数为(1)用破碎机将块状煤矸石破碎，破碎粒度< 15_ ；(2)用雷蒙磨将煤矸石碎块磨成粉体，粉体粒度能过325目筛；(3)进行热处理。特征为将煤矸石粉末放入坩埚中，在室温下装入台式电阻炉， 随炉升温；最高加热温度为900°C，保温3小时；随炉冷却，在冷却过程中炉门始终关闭；(4)产品冷却至室温后，取出研磨，粒度能过325目筛。制备的红外吸收材料的性能为在2.5-6. 7μπι波长范围内的吸收率为0. 15，在 6. 7-20 μ m波长范围内的吸收率最高达1. 05，最低为0. 65。
权利要求
1.利用煤矸石制造的红外吸收材料，其特征在于它以煤矸石为原料，所用的煤矸石的重量化学组成为40-65%的 Si02、15-45%的 A1203、Fii2O3 彡 5%,CaO ^ 2%,MgO ^ 0. 5%, K2O ( 1. 5%, Na2O ( 1. 5%，烧失量彡 25%。
2.根据权利要求1所述的利用煤矸石制造的红外吸收材料的制备方法，其特征在于它由下述步骤实现(1)用破碎机将块状煤矸石破碎，破碎粒度<15mm;(2)用雷蒙磨将煤矸石碎块磨成粉体，粉体粒度能过325目筛；(3)进行热处理；特征为将煤矸石粉末放入坩埚中，在室温下装入热处理炉，随炉升温；最高加热温度为500-900°C，保温3小时；随炉冷却，在冷却过程中炉门始终关闭；加热炉可以使用普通的台式电阻炉，也可以使用其它类型的加热炉；(4)产品冷却至室温后，取出研磨，粒度能过325目筛。
全文摘要
本发明属于红外吸收材料生产领域，具体讲是一种利用煤矸石制造的红外吸收材料及其制备方法。其特征在于本发明以煤矸石为原料，所用的煤矸石的重量化学组成为40-65％的SiO2、15-45％的Al2O3、Fe2O3≤5％、CaO≤2％、MgO≤0.5％、K2O≤1.5％、Na2O≤1.5％，烧失量≤25％。煤矸石红外吸收材料的制备方法包括下述步骤(1)破碎；(2)细磨；(3)热处理，包括加热、保温、冷却三个阶段；(4)研磨。用本发明制备的红外吸收材料性能为在2.5-6.7μm波长范围内的吸收率≥0.1，在6.7-20μm波长范围内的吸收率最高达1.76，最低为0.4。本发明可以大幅度降低红外吸收材料的原料成本，简化生产工艺。本发明实现了对煤矸石的高附加值利用，减少了煤矸石对环境的污染。本发明适用范围广，我国多数地区的煤矸石均适用。
文档编号C09K3/00GK102268235SQ20101019709
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者由伟 申请人:由伟