专利名称：一种利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法
技术领域：
本发明涉及耐火和陶瓷材料的合成技术领域，特别是用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法。
背景技术：
莫来石是Al2O3-SiO2系中唯一高温稳定的矿物相，具有耐火度高、膨胀率低、化学稳定性和热稳定性好、强度高、抗蠕变等优点。它是一种性能优异的耐火和陶瓷材料，广泛应用于钢铁、有色冶金、陶瓷、半导体等领域。
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，缺点是耗电量大、对合成条件要求苛刻。烧结法按所用原料性质的不同分为无机硅铝凝胶法、有机硅铝凝胶法和矿物相变法。其中的无机硅铝凝胶法和有机硅铝凝胶法是分别采用无机和有机原料按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，而且有机凝胶法中使用的有机原料价格昂贵。矿物相变法是以高铝矾土、高岭土、叶腊石等天然矿物置于窑中高温煅烧而成，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的差异，造成莫来石转化率不高，浪费资源。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法。它不仅原料来源广、生产成本低、能耗小，而且莫来石的转化率高，能产生显著的经济与环境效益。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现一种利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其步骤为①对原料高铝粉煤灰磁选除铁；②除铁后的高铝粉煤灰与高铝矾土进行配料和混合；③将混合料粉碎成粉末状；④将粉末状的混合料压制成型；⑤成型后的坯料送入窑中干燥；⑥干燥后的坯料在高温隧道窑内烧结合成；⑦窑内温度自然冷却后，出窑制得莫来石。
在上述步骤中，所述高铝粉煤灰中Al2O3的含量≥45％，SiO2的含量≥35％，Fe2O3的含量≤3％。
在上述步骤中，所述高铝矾土中Al2O3的含量≥70％，Fe2O3的含量≤0.5％。
在上述步骤中，所述配料时混合料中Al2O3的含量为50％～70％。
在上述步骤中，所述除铁后的高铝粉煤灰中Fe2O3的含量低于1.5％。
在上述步骤中，所述粉末状混和料的平均粒度小于15μm。
在上述步骤中，所述对坯料进行干燥的窑内温度为100℃，并使坯料中残余水分低于1％。
在上述步骤中，所述高温隧道窑的烧结温度为1500℃～1700℃，保温时间3小时以上。
与现有技术比较，本发明的优点在于(1)主要原料高铝粉煤灰为电厂废弃物，可实现废物资源化的利用，大大降低生产成本。
(2)高铝粉煤灰是在煤粉炉中经高温烧结而成的，已完成一次莫来石化，其中莫来石晶体的含量可达到50％以上，在高温隧道窑内烧结合成时，可直接对坯料进行二次莫来石化，减少合成工序。在以粉煤灰中原有的针状莫来石晶体为晶核的基础上生长，形成柱状莫来石晶体。
(3)高铝粉煤灰中主要为微米级球形和近球形颗粒，其与天然矿物相比，原料无须破碎，且混料均匀。
(4)高铝粉煤灰中含有一定量的玻璃相，在高温下会产生较多的液相，可促进莫来石晶体的生成和均化，从而获得致密的烧结体，尤其适宜生产莫来石-高硅氧玻璃(Molochite)。
(5)配料时Al2O3/SiO2的比例和烧结温度均低于传统生产工艺，节约了矿物资源和能源。
(6)控制高铝矾土的加入量，调节原料配比，可生产合成系列莫来石产品。
附图为本发明的生产工艺流程图。
具体实施例方式
参看附图，本发明中利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法如下实施例1合成莫来石M70的生产步骤为(1)选用Al2O3含量为52％、SiO2含量为38％、Fe2O3含量为2.5％的高铝粉煤灰为主要原料，对高铝粉煤灰磁选机除铁处理后其中Fe2O3的含量低于1.5％。
(2)将除铁后的高铝粉煤灰和高铝矾土进行配料混合，使混合料中Al2O3含量为67.7％。
(3)将混合料送入球磨机中粉碎成平均粒度小于15μm的物料。
(4)往物料中加水混合，由350t的摩擦压力机对其压制成型为尺寸120mm×60mm×70mm的坯料。
(5)将成型后的坯料送入100℃的窑中干燥至残余水分低于1％。
(6)干燥后的坯料投入高温隧道窑内烧结合成，烧结温度为1650℃，保温6小时待窑体自然冷却后，取出合成物即为莫来石成品。
实施例2合成莫来石M60的生产步骤中除配料时混合料中Al2O3含量为59.7％，高温隧道窑内烧结温度为1600℃外，其它同实施例1。
实施例3合成莫来石M50的生产步骤中除配料时混合料中Al2O3含量为50.4％，高温隧道窑内烧结温度为1550℃外，其它同实施例1。
权利要求
1.一种利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其步骤为①对原料高铝粉煤灰磁选除铁；②除铁后的高铝粉煤灰与高铝矾土进行配料和混合；③将混合料粉碎成粉末状；④将粉末状的混合料压制成型；⑤成型后的坯料送入窑中干燥；⑥干燥后的坯料在高温隧道窑内烧结合成；⑦窑内温度自然冷却后，出窑制得莫来石。
2.按照权利要求1所述的利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其特征在于，所述高铝粉煤灰中Al2O3的含量≥45％，SiO2的含量≥35％，Fe2O3的含量≤3％。
3.按照权利要求1所述的利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其特征在于，所述高铝矾土中Al2O3的含量≥70％，Fe2O3的含量≤0.5％。
4.按照权利要求1所述的利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其特征在于，所述配料时混合料中Al2O3的含量为50％～70％。
5.按照权利要求2所述的利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其特征在于，所述除铁后的高铝粉煤灰中Fe2O3的含量低于1.5％。
6.按照权利要求1、2、3、4或5所述的利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其特征在于，所述粉末状混和料的平均粒度小于15μm。
7.按照权利要求6所述的利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其特征在于，所述对坯料进行干燥的窑内温度为100℃，并使坯料中残余水分低于1％。
8.按照权利要求7所述的利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，其特征在于，所述高温隧道窑的烧结温度为1500℃～1700℃，保温时间3小时以上。
全文摘要
一种利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，涉及耐火和陶瓷材料的合成技术领域。本发明方法是以电厂废弃物高铝粉煤灰为原料，经磁选除铁后加入少量高铝矾土进行配料和混合。然后将混合料粉碎、压制成型和干燥后，送入高温隧道窑内烧结合成系列莫来石产品。同现有技术相比，本发明方法具有原料来源广、生产成本低、能耗小，莫来石转化率高、性能好的特点，能产生显著的经济与环境效益。
文档编号C04B35/185GK1696075SQ20041000908
公开日2005年11月16日 申请日期2004年5月12日 优先权日2004年5月12日
发明者孙俊民, 姚强, 赵旭东, 曹慧芳, 刘刚, 王彦武, 张恩民 申请人:清华大学, 清华同方股份有限公司