专利名称：一种用后耐火材料合成莫来石材料的制备方法
技术领域：
本发明属于耐火材料的合成技术领域，特别涉及一种用后耐火材料合成莫来石材 料的制备方法，实现用后耐火材料的再生利用。
背景技术：
莫来石为铝硅酸盐矿物，组成处在2八1203&02至3Al20y2Si02之间，莫来石具 有耐火度高，抗热震性、抗化学侵蚀、抗蠕变性能好，荷重软化温度高，体积稳定性
好，电绝缘性强等性能，是理想的高级耐火材料，被r;泛用于冶金、玻璃、陶瓷、化
学、电力、国防、燃气和水泥等工业。莫来石在耐火材料行业中应用广泛，大规模合 成莫来石材料一般采用烧结法和电熔法，其中烧结法较为经济。合成高纯莫来石的合 成温度约为170(TC，可采用添加剂降低其合成温度，进而降低其合成成本。
同天然矿物相需进行复杂选矿相比，用后耐火材料由于种类较多、化学组成相异， 故可将不同种类用后耐火材料作为原料进行混合达到合成莫来石材料的理论组成。而 且，用后耐火材料中含有的少量杂质，如Ti02、 Fe203、 CaO等可以作为添加剂促进 烧结反应。
目前，虽然国内制备莫来石材料的方法已有专利申请，但以用后耐火材料为主要 原料烧结合成莫来石材料未见相关报道，因此，本发明在莫来石材料制备方法中是一 项新的工艺技术，对于合理利用用后耐火材料资源，降低耐火材料的制备成本和环境 保护方面都有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用后耐火材料合成莫来石材料的制备方法，制备成本 低、易于工业化生产。
本发明以用后粘土砖、用后硅砖和用后滑板砖为主要原料，利用其所含有的主要 成分A1203、 Si02，通过高温烧结反应合成了纯度较高的莫来石材料，具有较好的力 学性能。
本发明方法是
(1) 配料当以用后粘土砖与用后滑板砖为主要原料时，原料配方按质量百分比
3计用后粘土砖35 60%;用后滑板砖40 65%;当以用后硅砖与用后滑板砖为 主要原料时，原料配方按质量百分比计用后硅砖15 40%;用后滑板砖60 85 %。
其中，用后硅砖所含主要成分按质量百分比计是SiO2:90 100%，其他相0 10%;用后粘土砖所含主要成分按质量百分比计是SiO2:50 60%， A1203， 33 45%， 其他相5 7%;用后滑板砖所含主要成分按质量百分比为A1203， 85 95%， C， 5
15%;
(2) 粉磨将用后粘土砖、硅砖与滑板砖分别放入球磨机中混磨至粒径约44um;
(3) 混料、成型将不同用后耐火材料按比例混合，以羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇
为粘接剂，拌匀后以30 50MPa压力下成型；
(4) 高温合成合成采用空气中烧结，温度升至130(TC 1700。C，保温l 8h。
本发明的优点在于
试验结果表明合成莫来石材料纯度较高，其纯度可达98%，其断口SEM形貌 照片表明材料具有优异的力学使用性能。由于合成莫来石的主要原料是价格低廉的用 后耐火材料，且合成材料附加值高，所以，不仅开辟了高温耐火材料的又一个合成新 途径，而且对于节约耐火材料原料资源、降低耐火材料合成成本以及环境保护方面都 有十分重要的意义。
找到了一种用后耐火材料二次利用的方法，不仅节约了原料成本，且无需经过精
细选料，有益于能源节约，避免资源浪费。采用本方法合成的莫来石纯度较高，晶体
发育较好，强度较高，具有较好的使用性能。
图1为用后耐火材料合成莫来石材料工艺图。
图2为以用后粘土砖与用后滑板砖为主要原料合成莫来石材料的XRD图(41 W %用后粘土砖)。
图3为以用后硅砖与用后滑板砖为主要原料合成莫来石材料的XRD图(26 % 用后硅砖)。
图4为以用后粘土砖与用后滑板砖为主要原料合成莫来石材料的SEM图(41 M %用后粘土砖)。
图5为以用后硅砖与用后滑板砖为主要原料合成莫来石材料的SEM图(26W% 用后硅砖)。
具体实施方式
实施例l
本发明按照质量百分比计的具体配方是用后粘土砖41Wf%;用后滑板砖(除碳 后)59wf%。
(1) 按照配方分别称量用后粘土砖和用后滑板砖(除碳后)；
(2) 将用后粘土砖和用后滑板砖磨料至粒径小于44um;
(3) 将干燥的原料添加少量粘结剂，在40MPa的压力下机压成型；
(4) 在空气中埋碳下升温至1600°C，保温4h;
结构表征XRD结果(如图2所示)显示合成了纯度极高的莫来石材料，其纯 度可达98%，由图4其SEM断口形貌分析可看出晶体形貌为典型的长柱状晶，相互 交错状的密集生长，其长径比高，断裂方式为穿晶断裂，这能显著提高材料的各方面 性能，故其具有较好的力学性能。 实施例2
本发明按照质量百分比计的具体配方是用后硅砖26wf^;用后滑板砖(除碳后)
74 M% 。
(1) 按照配方分别称量用后硅砖和用后滑板砖(除碳后)；
(2) 将用后硅砖和用后滑板砖磨料至粒径小于44um;
(3) 将干燥的原料添加少量粘结剂，在40MPa的压力下机压成型；
(4) 在空气中埋碳下升温至160CrC，保温4h;
结构表征XRD结果(如图3所示)显示合成了以莫来石为主要成分的复相材 料，还含有部分杂质相Si02与Al203，由于用后硅砖中含有一定的玻璃相，玻璃相反 应活性较低，反应不易完全进行，故有Si02剩余，同时出现八1203剩余。由图5其 SEM断口形貌分析可看出晶体形貌为方柱状晶，且表面有类玻璃相存在，断裂方式以 沿晶断裂为主。
权利要求
1、一种用后耐火材料合成莫来石材料的制备方法，其特征在于，工艺步骤为(1)配料当以用后粘土砖与用后滑板砖为原料时，原料配方按质量百分比计用后粘土砖35～60％；用后滑板砖40～65％；当以用后硅砖与用后滑板砖为原料时，原料配方按质量百分比计用后硅砖15～40％；用后滑板砖60～85％；(2)粉磨将用后粘土砖、硅砖与滑板砖分别放入球磨机中混磨至粒径44um；(3)混料、成型将不同用后耐火材料按比例混合，以羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇为粘接剂，拌匀后以30～50MPa压力下成型；(4)高温合成合成采用空气中烧结，温度升至1300℃～1700℃，保温1～8h。
2、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，用后硅砖所含成 分按质量百分比计是SiO2:90 100%，其他0 10%;用后粘土砖 所含成分按质量百分比计是SiO2:50 60%， A1203， 33 45%，其 他5 7%;用后滑板砖所含成分按质量百分比为A1203， 85 95%， C， 5 15%。
全文摘要
一种用后耐火材料合成莫来石材料的制备方法，属于耐火材料的合成技术领域。当以用后粘土砖与用后滑板砖为原料时，原料配方为用后粘土砖35～60％；用后滑板砖40～65％；当以用后硅砖与用后滑板砖为原料时，原料配方为用后硅砖15～40％；用后滑板砖60～85％；合成步骤为将原料研磨至粒径小于44um，将混合好的原料添加粘结剂，在40MPa的压力下机压成型，然后在空气中合成，温度为1300-1700℃，保温1-8h，进行高温烧结。优点在于，找到了一种用后耐火材料二次利用的方法，不仅节约了原料成本，且无需经过精细选料，有益于能源节约，避免资源浪费。采用本方法合成的莫来石纯度较高，晶体发育较好，强度较高，具有较好的使用性能。
文档编号C04B35/18GK101462870SQ20091007673
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者余广炜, 冯向鹏, 宇 周, 岳昌盛, 廖洪强, 梅 张, 犇 彭, 李世青, 王习东, 赛音巴特尔 申请人:首钢总公司