專利名稱：一種莫來石—高硅氧玻璃復(fù)相材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合耐火材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫 來卡特)及其制備方法。
背景技術(shù)：
電熔剛玉除塵粉是電熔剛玉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。電熔剛玉除塵粉的化學(xué)成分 主要以A1203, Si02 ， K20 ， MgO ， Fe203 ， Na20和CaO等為主，在一般情況下，A1203為20 56wto/o 、 SiCh為10~50wt%、 K2O為0.3 20wt %。其化學(xué)成分的比例隨著各生產(chǎn)廠家的原料及操作條 件不同而略有變化。
電熔剛玉除塵粉通常被作為垃圾遺棄，既污染環(huán)境、又需要大量的處置場地、且處理費 用高。隨著工業(yè)進程的發(fā)展，它的生成量也越來越多。如何對其綜合利用是一個世界范圍的 重要課題。目前國內(nèi)外對其再利用主要集中在如下幾個方面
1、 建材制品采用焙燒、浸出方法分離出鋁鈣渣，得到建材制品；
2、 超細氫氧化鋁主要是將電熔棕剛玉或電熔亞白剛玉除塵粉采用焙燒、浸出方法分離 出浸出液，對浸出液進行碳酸化分解，然后沉淀分離出固體顆粒，洗滌、烘干得到超細氫氧 化鋁；
3、 金屬鎵主要是將電熔棕剛玉或電熔亞白剛玉除塵粉采用焙燒、浸出方法分離出浸出 液，對浸出液進行碳酸化分解，然后沉淀分離出浸出液，進行深度碳酸化，沉淀分離出固體 顆粒，烘干得到富鎵產(chǎn)品，然后分離出金屬鎵；
4、 鉀肥主要是將電熔棕剛玉或電熔亞白剛玉除塵粉采用焙燒、浸出方法分離出浸出液， 對浸出液進行碳酸化分解，然后沉淀分離出浸出液，進行深度碳酸化，沉淀分離出浸出液， 然后蒸發(fā)結(jié)晶、烘干，得到鉀肥；
5、 白剛玉微粉通過對電熔棕剛玉或電熔亞白剛玉除塵粉理化性能的檢測，酸洗、絡(luò)合 等化學(xué)、煅燒處理，得到粒度為2.5 20nm，外觀、化學(xué)成分均合格的白剛玉微粉進行回收。
6、 棕剛玉排塵粉涂料對棕剛玉排塵粉性能研究丌發(fā)的基礎(chǔ)上，研制出幾種棕剛玉排塵 粉涂料，其性能良好，價格便宜。
另外，莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(即莫來卡特)不含方石英和剛玉。具有針狀莫來 石交織網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但是，目前都采用天然礦石為原料制備莫來石一高硅氧玻璃材料，如"用紅柱石微粉制備莫來石一高硅氧玻璃材料的方法"(CN 1184788A)涉及用紅柱石微粉制備 莫來石一高硅氧玻璃材料，"用藍晶石微粉制備莫來石一高硅氧玻璃材料的方法"(CN 1184789A)涉及用藍晶石微粉制備莫來石一高硅氧玻璃材料。但上述方法的原料價格高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能減少環(huán)境污染、降低成本、將廢棄物電熔剛玉除塵粉再次資 源化利用的制備莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)的方法。用該方法所制備的莫來石 一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)具有耐火度高、膨脹系數(shù)低、耐磨損、抗熱震性優(yōu)良。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是先將60 100wt。/。的電熔剛玉除塵粉和 0-40wt。/。的Si02細粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后在空氣氣氛下于反應(yīng)爐中以2 5。C/min的升 溫速度升溫，升溫至1300~1600°C，保溫2 8h，自然冷卻。
其中電熔剛玉除塵粉為電熔棕剛玉除塵粉、電熔亞白剛玉除塵粉中的一種以上，電熔 剛玉除塵粉的粒徑小于lOOpm，電熔剛玉除塵粉的主要化學(xué)組分是A1203為20~56wt%、 Si02 為10~50wt%、 K20為0.3~20wt%; Si02細粉為硅微粉、石英粉和石英玻璃粉中的一種以上，
Si02細粉的粒徑小于100目；反應(yīng)爐為氣氛爐、電弧爐、感應(yīng)爐和燒結(jié)爐中的一種。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所用原料為電熔剛玉除塵粉，利用其中的氧化鋁、氧化 硅作為合成莫來石的組分，氧化鉀等雜質(zhì)可以形成玻璃相。電熔剛玉除塵粉為電熔剛玉工業(yè) 生產(chǎn)的廢棄物，使用該方法以廢棄物為原料合成莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)可 以變廢為寶、減少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)的成本，具 有廣泛的社會和經(jīng)濟價值。同時，所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)不含方 石英和剛玉，具有耐火度高、膨脹系數(shù)低、耐磨損、抗熱震性優(yōu)良的特點。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的描述，并非對本發(fā)明保護范圍的限制。 實施例l
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料及其制備方法，先將60 65wt。/。電熔亞白剛玉除塵粉、 5 6wt。/。的硅微粉、10 13wt。/。的石英粉和20 21wt。/。的石英玻璃粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后 在空氣氣氛下于氣氛爐中以2~3°C/min的升溫速度加溫到1300~1400°C，保溫2~3h，最后自 然冷卻到室溫。
其中電熔亞白剛玉除塵粉的化學(xué)組分是:Al203為42.18。/。、Si02為18.76%、K20為12.82%、 MgO為1.220/0、他20為1.88%、 Ti02為2.10。/。、 Fe2C^2.72%、其它為18.32%。本實施例1所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.65g/cm3~1.70g/cm3,顯氣孔率為35%~37%。 實施例2
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料及其制備方法，將65 70wt。/。的電熔棕剛玉除塵粉、 10 13wtn/。的石英粉和20 22wt。/。的石英玻璃粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后在空氣氣氛下于電 弧爐中以3~4°C/min的升溫速度加溫到1400~1500°C，保溫3~4h，最后自然冷卻到室溫。
其中電熔棕剛玉除塵粉的化學(xué)組分是:^203為41.36。/。、Si02為22.13%、K20為12.82%、 MgO為2.26。/。、 Na20為2.28。/。、 1102為2.11%、 Fe203為2.72。/。、其它為14.32%。
本實施例2所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.72g/cm3 1.90g/cm3,顯氣孔率為22%~32%。 實施例3
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料及其制備方法，將70 75wty。的電熔亞白剛玉除塵粉、 15 16wty。的硅微粉和10 14wt。/。的石英玻璃粉混和，經(jīng)攪拌后成型，成型后在空氣氣氛下于 感應(yīng)爐中以4~5°C/min的升溫速度加溫到1500~1600°C ，保溫4~5h，最后自然冷卻到室溫。
其中電熔亞白剛玉除塵粉的化學(xué)組分是:A1203為31.78%、Si02為20.16%、K2O為13.82%、 MgO為3.02。/。、 Na20為2.88。/。、 1102為3.10%、 Fe203為3.42。/。、其它為21.82%。
本實施例3所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.91g/cm3 2.12g/cm3，顯氣孔率為2。/。 18y。。 實施例4
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料及其制備方法，將75 80wt。/。的電熔亞白剛玉除塵粉、 10 15wt。/。的硅微粉、5 10wt。/。的石英粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后在空氣氣氛下于燒結(jié)爐中 以2~4°C/min的升溫速度加溫到1300~1500°C，保溫5~6h，最后自然冷卻到室溫。
其中電熔亞白剛玉除塵粉的化學(xué)組分是A1203為32.56%、Si02為28.56%、K20為11.82%、 MgO為2.790/0、他20為2.84%、 1102為1.89%、 Fe2C^2.22%、其它為17.32%。
本實施例4所制備的莫來石一髙硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.70g/cm3~1.92g/cm3,顯氣孔率為20%~33%。 實施例5
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料及其制備方法，將80 85wt。/。的電熔棕剛玉除塵粉、 15 20wt。/。的硅微粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后在空氣氣氛下于燒結(jié)爐中以3 5'C/min的升溫速度加溫到1400-1600°C，保溫6 7h，最后自然冷卻到室溫。
其中電熔棕剛玉除塵粉的化學(xué)組分是:八1203為31.78。/。、Si02為37.78%、K20為9.70%、 MgO為2.02。/。、 Na20為1.40%、 1102為1.10%、 Fe203為1.42%、其它為14.80%。
本實施例5所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.71g/cm3~1.93g/cm3,顯氣孔率為24%~36%。 實施例6
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料及其制備方法，將85 90wt。/。的電熔棕剛玉除塵粉、 10 15wt。/。的石英粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后在空氣氣氛下于燒結(jié)爐中以4 5。C/min的升溫 速度加溫到1300~1500°C，保溫6 8h，最后自然冷卻到室溫。
其中電熔棕剛玉除塵粉的化學(xué)組分是:Al203為30.15%、Si02為38.97%、K20為9.14%、 MgO為2.02。/。、 Na20為1.40。/。、 1102為1.10%、 Fe203為1.42%、其它為15.80%。
本實施例6所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.70g/cm3~1.94g/cm3,顯氣孔率為25%~38%。 實施例7
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)及其制備方法，將90 95.5wt。/。的電熔棕剛 玉除塵粉、5 10wt。/。的石英玻璃粉混和，經(jīng)攪拌后成型，然后在空氣氣氛下于燒結(jié)爐中以3 4'C /min的升溫速度加溫到1400~1600°C，保溫2~4h，最后自然冷卻到室溫。
其中電熔棕剛玉除塵粉的化學(xué)組分是:Al203為28.15。/。、Si02為41.53%、K20為8.88%、 MgO為2.02。/。、 Na20為1.40。/。、 1102為1.10%、 Fe20jl.42%、其它為15.50%。
本實施例7所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.69g/cm^l.86g/cm 顯氣孔率為18%~26%。 實施例8
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)及其制備方法，將95.5 100wt。/。的電熔棕剛 玉除塵粉、0.5 5wt。/。的硅微粉混和，經(jīng)攪拌后成型，成型后在空氣氣氛下于燒結(jié)爐中以2 5'C /min的升溫速度加溫到150(M60(TC，保溫4~6h，最后自然冷卻到室溫。
其中電熔棕剛玉除塵粉的化學(xué)組分是:Al203為23.71。/。、Si02為38.76%、K20為9.79%、 MgO為2.02%、 Na20為2.40%、 Ti02為1.10%、 Fe203為2.42%、其它為19.80%。
本實施例8所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.59g/cm3 1.83g/cm3，顯氣孔率為22n/。 32。/。。實施例9
一種莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)及其制備方法，將50 55wt。/。的電熔棕剛玉 除塵粉和45 50wt。/。的電熔亞白剛玉除塵粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后空氣氣氛下于燒結(jié)爐 中以2~5°C/min的升溫速度加溫到1500~1600°C ，保溫4~6h，最后自然冷卻到室溫。
其中電熔棕剛玉除塵粉的化學(xué)組分是:Al203為30.42%、Si02為46.58%、K20為8.82%、 MgO為1.16%、 Na20為1.88%、 Ti。2為1.10%、 Fe203》1.72%、其它為8.32%;電熔亞白剛 玉除塵粉的化學(xué)組分是八1203為21.35%、 SiCh為29.72%、 K20為12.82%、 MgO為2.09%、 Na2。為2.880/0、 1102為2.10%、 Fe2C^3.72%、其它為25.32%。
本實施例9所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)經(jīng)X—射線衍射分析，主要 物相為莫來石相和玻璃相。體積密度為1.57g/cmtl.79g/cm氣顯氣孔率為21%~35%。
本實施例1~9中所涉及到的電熔棕剛玉除塵粉、電熔亞白剛玉除塵粉的粒徑小于100nm; 硅微粉、石英粉和石英玻璃粉的粒徑小于100目。
本具體實施方式
所用原料為電熔剛玉除塵粉，利用其中的氧化鋁、氧化硅作為合成莫來 石的組分，氧化鉀等雜質(zhì)可以形成玻璃相。電熔剛玉除塵粉為電熔剛玉工業(yè)生產(chǎn)的廢棄物， 使用該方法以廢棄物為原料合成莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)可以變廢為寶、減 少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)的成本，具有廣泛的社會和 經(jīng)濟價值。同時，所制備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)不含方石英和剛玉，具 有耐火度高、膨脹系數(shù)低、耐磨損、抗熱震性優(yōu)良的特點。
權(quán)利要求
1、一種莫來石—高硅氧玻璃復(fù)相材料的制備方法，其特征在于先將60～100wt％的電熔剛玉除塵粉和0～40wt％的SiO2細粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后在空氣氣氛下于反應(yīng)爐中以2～5℃/min的升溫速度升溫，升溫至1300～1600℃，保溫2～8h，自然冷卻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的莫來石-高硅氧玻璃復(fù)相材料的制備方法，其特征在于所述的 電熔剛玉除塵粉為電熔棕剛玉除塵粉、電熔亞白剛玉除塵粉中的一種以上，電熔剛玉除塵粉 的粒徑小于100pm，電熔剛玉除塵粉的主要化學(xué)組分是:Al2O3為20 56wtn/。、SiO2為10~50wt%、 K20為0.3 20wt%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料的制備方法，其特征在于所述的 Si02細粉為硅微粉、石英粉和石英玻璃粉中的一種以上，Si02細粉的粒徑小于100目。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料的制備方法，其特征在于所述的 反應(yīng)爐為氣氛爐、電弧爐、感應(yīng)爐和燒結(jié)爐中的一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1~4項中的任一項所述的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料的制備方法所制 備的莫來石一高硅氧玻璃復(fù)相材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種莫來石—高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)及其制備方法。所采用的技術(shù)方案是先將60～100wt％的電熔剛玉除塵粉和0～40wt％的SiO₂細粉混和，經(jīng)攪拌后成型；然后在空氣氣氛下于反應(yīng)爐中以2～5℃/min的升溫速度升溫，升溫至1300～1600℃，保溫2～8h，自然冷卻。本發(fā)明所用原料為電熔剛玉除塵粉，利用其中的氧化鋁、氧化硅作為合成莫來石的組分，氧化鉀等雜質(zhì)可以形成玻璃相。該方法以廢棄物為原料合成莫來石—高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)可以變廢為寶、減少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本。同時，所制備的莫來石—高硅氧玻璃復(fù)相材料(莫來卡特)不含方石英和剛玉，具有耐火度高、膨脹系數(shù)低、耐磨損、抗熱震性優(yōu)良的特點。
文檔編號C04B35/10GK101423408SQ20081019792
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者代旭娟, 智利彪, 李亞偉, 李淑靜, 李遠兵, 桑紹柏, 牛琛雁, 泉 祝, 雷 趙, 金勝利 申請人:武漢科技大學(xué)