專利名稱：一種用后耐火材料合成莫來石材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用后耐火材料合成莫來石材 料的制備方法，實(shí)現(xiàn)用后耐火材料的再生利用。
背景技術(shù)：
莫來石為鋁硅酸鹽礦物，組成處在2八1203&02至3Al20y2Si02之間，莫來石具 有耐火度高，抗熱震性、抗化學(xué)侵蝕、抗蠕變性能好，荷重軟化溫度高，體積穩(wěn)定性
好，電絕緣性強(qiáng)等性能，是理想的高級(jí)耐火材料，被r;泛用于冶金、玻璃、陶瓷、化
學(xué)、電力、國(guó)防、燃?xì)夂退嗟裙I(yè)。莫來石在耐火材料行業(yè)中應(yīng)用廣泛，大規(guī)模合 成莫來石材料一般采用燒結(jié)法和電熔法，其中燒結(jié)法較為經(jīng)濟(jì)。合成高純莫來石的合 成溫度約為170(TC，可采用添加劑降低其合成溫度，進(jìn)而降低其合成成本。
同天然礦物相需進(jìn)行復(fù)雜選礦相比，用后耐火材料由于種類較多、化學(xué)組成相異， 故可將不同種類用后耐火材料作為原料進(jìn)行混合達(dá)到合成莫來石材料的理論組成。而 且，用后耐火材料中含有的少量雜質(zhì)，如Ti02、 Fe203、 CaO等可以作為添加劑促進(jìn) 燒結(jié)反應(yīng)。
目前，雖然國(guó)內(nèi)制備莫來石材料的方法已有專利申請(qǐng)，但以用后耐火材料為主要 原料燒結(jié)合成莫來石材料未見相關(guān)報(bào)道，因此，本發(fā)明在莫來石材料制備方法中是一 項(xiàng)新的工藝技術(shù)，對(duì)于合理利用用后耐火材料資源，降低耐火材料的制備成本和環(huán)境 保護(hù)方面都有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用后耐火材料合成莫來石材料的制備方法，制備成本 低、易于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明以用后粘土磚、用后硅磚和用后滑板磚為主要原料，利用其所含有的主要 成分A1203、 Si02，通過高溫?zé)Y(jié)反應(yīng)合成了純度較高的莫來石材料，具有較好的力 學(xué)性能。
本發(fā)明方法是
(1) 配料當(dāng)以用后粘土磚與用后滑板磚為主要原料時(shí)，原料配方按質(zhì)量百分比
3計(jì)用后粘土磚35 60%;用后滑板磚40 65%;當(dāng)以用后硅磚與用后滑板磚為 主要原料時(shí)，原料配方按質(zhì)量百分比計(jì)用后硅磚15 40%;用后滑板磚60 85 %。
其中，用后硅磚所含主要成分按質(zhì)量百分比計(jì)是SiO2:90 100%，其他相0 10%;用后粘土磚所含主要成分按質(zhì)量百分比計(jì)是SiO2:50 60%， A1203， 33 45%， 其他相5 7%;用后滑板磚所含主要成分按質(zhì)量百分比為A1203， 85 95%， C， 5
15%;
(2) 粉磨將用后粘土磚、硅磚與滑板磚分別放入球磨機(jī)中混磨至粒徑約44um;
(3) 混料、成型將不同用后耐火材料按比例混合，以羧甲基纖維素鈉或聚乙烯醇
為粘接劑，拌勻后以30 50MPa壓力下成型；
(4) 高溫合成合成采用空氣中燒結(jié)，溫度升至130(TC 1700。C，保溫l 8h。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
試驗(yàn)結(jié)果表明合成莫來石材料純度較高，其純度可達(dá)98%，其斷口SEM形貌 照片表明材料具有優(yōu)異的力學(xué)使用性能。由于合成莫來石的主要原料是價(jià)格低廉的用 后耐火材料，且合成材料附加值高，所以，不僅開辟了高溫耐火材料的又一個(gè)合成新 途徑，而且對(duì)于節(jié)約耐火材料原料資源、降低耐火材料合成成本以及環(huán)境保護(hù)方面都 有十分重要的意義。
找到了一種用后耐火材料二次利用的方法，不僅節(jié)約了原料成本，且無需經(jīng)過精
細(xì)選料，有益于能源節(jié)約，避免資源浪費(fèi)。采用本方法合成的莫來石純度較高，晶體
發(fā)育較好，強(qiáng)度較高，具有較好的使用性能。


圖1為用后耐火材料合成莫來石材料工藝圖。
圖2為以用后粘土磚與用后滑板磚為主要原料合成莫來石材料的XRD圖(41 W %用后粘土磚)。
圖3為以用后硅磚與用后滑板磚為主要原料合成莫來石材料的XRD圖(26 % 用后硅磚)。
圖4為以用后粘土磚與用后滑板磚為主要原料合成莫來石材料的SEM圖(41 M %用后粘土磚)。
圖5為以用后硅磚與用后滑板磚為主要原料合成莫來石材料的SEM圖(26W% 用后硅磚)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
本發(fā)明按照質(zhì)量百分比計(jì)的具體配方是用后粘土磚41Wf%;用后滑板磚(除碳 后)59wf%。
(1) 按照配方分別稱量用后粘土磚和用后滑板磚(除碳后)；
(2) 將用后粘土磚和用后滑板磚磨料至粒徑小于44um;
(3) 將干燥的原料添加少量粘結(jié)劑，在40MPa的壓力下機(jī)壓成型；
(4) 在空氣中埋碳下升溫至1600°C，保溫4h;
結(jié)構(gòu)表征XRD結(jié)果(如圖2所示)顯示合成了純度極高的莫來石材料，其純 度可達(dá)98%，由圖4其SEM斷口形貌分析可看出晶體形貌為典型的長(zhǎng)柱狀晶，相互 交錯(cuò)狀的密集生長(zhǎng)，其長(zhǎng)徑比高，斷裂方式為穿晶斷裂，這能顯著提高材料的各方面 性能，故其具有較好的力學(xué)性能。 實(shí)施例2
本發(fā)明按照質(zhì)量百分比計(jì)的具體配方是用后硅磚26wf^;用后滑板磚(除碳后)
74 M% 。
(1) 按照配方分別稱量用后硅磚和用后滑板磚(除碳后)；
(2) 將用后硅磚和用后滑板磚磨料至粒徑小于44um;
(3) 將干燥的原料添加少量粘結(jié)劑，在40MPa的壓力下機(jī)壓成型；
(4) 在空氣中埋碳下升溫至160CrC，保溫4h;
結(jié)構(gòu)表征XRD結(jié)果(如圖3所示)顯示合成了以莫來石為主要成分的復(fù)相材 料，還含有部分雜質(zhì)相Si02與Al203，由于用后硅磚中含有一定的玻璃相，玻璃相反 應(yīng)活性較低，反應(yīng)不易完全進(jìn)行，故有Si02剩余，同時(shí)出現(xiàn)八1203剩余。由圖5其 SEM斷口形貌分析可看出晶體形貌為方柱狀晶，且表面有類玻璃相存在，斷裂方式以 沿晶斷裂為主。
權(quán)利要求
1、一種用后耐火材料合成莫來石材料的制備方法，其特征在于，工藝步驟為(1)配料當(dāng)以用后粘土磚與用后滑板磚為原料時(shí)，原料配方按質(zhì)量百分比計(jì)用后粘土磚35～60％；用后滑板磚40～65％；當(dāng)以用后硅磚與用后滑板磚為原料時(shí)，原料配方按質(zhì)量百分比計(jì)用后硅磚15～40％；用后滑板磚60～85％；(2)粉磨將用后粘土磚、硅磚與滑板磚分別放入球磨機(jī)中混磨至粒徑44um；(3)混料、成型將不同用后耐火材料按比例混合，以羧甲基纖維素鈉或聚乙烯醇為粘接劑，拌勻后以30～50MPa壓力下成型；(4)高溫合成合成采用空氣中燒結(jié)，溫度升至1300℃～1700℃，保溫1～8h。
2、 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用后硅磚所含成 分按質(zhì)量百分比計(jì)是SiO2:90 100%，其他0 10%;用后粘土磚 所含成分按質(zhì)量百分比計(jì)是SiO2:50 60%， A1203， 33 45%，其 他5 7%;用后滑板磚所含成分按質(zhì)量百分比為A1203， 85 95%， C， 5 15%。
全文摘要
一種用后耐火材料合成莫來石材料的制備方法，屬于耐火材料的合成技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)以用后粘土磚與用后滑板磚為原料時(shí)，原料配方為用后粘土磚35～60％；用后滑板磚40～65％；當(dāng)以用后硅磚與用后滑板磚為原料時(shí)，原料配方為用后硅磚15～40％；用后滑板磚60～85％；合成步驟為將原料研磨至粒徑小于44um，將混合好的原料添加粘結(jié)劑，在40MPa的壓力下機(jī)壓成型，然后在空氣中合成，溫度為1300-1700℃，保溫1-8h，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。優(yōu)點(diǎn)在于，找到了一種用后耐火材料二次利用的方法，不僅節(jié)約了原料成本，且無需經(jīng)過精細(xì)選料，有益于能源節(jié)約，避免資源浪費(fèi)。采用本方法合成的莫來石純度較高，晶體發(fā)育較好，強(qiáng)度較高，具有較好的使用性能。
文檔編號(hào)C04B35/18GK101462870SQ20091007673
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者余廣煒, 馮向鵬, 宇 周, 岳昌盛, 廖洪強(qiáng), 梅 張, 犇 彭, 李世青, 王習(xí)東, 賽音巴特爾 申請(qǐng)人:首鋼總公司