[发明专利]粉煤灰页岩铝矾土综合利用的新方法

说明书

本发明所属技术领域是磨料及建筑材料。

与本发明主题有关的现有技术，粉煤灰的利用，如粉煤灰砖，是由粉煤灰、水泥加水混合后成型，再经蒸汽养护而成。由于需要水泥，它的成本较高。页岩的利用，制作页岩砖，则是把页岩粉碎后，加入粘土和水混合后成型，再经高温烧结而成。它需加入粘土，耗费土地资源，烧结温度较高，耗能，成本较高。且粉煤灰、页岩均未用于生产刚玉磨料。铝矾土用于刚玉磨料的生产：一种是先提纯成高铝的铝矾土(含Al₂O₃＞80％)，加入铁屑在电弧炉中高温熔炼，冷却结晶后成棕刚玉；另一种是将铝矾土与纯碱和石灰一起烧结形成偏铝酸钠(Na₂O。Al₂O₃)和硅酸钙(CaSiO₃)，粉碎后，用水浸出并滤取偏铝酸钠，再把它们分解得Al(OH)₃，加热后得到工业氧化铝(Al₂O₃)，最后以工业氧化铝为原料，经过电弧炉高温熔炼冷却结晶得白刚玉磨料。它们的制作刚玉磨料的工艺复杂，熔炼温度高，能耗大，成本高，且未综合利用铝矾土，未用作建筑材料。

本发明的目的是开创一种生产刚玉磨料的新方法，以及综合利用粉煤灰、页岩、铝矾土的新方法。既利用其所含20～30％Al₂O₃按新方法来生产刚玉磨料，又分别利用生产刚玉磨料的残渣所含50～60％的SiO₂按新方法生产建筑材料。既环保利废，又综合利用资源，具有更大的经济效益。尤其是，在刚玉磨料生产技术上完全不同于现有技术，本发明把粉煤灰、页岩、铝矾土中所含的Al₂O₃转变为偏氢氧化铝(AlOOH)溶胶，沉淀干燥后得凝胶，把凝胶磨成所需粒度的粉料，加热至400℃分解为γ-Al₂O₃粉料，升温至1300～1350℃转化为a-Al₂O₃刚玉磨料。避免了现有技术工艺复杂、熔炼温度高(电弧炉高温)、能耗大、成本高的缺点，使刚玉磨料的生产更为简便，生产率高，节能，成本低，经济效益高。由于松软的凝胶极易磨细成粉料，不但降低磨料制粒时的能耗和生产成本，易于制成经济效益高的微粉研磨料；而且还能磨得很细，经济地生产出纳米Al₂O₃材料，具有十分重大的经济价值。

在建筑材料的生产技术上，也不同于现有的粉煤灰砖、页岩砖的生产技术。本发明利用生产刚玉磨料后的残渣所含的SiO₂，配加生石灰和水，加热至沸腾，形成水合硅酸钙，用于制作隔墙砖。

本发明的内容是：1、生产刚玉磨料的新方法：分别以粉煤灰、或页岩粉料、或铝矾土(一水软水铝石)粉料三种之一为原料，将原料于浓度为20％HCl的水溶液中浸渍2-4小时，沉淀后，滤取其清液；把滤得的清液加热至沸腾，加入浓度为28％的氨水，得到AlOOH溶胶，将溶胶沉淀并加热干燥得凝胶；把凝胶磨成所需粒度的粉料；将凝胶粉料加热至400℃得到γ-Al₂O₃粉料，升温至1300～1350℃，保温一小时，得到a-Al₂O₃刚玉磨料或研磨料。

把凝胶AlOOH细磨成纳米级微粉，加热至400℃可得到纳米Al₂O₃微粉，升温至1300～1350℃，保温一小时，可得到纳米a-Al₂O₃刚玉微粉。2、生产建筑材料的新方法：把本发明生产刚玉磨料时滤去清液后的残渣砂料用水漂洗，按砂料与生石灰的重量比60.09/56.08，加入生石灰粉，再加入粉料总重量的8～15倍水，搅拌混合后，加热至沸腾，并保温2～4小时，形成水合CaSiO₃溶胶；浓缩后，浇灌成型，干燥，最后蒸汽养护(0.78MPa蒸汽压，191℃)，用于隔墙砖。

本发明的优点：

1、生产的刚玉磨料性能好。它与现有的技术生产的白刚玉相比，

不含有害成份Na₂O

2、刚玉磨料的生产工艺简便，松软易于制粒，生产率高。

3、能耗低，节能。本发明避免了电弧炉高温熔炼，且极易磨制

成粒，显著节能。

4、既环保利废(粉煤灰)，又综合利用了资源。