[发明专利]一种制备多孔莫来石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备莫来石的方法，更具体地说，涉及一种利用粉煤灰为原料制备 多孔莫来石的方法。

背景技术

莫来石，作为一种重要的传统和先进陶瓷材料，备受社会关注。它具有优良的热学 和机械性能，如：低的热膨胀系数、热导热系数；高的断裂韧性和高温抗折强度；高的 耐热冲击性；低的介电常数和介电损耗；强的耐酸碱腐蚀能力等。多孔莫来石陶瓷可应 用于有耐热性和耐腐性要求的窑炉耐火材料、各种陶瓷烧成用窑具如匣钵、棚板等、金 属熔液用过滤器、废气净化用催化载体等领域。目前在过滤和催化领域使用的多孔陶瓷 主要为碳化硅质和堇青石质。前者成本高，能耗大；后者耐热性能差，易产生热斑。莫 来石质可降低多孔陶瓷成本，并使其具有较好的耐热性能和较小的能耗。

粉煤灰是火力发电厂排放的固体废物，近年来，由于它的大量堆积对环境造成了巨 大的压力。它是一定细度的煤粉在锅炉中燃烧(1100～1500℃)后，由除尘器收集到的 粉状物质，又称“飞灰”。它的物相以玻璃质微珠为主，其次为结晶相，主要结晶相为 莫来石、石英刚玉、磁铁矿等。自二十世纪六十年代以来各国就已经开始研究利用粉煤 灰生产多孔陶瓷材料，已有报道这种材料作为一种新型水处理材料，含油废水处理的过 滤材料，代替传统水处理中深度处理用滤料等。但这种该方法制备的材料因含有大量的 玻璃相而使材料的耐高温使用性能差，有文献和专利报道了高纯氧化铝、二氧化硅和氟 化硅气体反应形成具有较高气孔率、良好的耐高温性能和抗热震性能的多孔莫来石质陶 瓷。这类方法成本较高且通过含氟气体控制反应使合成过程难于控制并有一定的危险性。 于是如何利用制备成本低、工艺简单、高性好的多孔莫来石陶瓷是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备多孔莫来石的方法，此种方法不仅大量利用了固体 污染物粉煤灰，达到节能减排，绿色环保的目的，同时工艺简单，制备的多孔莫来石陶 瓷孔径级配合理，孔分布均匀，莫来石含量高，耐高温性能好，适合高低温多种应用的 要求。

本发明的一种制备多孔莫来石的方法，按照下述步骤进行：

(1)对粉煤灰进行磁选除铁；

(2)将除铁后的粉煤灰、铝矾土和氟化铝进行配料，混合球磨至中位粒径≤10μm， 其中在总配料中AlF₃质量百分比≤20％，三个组分中的铝元素和硅元素换算为Al₂O₃和 SiO₂，两者的摩尔为0.5～1；

(3)向步骤(2)制备的混合粉体中加入质量百分比为5-10％的聚乙二醇水溶液和 质量百分比30-40％的淀粉水溶液，制成固相含量的质量百分比为60-70％的混合浆料；

(4)将步骤(3)制备的混合浆料注入模具，在70-90℃加热固化，脱模；

(5)将步骤(4)脱模后的干燥坯体在350-400℃下保温0.5-2h；

(6)将步骤(5)得到的坯体在1300℃～1500℃下，保温2～4h，随炉冷却至室温， 即得多孔莫来石。

所述步骤(1)中，所述粉煤灰中的质量百分比Al₂O₃质量百分比≥42％，SiO₂质量百 分比≥54％，Fe₂O₃质量百分比≤3％。

所述步骤(2)中，所述铝矾土中Al₂O₃质量百分比≥70％，Fe₂O₃质量百分比≤0.5％。

所述步骤(2)中，所述除铁后的粉煤灰中，Fe₂O₃质量百分比≤1.5％。