[发明专利]一种莫来石轻质骨料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于轻质耐火材料技术领域，具体涉及一种莫来石轻质骨料及其制备方法。

背景技术

随着国家对节约能源和降低能耗要求的提高，轻质骨料在各种工业窑炉的应用日益广泛，莫来石轻质骨料由于其优良的抗热震稳定性也受到广泛关注。但目前为止，制备莫来石轻质骨料时所用原料价格高，生产工艺复杂，能耗高，且产品性能也一般，使莫来石轻质骨料的应用受到限制。

煤矸石是在夹在煤层中的岩石，是采煤和洗煤过程中筛选出的一种固体废弃物。我国煤炭资源丰富，随着煤炭生产的不断开发，煤矸石的产量也与日俱增。据相关资料显示，我国历年积存的煤矸石已超过30亿吨，且仍以每年1.3~1.5亿吨的速度在增长。大量煤矸石的堆积，除污染环境外，还占用了大量土地和农田。如何治理和综合利用煤矸石日成为关键。

目前，除在建筑工程和化学工业中有少量利用外，大量煤矸石仍没得到利用。尤其是利用大量粒度适中的煤矸石及其本身碳烧失造孔原位合成轻质耐火骨料仍处于空缺状态。“一种高纯高强轻质莫来石耐火骨料”（CN101817688A）专利技术，公开了以20~30%的天然硅石和70~80%的工业氧化铝为原料，外加25%的碳质烧失物，经湿法共磨、挤压成型、煅烧和破碎制得体积密度为1.1~1.3g/cm³的莫来石轻质骨料。该方法的缺陷主要体现在：（1）该产品原料成本较高；（2）生产工艺复杂，能耗高；(3)破碎破坏了骨料的表面结构，且产品的粒径不易控制。“一种微孔莫来石轻质骨料及其制备方法”（CN101265118A）专利技术，公开了以35~40%的铝矾土生料、14~20%的煤矸石、4~13%的锯末和27~45%的石油焦炭为原料，湿磨共混、挤压成型、煅烧和破碎得到体积密度为1.0~1.2g/cm³的莫来石骨料。该方法也有一定的局限性，具体表现为：（1）煤矸石利用量少；（2）破碎破坏了骨料的组织结构，且产品粒度不容易控制；（3）用400~450目的筛下物成型，无起支撑作用的骨料成分，高温煅烧存在较大的线变化；且未能利用煤矸石颗粒中的少量碳在煅烧过程中能烧失造孔，产品的导热系数较高。

发明内容

本发明旨在克服已有技术的缺陷，目的是提供一种能够有效降低成本、工艺简单、节约资源和保护环境的莫来石轻质骨料的制备方法。用该方法所制备的莫来石轻质骨料孔径小、分布均匀、体积密度小、强度高和重烧线变化小。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以50~90wt%的煤矸石、9~50wt%的矾土粉和0~10wt%的氧化铝粉为原料，再外加所述原料8~32wt%的水、0.5~20wt%的造孔剂和0.05~5.0wt%的结合剂，混合均匀，制成粒状素坯，自然干燥。

将自然干燥后的粒状素坯在100~120℃条件下烘烤20~30小时，然后升温至1300~1550℃，保温2~12小时，即得莫来石轻质骨料；或将自然干燥后的粒状素坯在100~250℃条件下烘烤20~30小时，即得莫来石轻质骨料。

在上述技术方案中：煤矸石的Fe₂O₃含量≤1.0wt%，TiO₂含量≤3.0wt%；煤矸石粒径≤1mm；矾土粉的Al₂O₃含量≥65wt%，矾土粉粒径≤0.074mm；氧化铝粉的Al₂O₃含量≥98wt%，氧化铝粉粒径≤0.074mm；造孔剂为锯末、植物秸秆、糠、稻壳和聚苯乙烯球中的一种；结合剂为水玻璃、磷酸二氢铝、木质素磺酸钠、羧甲基纤维素和糊精中的一种。

由于采用上述技术方案，本发明所用主要原料为目前大量堆积的固体废弃物煤矸石，变废为宝，节约了大量煤矸石处理的费用；生产工艺简单，混合均匀后制成粒状素坯，煅烧后或经低温烘烤后即可作为轻质浇注料的骨料使用；烧成过程中利用了煤矸石本身的热值，节约了能源；另外，煤矸石本身的碳在烧失过程中可以造孔，所制得的莫来石轻质骨料Al₂O₃含量为63~72wt%，孔径主要分布在10um以下，集中分布在3um左右，体积密度为1.0~1.45g/cm³，显气孔率为40~70%，常温耐压强度为12~30MPa。

因此，本发明具有生产成本低，工艺简单，节约资源和保护环境的特点，所制得的莫来石轻质骨料孔径小、分布均匀、体积密度小、强度高和重烧时线变化小，可直接作为莫来石轻质浇注料的原料。

具体实施方式