[发明专利]一种利用粉煤灰制备微晶莫来石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种莫来石的生产工艺，尤其涉及一种利用粉煤灰制备微晶莫来石的方法，属于粉体制备技术及固体废弃物资源化利用领域。

背景技术

莫来石是高温工业重要的基础原材料，其传统生产工艺采用天然铝矾土与高岭土或者工业氧化铝与粘土高温烧结合成，因此消耗大量的铝资源和能源。铝土矿主要用于氧化铝的生产，我国因铝土矿资源短缺，为保证铝工业资源安全，国家已出台相关政策，逐渐限制开采铝土矿生产高铝耐火材料。而燃烧煤炭形成的粉煤灰，在电厂高温热动力条件下已形成大量莫来石微晶，如何利用高温工业过程产生的再生含铝矿物资源，开发国民经济发展必须的耐火保温材料产品，对推动我国粉煤灰利用与耐火材料行业优化升级具有重要意义。

莫来石质耐火材料具有化学稳定性好，热膨胀率小，抗热震稳定性高，抗酸渣的侵蚀性强等一系列优点，因而广泛用作冶金、有色、玻璃、陶瓷、电子等行业高温窑炉内衬。但是自然界中天然莫来石矿物很少，工业用莫来石主要靠人工合成。人工合成莫来石方法有溶胶-凝胶法、共同沉淀法、水解法和热分解法。这些方法合成的莫来石纯度高，主要用作精细陶瓷的原料生产电子陶瓷、高温陶瓷等。工业合成莫来石的方法主要有电熔法和烧结法。合成莫来石主要采用天然高铝矾土和高岭土或者工业氧化铝和粘土（高岭土和叶腊石）生产。工业合成莫来石纯度较低，且含有少量杂质，如Fe₂O₃、MgO、CaO、碱分等，因此只能用来生产耐火材料等。总的来讲，用溶胶-凝胶法等工艺合成莫来石，成本高，工艺复杂、反应时间长，产率很低。用天然高铝矾土和高岭土或者工业氧化铝和粘土合成莫来石，反应活性差，需在1800～1850℃高温下烧成，能耗高。此外铝矾土是一种有限的战略资源。因此利用固体废弃物粉煤灰制取代替铝矾土来生产莫来石就尤为重要。

专利CN1696075，一种利用高铝粉煤灰烧结合成莫来石的方法，孙俊民、赵旭东、曹慧芳、刘刚、王彦武、张恩民等人。该专利介绍了以电厂废弃物高铝粉煤灰为原料，经磁选除铁后加入少量高铝矾土进行配料和混合。然后将混合料粉碎、压制成型和干燥后，送入高温隧道窑内烧结合成系列莫来石产品。专利CN101531523中黄剑锋，李颖华，曹丽云等人介绍将粉煤灰漂珠放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质研磨后除铁；然后取除铁后的粉煤灰漂珠和工业纯氧化铝混合球磨后得混合料；将混合料放入氧化铝坩锅后置于硅碳棒电阻炉内，烧结后得样品；最后，将样品倒入物料搅拌器中搅拌即得莫来石。专利CN101775659中谭宏斌，郭从盛，傅明星公开了一种用粉煤灰制备莫来石晶须或片状氧化铝的工艺，将粉煤灰粉磨后，加入一种含铝或含硅的添加剂，再加入一种熔盐添加剂混合均匀。将混合物装入带盖的坩锅中，在设定温度下反应后，用热水洗去可溶的盐，再用氢氟酸溶液溶解试样中的杂质相，洗涤、干燥得到莫来石晶须或片状氧化铝。专利CN101643359中黄剑锋，曹丽云，李颖华，吴建鹏介绍了一种利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法，将粉煤灰和铝矾土原料分别放入球磨机中干磨后除铁；取经除铁处理后的粉煤灰和铝矾土分别放入氧化铝坩埚中，并将氧化铝坩埚置于硅碳棒电阻炉内加热，自然冷却后取出；将自然冷却后的粉煤灰和铝矾土搅拌均匀，并置于硅碳棒电阻炉内加热后自然冷却后取出，即得不同粒度和氧化铝含量的莫来石粉料。

通过总结发现：

1）上述专利都涉及到对粉煤灰的中的铝或者硅含量进行调整。如专利1和4涉及到在粉煤灰中添加铝矾土；专利2涉及到添加工业氧化铝；而专利3涉及含铝或硅的添加剂。造成铝资源的浪费。

2）上述专利都采用了高温煅烧的合成工艺，需要消耗大量的热量。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术中，莫来石生产过程要额外添加含铝添加剂，造成铝资源浪费的缺陷，提供一种不需要添加含铝添加剂，利用粉煤灰经过碱溶脱硅和深度除铁制备微晶莫来石粉体的工艺。

本发明具体给出了如下技术方案：一种利用粉煤灰制备微晶莫来石的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)以粉煤灰为原料；

(b)除铁：将原料与水以1:2—1:20的重量比混合；将上述浆料装入湿法除铁装置在磁场下除铁1—3次；

(c)脱硅：将除铁后的粉煤灰浆料与质量浓度15%～30%的氢氧化钠溶液按照灰碱质量比（粉煤灰/氢氧化钠）1:0.3～1:0.7混合，装入高压釜内进行脱硅；

(d)深度除铁：将上述过滤后的粉体与10—30%的盐酸/硫酸或硝酸按照液固比2:1—6:1混合，进行深度除铁；