[发明专利]利用煤矸石制造M47耐火材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，包括以下步骤：S1、准备原材料，以质量百分比计，原材料包括碳含量2～5％的煤矸石30～55％、高铝原料20～40％、轻烧高岭土15～30％和外加剂1～15％；S2、将原料分别进行研磨得到超细粉料；S3、将各超细粉料原料进行混拌形成均匀的混合粉，在混合粉中加入水制成湿浆并陈化以使混合粉与水充分浸润，然后真空挤泥制成条状，干燥后，经过750～950℃预热，进入回转窑在氧化气氛下煅烧，煅烧温度为1500～1600℃，得到M47耐火材料。本发明的方法，可以直接使用C含量不大于5％的煤矸石，制造的M47耐火原料内部有分布均匀的微气孔，可以降低M47耐火材料的体积密度，同时又可以改善M47耐火材料的应用性能。

技术领域

本发明涉及耐火材料制备的技术领域，特别地，涉及一种利用煤矸石制造M47耐火材料的方法。

背景技术

莫来石是一种优质的耐火材料，为铝硅酸盐矿物，是Al₂O₃-SiO₂系中唯一稳定的化合物。莫来石具有热膨胀系数低(20～200℃，4×10^-6K^-1)，抗热震性好、抗化学腐蚀、抗蠕变、荷重软化温度高、体积稳定性好、电绝缘线强等性质，是理想的高级耐火材料，被广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气、水泥等工业上。

M47是Al₂O₃含量在46～49％的莫来石，炼钢高炉的背火面、热风炉、水泥窑等冷却带都需要用到M47耐火材料原料，目前M47耐火材料的制备方法常用的有：第一种：利用低品位的铝矾土原料，直接放到非环保型小竖窑中烧制，因为随着我国铝矾土资源的大量开采，Al₂O₃含量在46～49％之间的高品位铝矾土日渐枯竭，且杂质含量高，无法产出高品质的耐火材料产品，加之用于煅烧的竖窑，规格小，投料/出料均为人工操作，操作环境恶劣，不环保，产量很低。第二种：利用特定区域(如山东淄博、河南宝丰)高岭土原料，经过环保型的竖窑进行煅烧，该种方法制得的耐火材料品位较优，但是由于该类高岭土的原料来源稀少，产量低。

煤矸石是夹在煤层中的岩石，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，煤炭开采过程中，同时产出大量煤矸石。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成为关键。

近年来，利用煤矸石作为原料制备莫来石的工艺也越来越多，其以煤矸石外加氧化铝粉为原料，在高温下煅烧，利用煤矸石本身的碳在烧失过程中造孔，得到轻质莫来石骨料，这种方法虽然利用了一部分煤矸石，但其对煤矸石的品质也有一定的要求，对于碳含量较高的煤矸石则无法利用，煤矸石中碳含量过高，不仅影响M47耐火材料制品的白度，还会严重制约M47耐火材料的性能，后期使用过程中，碳逐渐移除，轻者会增大耐火制品的气孔率，重者会在耐火制品的表面产生严重缺陷。基于这一原因，我国很多地区如山西、内蒙的大部分煤矸石无法直接用来制备莫来石耐火材料制品。

发明内容

本发明提供了一种利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，以解决碳含量高的煤矸石不能直接用于制备M47耐火材料的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，包括以下步骤：

S1、准备原材料，以质量百分比计，原材料包括碳含量为2～5％的煤矸石30～55％、高铝原料20～40％、轻烧高岭土15～30％和外加剂1～15％；

S2、将碳含量为2～5％的煤矸石和高铝原料分别进行研磨得到超细煤矸石粉料和超细高铝粉料；

S3、将超细煤矸石粉料、超细高铝粉料、轻烧高岭土和外加剂进行混拌形成均匀的混合粉，在混合粉中加入水制成湿浆并陈化以使所述混合粉与水充分浸润，然后真空挤泥制成条状，干燥后，经过750～950℃预热，进入回转窑在氧化气氛下煅烧，煅烧温度为1500～1600℃，得到M47耐火材料。