[发明专利]利用电熔α-β氧化铝砖的除尘灰和铝-空气电池废电解液浆料制备莫来石晶须的方法

说明书

本发明公开了固废利用技术领域的利用电熔α‑β氧化铝砖的除尘灰和铝‑空气电池废电解液浆料制备莫来石晶须的方法，包括以下步骤：(1)将废浆料进行酸解，加热浓缩、冷却结晶，过滤后得到滤固；(2)将滤固用乙醇多次洗涤后低温干燥，得到硫酸铝钾；(3)将硫酸铝钾和除尘灰混合向混合料中加入熔盐介质，混合均匀后研磨至粉体，随后放入电阻炉中，得到煅烧料；(4)煅烧料用蒸馏水反复洗涤，过滤后烘干，得到莫来石粉体；本发明与其他传统的莫来石的合成方法相比，采用熔盐法制备晶体的制备过程相对简单，所用到的主要原料均为废弃物，极大的节约了原料成本，有效地实现了对电熔α‑β氧化铝砖的除尘灰和铝‑空气电池废电解液浆料的再利用。

技术领域

本发明涉及固废利用技术领域，具体为利用电熔α-β氧化铝砖的除尘灰和铝-空气电池废电解液浆料制备莫来石晶须的方法。

背景技术

除尘灰是工业企业在生产过程中产生的细小的颗粒状的废弃物，经除尘设备处理收集可得。烧结电熔α-β氧化铝砖的除尘灰的主要成分为SiO₂和Al₂O₃，其含量分别为54.95％和19.07％，可提供合成莫来石所需要的原料，有效地避免了资源浪费，因此而具有极大的意义。铝-空气电池是一种以铝为阳极活性物质，以空气中的氧气为阴极活性物质的一类特殊燃料电池。在开发新清洁能源的背景下，铝-空气电池作为一种高能、绿色的新能源，拥有广阔的应用前景。但其在放电过程中，铝合金阳极在电解液中放电后形成大量以铝酸钾或铝酸钠为主要成分的碱性废弃电解液。随着铝-空气电池应用范围和使用量的不断扩大，废弃电解液的回收再利用成为了该领域迫在眉睫的问题。铝-空气电池废电解液浆料，其固含率约为41.513％，其中KAlO₂含量波动范围在23.26％左右。

莫来石(Mullite)是一种性能优良的高温结构陶瓷材料，不仅具有较低的热膨胀系数和导热系数，卓越的的高温抗蠕变性，且在高温时能保持稳定的化学性能以及较高的强度。莫来石晶须的各项性能都优于一般的常用材料，是复合材料中很好的增韧补强剂。莫来石晶须因其具有稳定性能极好、高温强度较大、高温蠕变小等优异的性能，能作为金属基、陶瓷基、树脂基等复合材料的增韧补强剂。采用熔盐法制得的晶体具有纯度高、分散性好、表面光滑、尺寸均匀等优点，为晶须作为复合材料的增韧补强相提供了很好的研究方向，同时也为高性能材料开辟了一条新的制备途径。

发明专利(201510830134.0)研究了以铝-空气电池放电产物清洗至中性为铝源，添加硫酸后再添加硫酸铵后经溶解、蒸发、煅烧和添加有机分散剂(聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯醚等)等方法制备出了纯度较高且粒径均匀的纳米氧化铝，实现了废物再利用。发明专利(201910994475.X)涉及一种以铝-空气电池产生的废电解液浆料制备纳米镁铝尖晶石的方法，该方法制备过程简单、环保、节能，制备得到的纳米镁铝尖晶石的粒径分布均匀，实现了对铝-空气电池废电解液的资源再利用。发明专利(201710031634.7)中提到以煤矸石和结晶十二水硫酸铝钾为原料，采用熔盐法于750-950℃下制得莫来石粉体，现有技术中，除尘灰和废浆料不能得到很好的处理，造成资源的浪费，也尚无利用除尘灰和废浆料制备出莫来石的相关报道。

因此提出利用电熔α-β氧化铝砖的除尘灰和铝-空气电池废电解液浆料制备莫来石晶须的方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供利用电熔α-β氧化铝砖的除尘灰和铝-空气电池废电解液浆料制备莫来石晶须的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下方案予以实现：利用电熔α-β氧化铝砖的除尘灰和铝-空气电池废电解液浆料制备莫来石晶须的方法，具体包括以下步骤：

(1)将废浆料用浓硫酸在60℃水浴加热搅拌的条件下进行酸解，待反应完成后，加热浓缩、冷却结晶，过滤后得到滤固；

(2)将滤固用乙醇多次洗涤后低温干燥，然后在280-320℃下保温2-4h脱去结晶水和吸附水，得到硫酸铝钾；