一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法技术

本发提供的是一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石（FeAl2O4）的方法，属于耐火材料制备技术领域。一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，其特征在于采用以下步骤：（1）把硝酸铝、硝酸铁、尿素、甘氨酸溶解到蒸馏水中配制成溶液；将含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分钟，然后取出并拧出多余的水分，并在50℃下干燥10小时；（2）把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窑内，快速加热升温到400-600℃，然后在弱还原性气氛下加热升温到1300-1500℃并保温5-8小时。本发明专利技术工艺、设备简单、成本低、易于操作、可连续、规模化合成高纯度亚铁铝尖晶石。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本发提供的是一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石（FeAl2O4）的方法，属于耐火材料制备
。，其特征在于采用以下步骤：（1）把硝酸铝、硝酸铁、尿素、甘氨酸溶解到蒸馏水中配制成溶液；将含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分钟，然后取出并拧出多余的水分，并在50℃下干燥10小时；（2）把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窑内，快速加热升温到400-600℃，然后在弱还原性气氛下加热升温到1300-1500℃并保温5-8小时。本专利技术工艺、设备简单、成本低、易于操作、可连续、规模化合成高纯度亚铁铝尖晶石。【专利说明】
本发提供的是一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石(FeAl204)的方法，属于耐火材料制备
。
技术介绍
目前，我国水泥窑炉烧成带所用的耐火材料一般是镁铬砖。由于镁铬砖中含有较多的三价铬(Cr3+)，而三价铬在高温下很容易转变为严重污染环境、危害人类健康的六价铬(Cr6+)，所以，生产镁铬砖的替代产品，降低水泥中的铬含量，甚至使水泥中不含铬，是急需解决的一个问题。其中，镁铁铝尖晶石砖是一种非常有潜力的铬镁砖的替代产品，具有导热系数低、耐火保温、绿色环保等优点。镁铁铝尖晶石砖的重要原料之一是亚铁铝尖晶石，但亚铁铝尖晶石在自然界中的含量极少，只能依靠人工合成的方法制备。如CN201210051106 “一种制备铁铝尖晶石的方法”专利申请中用铝盐、铁盐、碱性溶液制备了沉淀物，然后加入石墨粉等在中性气氛下于1100-1700 °C烧结6小时后可制备出铁铝尖晶石；如CN201010104503 “合成亚铁铝尖晶石的方法”专利申请利用Fe203含铁化合物、铁粉和A1203等含铝化合物为原料，外加结合剂，在氮气气氛下合成了亚铁铝尖晶石。 国内外合成亚铁铝尖晶石的主要方法是电熔法和烧结法。电熔法是把原料完全熔融而合成亚铁铝尖晶石，所以能耗高、成本高，且这种技术基本被奥镁公司(RHI)所垄断。烧结法是国内较常用的一种合成亚铁铝尖晶石的方法，其关键技术在于使铁离子在高温度下以二价铁(Fe2+)的形式存在。国内外一般采用氮气保护气氛和(或)埋碳的方法使二价铁(Fe2+)在高温下稳定存在。但是，使用氮气保护气氛，不利于连续规模化生产；如果采用埋碳的方法，由于碳的大量存在，很容易导致氧化铁或氧化亚铁在高温下被还原为单质铁，使得合成的亚铁铝尖晶石纯度降低。 另一方面，随着我国经济的发展和人口数量的增多，纺织品的消耗量迅速增加，大量废旧纺织品被作为垃圾掩埋、焚烧、既造成了资源的浪费，也造成了环境污染。因此，开发对废旧纺织品的有效利用技术，既能产生经济效益，还具有巨大的社会效益。本专利技术提供的是一种以含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法。该方法可采用新的含棉布料，但更具有意义是也可直接采用洗涤干净的废旧含棉布料，也可采用再生的含棉布料。因此，本专利技术提供的用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，除了具有良好的经济前景外，还具有巨大的社会效益。 本专利技术提供。该方法具有亚铁铝尖晶石纯度高、工艺、设备简单、成本低、易于操作、可连续规模化生产等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺、设备简单、成本低、易于操作、可连续、规模化合成高纯度亚铁铝尖晶石(FeAl204)的方法，其技术方案为: ，其特征在于采用以下步骤:(1)把硝酸铝、硝酸铁、尿素、甘氨酸溶解到蒸馏水中配制成溶液；将含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分钟，然后取出并拧出多余的水分，并在50°C下干燥10小时；(2)把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窑内，快速加热升温到400-600 V，然后在弱还原性气氛下加热升温到1300-1500 °C并保温5-8小时。 所述的，其特征在于步骤(1)所述中的溶液中，硝酸铝、硝酸铁、尿素、甘氨酸的浓度比是2:1:5:0.6，其中硝酸铝的浓度在1.0?2.0 mol/L的范围内。 所述的，其特征在于步骤(1)中的含棉布料是指布料中的棉含量不低于90 wt%，其他成分为涤纶、氨纶、羊毛中的一种或几种。 所述的，其特征在于步骤(1)中的含棉布料不仅包括新含棉布料，也可以包括废旧含棉布料和再生含棉布料。 所述的，其特征在于步骤(2)中的快速加热升温是指升温速度为20-50 V /min。 所述的，其特征在于步骤(2)中的弱还原气氛指的是气氛中02的体积分数是0.3^0.6%，C0的体积分数是f 2.5%。 本专利技术的工作原理:硝酸铝、硝酸铁、尿素、甘氨酸的混合物在快速加热到400-600°C时，它们之间会发生剧烈的氧化还原反应。氧化还原反应发出大量的热量，在极短的时间内能使含棉布料达到很高温度，故含棉布料会被快速炭化。这样，氧化还原反应生成的氧化铝、氧化铁或氧化亚铁就会镶嵌到布料的炭化产物中。由于在隧道窑内，可以较容易地把气氛控制为弱还原性气氛，且本专利技术所涉及到的这种弱还原气氛的形成既取决于燃料和空气比，还取决于布料的炭化产物。在这种弱还原性气氛下，铁在高温下就会以二价铁的形式存在，既不会被氧化为三价铁，也不会被还原为单质铁。因此，本专利技术能合成纯度高于95wt%的亚铁铝尖晶石。 本专利技术与现有技术相比，具有如下优点:1.本专利技术所提供的，具有工艺、设备简单，操作安全，成本低、利用隧道窑可连续化合成等优点；2.本专利技术所提供的，无需把铁或铁的化合物埋到石墨或碳粉下，而是通过化学反应把生成的铁的化合物镶嵌到布料的碳化产物中，避免了因埋碳而造成局部的强还原气氛，从而避免了高温下二价铁被还原成单质铁。由于处于弱还原性气氛下，三价铁在高温下易被还原为二价铁。因此，本专利技术合成高纯度的亚铁招尖晶石；3.本专利技术所提供的，无需在隧道窑内注入氮气进行气氛保护；4.本专利技术所提供的中，可选用洗涤干净的废旧含棉布料或再生含棉布料，实现废旧布料的回收利用，具有巨大的经济前景和社会效益。 【具体实施方式】 实施例1把硝酸铝、硝酸铁、尿素和甘氨酸溶解到蒸馏水中配制成溶液，控制硝酸铝、硝酸铁、尿素和甘氨酸的浓度分别1.0 mol/L、0.5 mol/L、2.5 mol/L、0.3 mol/L。将废旧含棉布料(棉含量90wt%，涤纶5 wt%，氨纶5 wt%)放入到溶液中浸泡10分钟，取出并拧出多余的水分。在50°C下干燥10小时后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窑内，用20 V /min的速度加热到400 °C，然后在弱还原气氛下(气氛中02体积分数0.5 %，C0的体积分数2.0 %)加热升温到1300 °C并保温8小时烧结；冷却后即可制备出亚铁铝尖晶石。经过XRD检测，合成产物中亚铁铝尖晶石的含量约为96 wt%0 实施例2把硝酸铝、硝酸铁、尿素和甘氨酸溶解到蒸馏水中配制成溶液，控制硝酸铝、硝酸铁、尿素和甘氨酸的浓度分别2.0 mol/L、1.0 mol/L、5.0 mol/L、0.6 mol/L。将新的含棉布料(棉含量90wt%，羊毛10 wt%)放入到溶液中浸泡10分钟，取出并拧出多余的水分。在50°C下干燥10小时后，把所述的浸泡、干燥后的布料置于隧道窑内，用30 °C/min的速度加热到500 °C，然后在弱还原性气氛(气氛中02体积分数0.4 %，C0的体积分数1.5 %)下加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用含棉布料辅助合成亚铁铝尖晶石的方法，其特征在于采用以下步骤：（1）把硝酸铝、硝酸铁、尿素、甘氨酸溶解到蒸馏水中配制成溶液；将含棉布料浸到上述溶液中浸泡10分钟，然后取出并拧出多余的水分，并在50℃下干燥10小时；（2）把所述的浸泡、干燥后的布料放入隧道窑内，快速加热升温到400‑600℃，然后在弱还原性气氛下加热升温到1300‑1500 ℃并保温5‑8小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白佳海，唐钰栋，刘俊成，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37