一种刚玉-莫来石复合材料及制备方法技术

一种刚玉－莫来石复合材料及制备方法，属于耐火材料领域。特别涉及一种刚玉－莫来石复合材料。其特征在于合成刚玉－莫来石的主要原料是铝矾土和煤矸石，煤矸石的重量百分比含量为５～２５％，铝矾土的重量百分比含量为７５～９５％，铝矾土中Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］含量要求大于７５％。合成刚玉－莫来石的步骤为：原料用无水乙醇做介质，经过球磨６小时后在烘箱中保温１２小时，取出后机压成型，在１３５０℃～１４５０℃保温３～６个小时，空气气氛下进行合成。试验结果表明：合成的刚玉－莫来石复合材料非常纯，能显著提高材料的各方面性能。因为合成刚玉－莫来石的主要原料是铝矾土和煤矸石，原料丰富价格低廉，合成的刚玉－莫来石复合材料具有很高的附加值，所以是制备高温耐火材料的又一个新途径。

Corundum mullite composite material and preparation method thereof

The invention relates to corundum mullite composite material and a preparation method thereof, belonging to the refractory material field. The invention relates to corundum mullite composite material in particular. It is characterized in that the main raw material for the synthesis of corundum mullite is bauxite and coal gangue, coal gangue weight percentage is 5 ~ 25%, the weight percentage content of bauxite is 75 ~ 95%, bauxite in Al: 2 O: 3 were greater than 75%. The synthesis of corundum mullite steps: raw material with anhydrous ethanol as medium, after milling after 6 hours in the oven for 12 hours, after removing the pressure forming machine, at 1350 to 1450 DEG C holding for 3 to 6 hours, the atmosphere of synthesis. The results show that the synthesized corundum mullite composite is very pure and can remarkably improve all aspects of the properties of the material. Because the main raw material for the synthesis of corundum mullite is bauxite and coal gangue, abundant raw materials and low price, the synthesis of corundum mullite composite materials with high added value, so the system is one new way of preparing high temperature refractory materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料领域，特别涉及一种刚玉-莫来石复合材料。
技术介绍
由于莫来石具有良好的高温力学、高温热学性能，使合成莫来石制品具有较高的密度和纯度，较低的热传导系数和热膨胀系数，高温结构强度高，高温蠕变率低，抗热震性和化学侵蚀性强，熔点高等有点；而刚玉弹性好，熔点高，在高温下具有良好的耐磨、抗化学侵蚀性和体积稳定性，硬度大，耐火度高；另外莫来石晶体一般为柱状或者棱柱状，刚玉体一般为粒状，所以制备刚玉-莫来石复合材料将汇集刚玉晶体和莫来石晶体的双重优点，从而使这种材料在各方面都优于单相莫来石材料或刚玉材料。但是如果用纯原料来合成则严重提高了材料的生产成本，尤其是作为耐火材料。因此，采用天然原料无疑可以大幅度降低材料的生产成本。我国铝矾土储量极为丰富，产地从黄河以北的山西、河北和山东，穿过中部的河南和广西，直到西南的贵州和云南，目前出产铝矾土熟料的主要产地在山西、河南和贵州。铝矾土是由长石、云母等矿物风化而形成的，他的主要矿物类型是三水铝石、硬水铝石和勃姆石，此外由于形成的条件不同，还可能含有高岭石、石英、方解石等杂质。我国铝矾土中的水铝石-高岭石型(DK)和勃姆石-高岭石型(BK)应用最为广泛，DK型铝矾土熟料按Al2O3含量氛围特等、I等、IIA等、IIB等、III等，其主要化学成分见表1和表2表1各类BK型高铝矾土煅烧后化学成分(wt％) 表2各类DK型高铝矾土煅烧后化学成分(wt％) 煤矸石是在煤炭开采和洗选过程中产生的副产品，是我国排放量最大的工业废渣之一。煤矸石产量按原煤产量的15％计算，每年煤矸石至少增加1～2亿吨以上，历年堆存的煤矸石约20亿吨，占地近10万亩，且仍在不断增加，2000年就上升到了3.1亿吨，不仅占用大量的农田和土地，而且严重污染环境，如何治理和综合利用煤矸石也正在得到人们的重视。山西是产煤大省，所以同时也有大量的煤矸石堆积，其主要化学成分为SiO2含量在50％左右，Al2O3含量在20％左右，同时还含有少量的CaO、MgO、TiO2、Na2O、K2O和不同含量的C，其开发利用前景非常乐观。
技术实现思路
本专利技术目的目的在于结合我国现有资源的充分利用及促进固体废弃物资源化再生利用，选择了一种天然原料和固体废弃物来合成耐火材料制作刚玉-莫来石复合材料，不仅充分利用了现有资源，同时也减少了固体废弃物带来的污染，大大降低生产成本。一种刚玉-莫来石复合材料，其特征在于合成刚玉-莫来石的主要原料是铝矾土和煤矸石，煤矸石的重量百分比含量为5～25％，铝矾土的重量百分比含量为75～95％，铝矾土中Al2O3含量要求大于75％。最佳原料配比煤矸石的重量百分比含量为10～20％，铝矾土的重量百分比含量为80～90％。其制作方法为原料用无水乙醇做介质，经过球磨6小时后在烘箱中保温12小时，取出后机压成型，在1350℃～1450℃保温3～6个小时，空气气氛下进行合成。经试验，并利用XRD分析了复合材料的组成，试验结果表明合成的刚玉-莫来石复合材料非常纯，从SEM断口形貌分析可看出晶体形貌为典型的长柱状晶，相互交错状的密集生长，其长径比大约在8∶1甚至更大，晶粒横断面尺寸已接近纳米级，断裂方式为穿晶断裂，这能显著提高材料的各方面性能。因为合成刚玉-莫来石的主要原料是铝矾土和煤矸石，原料丰富价格低廉，合成的刚玉-莫来石复合材料具有很高的附加值，所以是制备高温耐火材料的又一个新途径。附图说明图1刚玉-莫来石复合材料合成工艺2刚玉-莫来石复合材料XRD图(10wt％煤矸石)图3刚玉-莫来石复合材料XRD图(20wt％煤矸石)图4刚玉-莫来石复合材料SEM图(10wt％煤矸石)图5刚玉-莫来石复合材料SEM图(20wt％煤矸石)具体实施例方式1.原料选取①铝矾土的化学分析结果 ②煤矸石的化学分析结果 2.原料合成原料配比分别为5、10、20wt.％煤矸石和95、90、80wt.％的铝矾土 3.合成步骤见图1从XRD图中标注中很清晰的看到在此试验条件下合成了非常纯的刚玉-莫来石复合材料。从SEM断口形貌分析可看出晶体形貌为典型的长柱状晶，相互交错状的密集生长，其长径比大约在8∶1甚至更大，晶粒横断面尺寸已接近纳米级，断裂方式为穿晶断裂，这能显著提高材料的各方面性能。权利要求1.一种刚玉-莫来石复合材料，其特征在于合成刚玉-莫来石的主要原料是铝矾土和煤矸石，煤矸石的重量百分比含量为5～25％，铝矾土的重量百分比含量为75～95％，铝矾土中Al2O3含量要求大于75％。2.如权利要求1所述的一种刚玉-莫来石复合材料，其特征在于合成刚玉-莫来石的原料配比煤矸石的重量百分比含量为10～20％，铝矾土的重量百分比含量为80～90％。3.如权利要求1或2所述的一种刚玉-莫来石复合材料，其特征在于合成刚玉-莫来石的步骤为原料用无水乙醇做介质，经过球磨6小时后在烘箱中保温12小时，取出后机压成型，在1350℃～1450℃保温3～6个小时，空气气氛下进行合成。全文摘要，属于耐火材料领域。特别涉及一种刚玉－莫来石复合材料。其特征在于合成刚玉－莫来石的主要原料是铝矾土和煤矸石，煤矸石的重量百分比含量为5～25％，铝矾土的重量百分比含量为75～95％，铝矾土中Al文档编号C04B35/14GK1821167SQ20061005716公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月13日 优先权日2006年3月13日专利技术者张梅, 王习东, 董鹏莉, 王海娟, 李华军, 张歪牛 申请人:北京科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刚玉－莫来石复合材料，其特征在于合成刚玉－莫来石的主要原料是铝矾土和煤矸石，煤矸石的重量百分比含量为５～２５％，铝矾土的重量百分比含量为７５～９５％，铝矾土中Ａｌ２Ｏ３含量要求大于７５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张梅，王习东，董鹏莉，王海娟，李华军，张歪牛，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]