利用煤矸石制造M47耐火材料的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术的方法，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。

Method of making M47 refractories from coal gangue

【技术实现步骤摘要】
利用煤矸石制造M47耐火材料的方法
本专利技术涉及耐火材料制备的
，特别地，涉及一种利用煤矸石制造M47耐火材料的方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。根据本专利技术的一个方面，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。进一步地，所述碳含量为2～5％的煤矸石的成分含量如下：以煅烧后的重量百分比计，SiO251.5～52.9％，Al2O340～45％，Fe2O3≤1％，TiO2≤1.6％，其它0.8～5％，烧失量16～20％。进一步地，所述高铝原料的Al2O3质量百分含量为55～70％。进一步地，所述轻烧高岭土为经过中温(930～970℃)处理的煅烧高岭土，Al2O3含量为40～45％，烧失量为2～4％，碳含量小于0.5％，粒度为1000～2000目，以上均为质量百分比。进一步地，所述超细煤矸石粉料的粒度为600～1000目，所述超细高铝粉料的粒度为300～600目。进一步地，步骤S3中，加入的水的质量为所述混合粉质量的17～22％。进一步地，所述在混合粉中加入水制成湿浆并陈化采用以下方法：使所述混合粉与水逐层平铺，平铺层数≥3，陈化时间为3天以上。进一步地，步骤S3中，所述预热的时间为3～5h，回转窑内煅烧时间为3～4h。进一步地，所述外加剂包括以质量百分比计为7～12％的紫木节，所述紫木节的粒度为800～1200目。进一步地，所述外加剂包括以质量百分比计为0.5～3％的蓝晶石粉。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的利用煤矸石制造M47耐火材料的方法所使用的煤矸石是山西、内蒙等地的煤矸石，其Al2O3含量在40～45％，烧失量(LOI)较大，一般高于16％，碳含量达到了2～5％，单独用其制备莫来石，铝含量无法达到M47的要求，且因其高碳含量，制备的莫来石气孔多且大，性能达不到使用要求，加入高铝原料用于调节原料中的Al2O3含量，合适的配比能够保证原料中Al2O3满足M47耐火材料的要求，原料中引入15～30％的轻烧高岭土，由于轻烧高岭土经过预烧，其中C含量很低，几乎为零，降低了原料的总烧失量和碳含量，且可以为煤矸石原矿中的C提供“逃逸”空间，就好像为C的移除开通了毛细通道，使得CO或CO2移除后，留下微观层面的均匀、细小的气孔；将原材料进行研磨得到超细粉料，增加原料的比表面积，增大C的暴露率，加速煅烧过程中C的完全移除；由于原材料煤矸石属于瘠性矿物，有机质含量低，可塑性差，本专利技术在原料中加入适量的外加剂调节可塑性，同时采用加水制成湿浆、陈化、真空挤泥的方式成型为泥条，提高物料致密性和稳定性，采用回转窑煅烧，不仅减少劳动强度，增大产品的产量，且烧成气氛容易调节，易于实现规模化、自动化流程生产，降低制造成本。本专利技术的利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，原料选择余地大，来源广泛，可以直接使用C含量不大于5％的煤矸石(煤系高岭土)，制造的M47耐火原料内部有微观的分布均匀的微气孔，可以降低M47耐火材料的体积密度，实现轻质化，同时又可以减少或避免M47耐火材料的表面缺陷，改善M47耐火材料的应用性能。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术实施例1制备的M47耐火材料的外观图片；图2是对比例1制备的M47耐火材料的外观图片。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。本实施例的利用煤矸石制造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％的高碳煤矸石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混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、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％；/nS2、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；/nS3、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。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，其特征在于，
所述碳含量为2～5％的煤矸石的成分含量如下：以煅烧后的重量百分比计，
SiO251.5～52.9％，Al2O340～45％，Fe2O3≤1％，TiO2≤1.6％，其它0.8～5％，烧失量16～20％。


3.根据权利要求2所述的利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，其特征在于，
所述高铝原料的Al2O3质量百分含量为55～70％。


4.根据权利要求3所述的利用煤矸石制造M47耐火材料的方法，其特征在于，
所述轻烧高岭土为经过中温(930～970℃)处理的煅烧高岭土...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽，冯建明，张智，陈建文，高永涛，冯英，王宇轩，刘松柏，
申请(专利权)人：内蒙古超牌建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15