一种利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法，其首先以硼泥和赤泥为主要原料，添加高硅组分，并进行一次烧结、均化、水淬工艺，获得介稳态水淬颗粒料；再将介稳态水淬颗粒料添加适量亚纳米晶核剂磨细后和前驱体母料颗粒加水混匀、挤出成型，进行二次烧结，制备了亚纳米硅晶石材料。本发明专利技术将硼泥和赤泥两种较难利用的大宗工业固废可协同作用的化学成分有机结合，利用硼泥中的硼元素有效抑制了赤泥的放射性，并制备了可用于建筑内外墙领域的亚纳米硅晶石材料。其工艺简单易行，材料成本低廉，为硼泥和赤泥资源综合利用开辟了新途径。开辟了新途径。开辟了新途径。

【技术实现步骤摘要】
一种利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法，属于工业固废资源化利用


技术介绍

[0002]赤泥是制铝工业提取Al2O3时排出的污染性废渣，每生产1吨氧化铝，一般平均附带产生1.0～2.0吨赤泥，而每年总的排放的赤泥高达数百万吨。赤泥中含碱含量高，且具有一定的放射性，利用困难。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，且尾矿库随时存在垮塌的安全隐患，环境污染严重。全世界每年产生的赤泥约7000万吨，现每年产生的赤泥为3000万吨以上。大量的赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。硼泥是生产硼砂、硼酸等产品产生的废渣，呈碱性，含氧化镁和氧化硼等组分，俗称"硼泥"。通常生产1吨硼砂约排放4～5吨硼泥，多年来仅丹东宽甸和凤城一带，硼泥的储量已经达到2000万吨以上。硼泥含碱量较高，无法直接作为水泥或混凝土的填料使用，所以硼泥的存放会占用大量土地，且会使存放的附近土壤发生碱化并引起硼的迁移，造成环境污染。如何能有效解决硼泥和赤泥造成的环境压力和污染问题，能使其资源化利用，是亟需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法。
[0005](二)技术方案
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0007]一种利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法，其包括如下步骤：
[0008]S1、以硼泥和赤泥为原料，添加高硅组分，进行研磨；
[0009]S2、将研磨后的原料进行一次烧结、均化、水淬工艺，获得介稳态水淬颗粒料；
[0010]S3、再将介稳态水淬颗粒料添加适量亚纳米晶核剂进行二次粉磨，再添加前驱体母料颗粒并加水混匀；
[0011]S4、将步骤S3混匀后的泥料挤出成型，制得亚纳米硅晶石坯体；
[0012]S5、将亚纳米硅晶石坯体干燥后，进行二次烧结，制备了亚纳米硅晶石材料。
[0013]如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，按重量份计，所述硼泥为10～30份，所述赤泥为20～30份，所述高硅组分为40～70份。
[0014]如上所述的方法，优选地，所述高硅组分为硅石、硅灰、石英石、石英岩尾矿中的一种或任几种的混合物。其中高硅组分是指二氧化硅的含量≥80％。
[0015]如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述研磨可采用立式磨；研磨混匀的时间
为2～5h，筛余量控制在10％以下。
[0016]如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述一次烧结的温度为1200～1400℃，均化的时间为60～120min。
[0017]如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述一次烧结、均化、水淬工艺采用电加热水淬窑。
[0018]如上所述的方法，优选地，在步骤S3中，所述晶核剂为100～200目的二氧化钛、氧化钴、氧化镍中的一种或任几种的混合，所述晶核剂的用量为介稳态水淬颗粒料重量的0.3～1％。
[0019]如上所述的方法，优选地，在步骤S3中，所述前驱体母料为陶板、劈开砖、紫砂制品废料或自制表面改性母料，所述前驱体母料的用量为介稳态水淬颗粒料重量的5～15％。
[0020]如上所述的方法，优选地，在步骤S3中，加水的用量为介稳态水淬颗粒料重量的15～22％。
[0021]如上所述的方法，优选地，在步骤S4中，所述挤出成型采用真空挤出机，压力为2Mpa。
[0022]如上所述的方法，优选地，在步骤S5中，所述二次烧结温度为900～1200℃，保温时间30～60min。
[0023](三)有益效果
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术提供的利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法，首先以硼泥和赤泥为主要原料，添加高硅组分，并进行一次烧结、均化、水淬工艺，获得介稳态水淬颗粒料。再将介稳态水淬颗粒料添加适量亚纳米晶核剂和前驱体母料颗粒混匀、挤出成型，进行二次烧结，制备了亚纳米硅晶石材料。本专利技术将硼泥和赤泥两种较难利用的大宗工业固废可协同作用的化学成分有机结合，利用硼泥中的硼元素有效抑制了赤泥的放射性，并制备了可用于建筑内外墙领域的亚纳米硅晶石材料。
[0026]本专利技术提供的利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法，操作简单易行，材料成本低廉，为硼泥和赤泥两个难处理的固废资源的综合利用，寻求到了一种新技术和新方法。获得的产品亚纳米硅晶石材料是装配式建筑市场短缺的新产品。亚纳米硅晶石材料抗压强度在6
‑
15MPa范围内可调，导热系数在0.065
‑
0.085W/m
·
K范围内可调，抗冲击性能达到10次以上(而国标是5次)。
附图说明
[0027]图1为本专利技术方法的流程图示意图。
具体实施方式
[0028]本专利技术的专利技术原理是基于C
‑
M
‑
A
‑
S四项系统相图设计最佳配料点，采用高硅组分调节低共熔点位置，再经过高温融熔和均化，使整体组分成为无定形态，在快速水淬后，组分能够有效保持原有的介稳态，二次烧结的过程中在晶核剂和前驱体母料的共同作用下，在前驱体母料的表面启动晶体生长过程。通过控制前驱体母料的成分和配方组分的成分，能够获得既定的晶体结构，大幅提高了材料的强度。
[0029]具体地：一种利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法，如图1所示，其包括如下步骤：
[0030]S1、按重量份计，以硼泥10～30份和赤泥20～30份为原料，添加高硅组分40～70份，进行配合混料，并采用研磨进行混匀；
[0031]S2、将混匀后的原料进行一次烧结、均化、水淬工艺，获得介稳态水淬颗粒料；
[0032]S3、再将介稳态水淬颗粒料添加适量亚纳米晶核剂进行二次粉磨，再添加前驱体母料颗粒并加水混匀
[0033]S4、将步骤S3混匀后的泥料挤出成型，制得亚纳米硅晶石坯体；
[0034]S5、将亚纳米硅晶石坯体干燥后，进行二次烧结，制备了亚纳米硅晶石材料。
[0035]优选地，在步骤S1中，高硅组分为硅石、硅灰、石英石、石英岩尾矿中的一种或几种；所述研磨可采用立式磨；把高硅组分粉磨至200目以下，研磨的时间为2～5h，筛余量控制在10％以下。
[0036]优选地，在步骤S2中，所述一次烧结的温度为1200～1400℃，均化的时间为60～120min，水淬工艺应保证颗粒粒径≤5mm。
[0037]优选地，在步骤S3中，晶核剂为100～200纳米的二氧化钛、氧化钴、氧化镍中的一种或几种，所述晶核剂的用量为介稳态水淬颗粒料重量的0.3～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用硼泥和赤泥制备高强度亚纳米硅晶石的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、以硼泥和赤泥为原料，添加高硅组分，进行研磨；S2、将研磨后的原料进行一次烧结、均化、水淬工艺，获得介稳态水淬颗粒料；S3、再将介稳态水淬颗粒料添加适量亚纳米晶核剂进行二次粉磨，再添加前驱体母料颗粒并加水混匀；S4、将步骤S3混匀后的泥料挤出成型，制得亚纳米硅晶石坯体；S5、将亚纳米硅晶石坯体干燥后，进行二次烧结，制备了亚纳米硅晶石材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，按重量份计，所述硼泥为10～30份，所述赤泥为20～30份，所述高硅组分为40～70份；所述高硅组分为硅石、硅灰、石英石、石英岩尾矿中的一种或几种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述研磨可采用立式磨；研磨混匀的时间为2～5h，筛余量控制在10％以下。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述一次烧结的温度为1200～1400℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明龙，杨合，李嘉昊，薛向欣，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：