一种高铝煤矸石合成焦宝石原料及制备方法技术

本发明专利技术公开一种高铝煤矸石合成焦宝石原料及制备方法，本发明专利技术以作为固废的煤矸石为原料，原料来源广，成本低，通过煅烧过程中少量助剂加入，解决了一般采用煤矸石直接煅烧制备焦宝石原料出现的体积密度低、吸水率高等问题。本发明专利技术制备煅烧焦宝熟料体积密度比一般工艺制备焦宝石熟料约提高10％以上，莫来石相占比提高10

【技术实现步骤摘要】
一种高铝煤矸石合成焦宝石原料及制备方法


[0001]本专利技术涉及高铝煤矸石加工领域，具体涉及一种高铝煤矸石合成焦宝石原料及制备方法。

技术介绍

[0002]焦宝石(硬质粘土熟料)具有体积密度大、理化指标稳定、耐火性能好等优点，尤其是煅烧后焦宝石更具有体积稳定、强度高、吸水率低等特性，是一种重要的陶瓷与耐火制品原料，应用前景十分广泛。由于自然界中天然焦宝石储量越来越少，采用人工合成焦宝石应用越来越广泛。最常见的人工合成焦宝石主要以粘土、铝矾土或高铝煤矸石等为原料，经过高温煅烧工艺合成，尤其高铝煤矸石中含有大量的硅、铝成分，杂质含量少，是煅烧焦宝石的一种重要原料。采用煤矸石高温煅烧工艺制备焦宝石具有原料来源广、成本低、原料性能稳定等特点。
[0003]现有的专利申请(202110576918.0)提出了一种以煤矸石为原料，经过破碎、均化、坯体成型，连续式隧道窑烧成制备焦宝石工艺，但并未对原料配比、产品性能进行描述。其具体提供了一种基于节能煤矸焦宝石制作方法，包括以下步骤：1)首先将煤矸石倒入到颚式破碎机将煤矸石破碎；2)研磨成粉；3)第一次加水搅拌；4)将步骤3)搅拌均匀的混合物倒入到陈化料仓中静止至少48h；5)第二次加水搅拌；6)强力搅拌机搅拌；7)将步骤6)得到的原料加入到针孔挤出机中进行挤出成带孔标准砖；8)将带孔标准砖进行码垛后干燥，等到干燥后放入到煅烧炉中进行煅烧成型，冷却；9)将制得的标准砖进行破碎成0.5
‑
8mm的颗粒状进行包装即可。本专利技术优点为：充分利用煤矸石自身的热量进行自燃煅烧，即节能又环保。
[0004]现有技术中，本身以煤矸石加工合成焦宝石的研究并不是很多，而且以煤矸石为原料制备合成焦宝石的工艺大多是以块状煤矸石为原料，采用间歇式窑炉(立窑、倒焰窑)高温煅烧而成。虽然通过提高煤矸石煅烧温度，同样可以获得煅烧合成焦宝石较高体积密度，但导致原料成本增高，同时温度愈高，导致煅烧合成原料中方石英相愈高，影响原料热稳定性能。而且这种合成工艺，受制于煤矸石颗粒的大小、体积密度、煤矸石中铝含量限制，以及窑炉内温度分布差异，通常获得煅烧焦宝石品质不高，产品质量稳定性难以得到保证。一般直接采用煤矸石制备的焦宝石原料中氧化铝含量相对较低(40％左右)，体积密度小、吸水率高(≧5％)，很难达到熟焦宝石原料性能。
[0005]因此，急需研究出一种以高铝煤矸石为原料制备焦宝石熟料及工艺方法。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种高铝煤矸石为原料经过高温煅烧工艺合成焦宝石熟料及制备方法，目标在于解决现有技术中焦宝石品质不高，氧化铝含量低、相结构优化缺失等问题。
[0007]本专利技术第一方面提供一种合成的焦宝石原料，其特征在于：所述焦宝石原料具有
氧化铝含量≧43％，体积密度≧2.52g/cm3，吸水率≦2％。
[0008]本专利技术第二方面提供一种高铝煤矸石合成焦宝石原料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]1)原料配料：采用高铝煤矸石为原料，预先破碎至100目以下，通过添加适量高铝原料及烧结助剂进行配料；
[0010]2)混合：上述配料进行混合，采用干法或湿法球磨至细度200目以下，磨细的粉料通过调节水含量，采用压制或挤出成型具有空心砖结构的坯体；
[0011]3)坯体成型、煅烧：上述成型坯体经干燥、以码砖方式，置于高温隧道窑或梭式窑内进行高温煅烧合成，煅烧温度1200
‑
1500℃。
[0012]4)破碎、分级：上述煅烧后的烧后坯体经过破碎、分级制成0.05
‑
10mm粉体颗粒。
[0013]在一些优选的实施例中，高铝煤矸石中氧化铝含量≧33％，氧化铁≦1.5％，烧失量≦20％。
[0014]在一些优选的实施例中，所用的高铝原料为铝矾土、工业氧化铝、氢氧化铝中一种或几种，。
[0015]在一些优选的实施例中，所用的烧结助剂包括钾长石、金红石、氧化镁、氧化锌、二氧化钛的一种或几种。
[0016]在一些优选的实施例中，煅烧温度1360
‑
1420℃。
[0017]在一些优选的实施例中，煅烧时间为20
‑
120min。
[0018]在一些优选的实施例中，所述焦宝石原料中，莫来石相占65％以上。
[0019]在一些优选的实施例中，配比中高铝煤矸石占比85
‑
95％，高铝原料占比3
‑‑
10％，烧结助剂0.5
‑
5％。
[0020]有益效果
[0021]相比现有技术，本专利技术具有如下的技术效果：
[0022]煤矸石作为煤炭开采过程中固废产物，部分地区煤矸石中含有较高的铝含量，采用高铝煤矸石为原料，通过添加适量的铝矾土、工业氧化铝及烧结促进剂，可以获得低成本高性能煅烧焦宝石原料。
[0023]本专利技术以作为固废的煤矸石为原料，原料来源广，成本低，通过煅烧过程中少量助剂加入，解决了一般采用煤矸石直接煅烧制备焦宝石原料出现的体积密度低、吸水率高等问题。本专利技术制备煅烧焦宝石熟料体积密度比一般工艺制备焦宝石熟料约提高10％以上，莫来石相提高10
‑
15％，方石英相明显降低，相同温度下吸水率降低，强度提高，制备焦宝石原料具有更高的耐热性和热稳定性能。
具体实施方式
[0024]在下文中更详细地描述了本专利技术以有助于对本专利技术的理解。
[0025]所属领域的技术人员将认识到：本专利技术所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本专利技术的其他化合物，且用于制备本专利技术的化合物的其它方法都被认为是在本专利技术的范围之内。例如，根据本专利技术那些非例证的化合物的合成可以成功地被所属领域的技术人员通过修饰方法完成，如适当的保护干扰基团，通过利用其他已知的试剂除了本专利技术所描述的，或将反应条件做一些常规的修改。另外，本专利技术所公开的反应或已知的反应条件也公认
地适用于本专利技术其他化合物的制备。
[0026]以高铝煤矸石为原料经过高温煅烧工艺合成焦宝石熟料及制备方法，具体制备工艺包括以下流程：原料配料、混合、坯体成型、高温煅烧、破碎、分级等工艺。
[0027]煤矸石及高铝煤矸石
[0028]本专利技术的煤矸石原料是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，原料的收集方法包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。最初得到煤矸石原料其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)以及一定量的碳和有机质。
[0029]含有高岭石结构的煤矸石又被称为煤系高岭土，煤系高岭土经高温煅烧后白度较高。由于具有高岭石结构，所以经常被用作制备焦宝石的原料。以煤矸石为原料制备合成焦宝石的工艺大多是以块状煤矸石为原料，采用间歇式窑炉(立窑、倒焰窑)高温煅烧而成。
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成的焦宝石原料，其特征在于：所述焦宝石原料具有氧化铝含量≧43％，体积密度≧2.52g/cm3，吸水率≦2％。2.一种高铝煤矸石合成如权利要求1所述的焦宝石原料的制备方法，包括如下步骤：1)原料配料：采用高铝煤矸石为原料，预先破碎至100目以下，通过添加适量高铝原料及烧结助剂进行配料；2)混合：上述配料进行混合，采用干法或湿法球磨至细度200目以下，磨细的粉料通过调节水含量，采用压制或挤出成型具有空心砖结构的坯体；3)坯体成型、煅烧：上述成型坯体经干燥、以码砖方式，置于高温隧道窑或梭式窑内进行高温煅烧合成，煅烧温度1200
‑
1500℃。4)破碎、分级：上述煅烧后的烧后坯体经过破碎、分级制成0.05
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【专利技术属性】
技术研发人员：薛友祥，吕宝伟，李鹏，任汝学，阎法强，陈学江，池国恒，周立斌，
申请(专利权)人：内蒙古先进陶瓷设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：