【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于莫来石制备领域，尤其是涉及一种稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法。
技术介绍
1、莫来石是由铝硅酸盐组成的，在高温下生成的矿物统称，莫来石矿被用来生产高温耐火原材料。天然的莫来石矿物很稀少，天然的莫来石晶体为细长的针状且呈放射簇状。莫来石是al2o3-sio2 ，密度：≥2.65g/cm3，莫氏硬度：6~7 耐火度： 1790°c时仍很稳定。通常使用的莫来石都是人工合成的，合成莫来石是一种很好的耐火材料，其具有膨胀均匀、热震稳定性好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、耐化学腐蚀性好等等优点。
2、目前所使用的莫来石通常用烧结法或者电熔法人工合成。合成莫来石的种类主要有天普通烧结莫来石、普通电熔莫来石、高纯电熔莫来石。
3、烧结法的工艺为烧结莫来石通常采用较好的天然铝矾土为原料，经精选工序，经1750℃以上高温回转窖烧结而成。烧结法按照原材料制备的方式又分为干法工艺与湿法工艺。干法工艺是将配料共同粉磨，经压球或压坯后用回转窑或隧道窑烧成；湿法工艺是将配合料加水磨成浆，再压滤脱水成为泥饼，真空挤泥成为泥段或泥坯再经烧成。合成莫来石对所用原材料的纯度要求很严格，少量杂质成分就会降低莫来石的含量。影响烧结法合成莫来石的主要工艺因素是原材料的纯度、细度和煅烧温度。
4、电熔法的工艺为电熔法是将配料放在电弧炉里，在电弧炉形成的高温中熔融，冷却析晶而成，采用原料配料时可不经过粉磨直接将块状原料破碎至小于2.0mm的颗粒，（比如铝矾土等材料）再与其他粉状原料在混合机里混合均匀。电熔莫来石与烧结
5、而想要制备高纯致密莫来石通常使用氧化铝、二氧化硅、高铝矾土等成本较高的矿物为原料，按照一定比例，进行极高温度下烧结，从而制备出较为高纯致密的莫来石材料。而此种方法成本较高，极大限制了致密莫来石的市场应用。
6、煤矸石是矿业固体废物的一种，是在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。是矿业固体废物的一种，包括洗煤厂的洗矸、煤炭生产中的手选矸、半煤巷和岩巷掘进中排出的煤和岩石以及和煤矸石一起堆放的煤系之外的白矸等的混合物。是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，具有低发热值。含碳20%～30%，有些含腐殖酸。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。故如何利用煤矸石是近年来的研究热点。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，包括如下步骤：将活化煤矸石、稀土复合物、铝源、球磨溶剂经球磨混料、烘干、破碎、成型、高温烧结后制得致密莫来石，其中，所述稀土复合物的制备方法如下：将第一金属氧化物和第二金属氧化物混合后，在高温下进行固相合成得到稀土复合物，反应温度为500℃-1200℃，反应时间为1-4h，升温速率为1-10℃/min，所述第一金属氧化物为氧化铝和/或氧化锆，所述第二金属氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化钇、氧化钐、氧化钕、氧化镝中两种或两种以上。
4、优选地，所述第一金属氧化物和第二金属氧化物的质量比为（1~5）：（1~5）。
5、优选地，所述的活化煤矸石、稀土复合物、铝源质量比为（1~3）：（0.1~0.5）：（0.5~2）。
6、优选地，所述活化煤矸石的制备方法如下：将煤矸石原料经过高能活化或者高温活化得到活化煤矸石，所述高能活化的转速为300-800rad/min，时间为4-8h，所述高温活化的温度为600℃-800℃，时间为2-4h。
7、优选地，所述的铝源为氧化铝、氢氧化铝、高铝矾土中的一种或几种。铝源的作用是补充煤矸石中的铝元素，保证莫来石的完全合成。
8、优选地，所述的球磨溶剂为水或乙醇。
9、优选地，所述球磨混料为湿法球磨或干法球磨中的一种；球磨转速为150rad/min-450rad/min，球磨时间为1h-24h。
10、优选地，所述烘干温度为80℃-120℃，烘干时间为2 h-24 h。
11、优选地，所述高温烧结的烧结温度为1250℃-1650℃，烧结时间为1 h-6 h，升温速率为1℃/min-10℃/min。
12、优选地，所述高温烧结过程中添加粘结剂，所述粘结剂为水、铝酸钙水泥、硅酸钙水泥、硅溶胶、pva、pvb、pvp中的一种或几种。
13、本专利技术采用固体废弃物煤矸石为主要原料，同时，煤矸石由于为固体废弃物，故而其成本极低。首先对原料煤矸石进行活化，通过活化使煤矸石形成更多的不定型二氧化硅和不定型氧化铝，从而可以更好的促进莫来石的合成反应。稀土复合物为将氧化铝、氧化锆中的一种和氧化铈、氧化镧、氧化钇、氧化钐、氧化钕、氧化镝中的两种，在高温下进行固相合成为稀土复合化合物，采用稀土复合化合物的优点为通过不同的稀土与硅、铝、氧可以更好更快的形成低熔点固溶体，低熔点固溶体在高温下呈液态，而金属离子在液态中可以更为有效和快速的进行扩散，而且不同的稀土形成的低熔点固溶体的熔点有所差异，因此可以通过相同温度下更好的控制铝离子、硅离子、氧离子的扩散速率，即避免了反应过快导致莫来石过烧，气孔率较高，也避免了低温下莫来石反应不完全的情况，从而更好的控制莫来石反应速率，使得反应更为完全、可控，同时使莫来石可以在更低的温度下形成。而铝离子、锆离子进入莫来石晶格内，替换原来的硅离子、铝离子，从而是晶格更为稳定，使致密度更高，同时锆离子和铝离子也会同氧离子、硅离子等形成复合氧化物，进一步提高了莫来石的形成致密度。进而在较低的温度下即可制备出低成本、环保、低碳的高纯致密莫来石。
14、相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
15、本专利技术所制备的莫来石成本低廉，相较电熔莫来石成本降低50%左右，相较于添加氧化稀土的烧结莫来石，添加锆酸镧铈和铝酸铈钇的烧结莫来石致密度更高，孔隙率最低可至0.96%，体积密度最高可达到3.05g/cm³，莫来石含量超过90%。
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1.一种稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：包括如下步骤：将活化煤矸石、稀土复合物、铝源、球磨溶剂经球磨混料、烘干、破碎、成型、高温烧结后制得致密莫来石，其中，所述稀土复合物的制备方法如下：将第一金属氧化物和第二金属氧化物混合后，在高温下进行固相合成得到稀土复合物，反应温度为500℃-1200℃，反应时间为1-4h，升温速率为1-10℃/min，所述第一金属氧化物为氧化铝和/或氧化锆，所述第二金属氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化钇、氧化钐、氧化钕、氧化镝中两种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述第一金属氧化物和第二金属氧化物的质量比为（1~5）：（1~5）。
3.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述的活化煤矸石、稀土复合物、铝源质量比为（1~3）：（0.1~0.5）：（0.5~2）。
4.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述活化煤矸石的制备方法如下：将煤矸石原料经过高能活化或者高温活化得到活化煤矸石，所述高能活化
5.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述的铝源为氧化铝、氢氧化铝、高铝矾土中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述的球磨溶剂为水或乙醇。
7.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述球磨混料为湿法球磨或干法球磨中的一种；球磨转速为150rad/min-450rad/min，球磨时间为1h-24h。
8.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述烘干温度为80℃-120℃，烘干时间为2 h-24 h。
9.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述高温烧结的烧结温度为1250℃-1650℃，烧结时间为1 h-6 h，升温速率为1℃/min-10℃/min。
10.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述高温烧结过程中添加粘结剂，所述粘结剂为水、铝酸钙水泥、硅酸钙水泥、硅溶胶、PVA、PVB、PVP中的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：包括如下步骤：将活化煤矸石、稀土复合物、铝源、球磨溶剂经球磨混料、烘干、破碎、成型、高温烧结后制得致密莫来石，其中，所述稀土复合物的制备方法如下：将第一金属氧化物和第二金属氧化物混合后，在高温下进行固相合成得到稀土复合物，反应温度为500℃-1200℃，反应时间为1-4h，升温速率为1-10℃/min，所述第一金属氧化物为氧化铝和/或氧化锆，所述第二金属氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化钇、氧化钐、氧化钕、氧化镝中两种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述第一金属氧化物和第二金属氧化物的质量比为（1~5）：（1~5）。
3.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述的活化煤矸石、稀土复合物、铝源质量比为（1~3）：（0.1~0.5）：（0.5~2）。
4.根据权利要求1所述的稀土改性煤矸石制备致密莫来石的方法，其特征在于：所述活化煤矸石的制备方法如下：将煤矸石原料经过高能活化或者高温活化得到活化煤矸石，所述高能活化的转速为300-800rad/min，时间为4-8h，所述高温...
【专利技术属性】
技术研发人员：高淞，李天明，张瑞森，吴秉政，王小云，赵长玉，李璐，
申请(专利权)人：天津包钢稀土研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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