一种莫来石耐火材料的合成方法，涉及一种耐火材料。提供一种工艺过程简单，成本低廉，合成的莫来石耐火材料性能优异、纯度较高的莫来石耐火材料的合成方法。将铝厂污泥和叶腊石分别送入球磨机中干磨；在干磨后的铝厂污泥和叶腊石混合物中，加入ＢａＦ２或Ｎａ２ＳｉＦ６，然后加水湿磨，得铝厂污泥和叶腊石混合浆料；将铝厂污泥和叶腊石混合浆料，用喷雾器喷入造粒塔进行雾化、干燥，得到铝厂污泥－叶腊石团粒；将铝厂污泥－叶腊石团粒送到液压成型机中成型，得铝厂污泥－叶腊石坯体；将铝厂污泥－叶腊石坯体烘干，以减少烧成收缩，防止试样开裂；将烘干后的铝厂污泥－叶腊石坯体烧结，烧结后冷却至室温，得莫来石耐火材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种耐火材料，尤其是涉及两种添加矿化剂低温合成高纯莫来石耐火 材料的方法。
技术介绍
莫来石为铝硅酸盐矿物，具有耐火度高，抗热震、抗化学侵蚀、抗蠕变性能好，荷重 软化温度高，体积稳定性好，电绝缘性强等优点，是理想的高级耐火材料，被广泛应用于耐 火工业、电子、光学、高温结构和工程材料等领域。莫来石的合成温度高，能耗也高，常规合 成莫来石的温度在1600°C以上。如何在合成高纯度莫来石的前提下，降低合成温度，从而降 低能耗及生产成本，拓宽莫来石的应用范围，已成为当今科研工作者关注的热点。莫来石的形成过程与起始原料和制备工艺密切相关，受颗粒大小、比例、晶体形态 和杂质等因素的影响。为了降低莫来石的合成温度，国内外学者主要采用如下两条途径一 是采用湿化学方法，主要是溶胶凝胶法来制备颗粒尺寸更小，反应活性及混合性更好的莫 来石先驱体，以实现莫来石的低温合成。二是通过添加烧结助剂来实现莫来石的低温合成。 有些烧结助剂本身熔点相对较低(如Na2SiF6)，在较低温度下产生液相，从而有利于Al2O3 与SiO2之间的固相反应，促进莫来石的合成。有些烧结助剂可进入Al2O3的晶相形成固溶 体(如BaF2)，结果使原料中的Al2O3形成填隙离子和Al3+的空位，并使Al2O3中填隙扩散和 原位扩散的速度加快，即反应物界面扩散速度加大，使形成莫来石的反应速度加快。虽然采用溶胶凝胶法能较大程度地降低莫来石的合成温度，但是工艺参数不易控 制，生产周期长，难以达到规模化生产的要求。因此，通常采用传统的固相反应合成方法，加 入烧结助剂来低温制备莫来石。国内外许多学者对此进行了相关研究，并取得了不少的成^ ο朱新文等(朱新文，江东亮，谭寿洪.低温固相反应合成莫来石的研究[J].中国 粉体技术，2000，10 (6) 118-121)以α-Al2O3和硅灰石为起始原料，通过固相反应合成莫来 石，探讨了 MgF2、CaF2、V205等外加剂和工艺条件对莫来石合成的影响。试验结果表明，添加 熔点低的MgF2和V2O5，在1350°C煅烧6h的条件下实现了莫来石的低温合成，表明液相的存 在有利于莫来石晶相的形成，但可促使莫来石晶粒的异常长大。刘从华等在高岭土中引入 5%的V2O5，在700°C左右的观察到有莫来石相生成(刘从华，邓又全，黄佺等.莫来 石的低温合成与结构研究.高等学校化学学报，2003，24 (4) :698-702)。L.B.Kong 等(Kong LB, ChenYZ, Zhang T S, et al. Effect of alkaline-earth oxides on phase formation and morphology development of mullite ceramics[J] Ceramics International, 2004, 30 :1319-1323)研究了碱土金属氧化物(MgO、CaO, SrO, BaO)对莫来石的形成和结构的影响。以高纯SiO2和Al2O3为原料，以碱土金属氧化物为添 加剂，经过球磨、高能球磨、成型后，在不同温度下煅烧，然后分析烧后试样的相组成和显微 结构。结果发现1200°C烧后，添加MgO的试样已完成莫来石化反应，添加CaO和SrO的试 样中莫来石也已成为主晶相，添加BaO的试样中莫来石依然很少；添加MgO的试样的莫来石3化温度与不加添加剂但经高能球磨的试样的莫来石化温度相近；添加BaO的试样的莫来石 化温度与未加添加剂且未经球磨的试样的莫来石化温度接近；经1400°C烧成后，添加MgO 的试样几乎未发生致密化，莫来石晶体为针柱状，其余3个试样的线收缩较大，结构致密， 得到的是各向同性生长的粒状莫来石。杨中正(杨中正.添加剂CeO2和MgO对矾土基莫来石均质料烧结性能的影响[J] 中国非金属矿工业导刊，2006，56 (4) :35-38)研究了加入添加剂CeO2和MgO对矾土基莫来 石均质料烧结性能的影响，测定了烧结试样的相组成和荷重软化温度，并观察其显微结构。 结果表明，复合加入添加剂Ce02/Mg0比单独加入CeO2或MgO促进烧结的效果要好。加入 Ce02/Mg0比例为1 1，加入量为0.75%时，可使Al2O3含量为68% 72%和58% 62% 的试样烧结温度从1700°C和1650°C降至1600°C，而且体积密度也从2. 75g/cm3和2. 66g/ cm3分别提高至2.81g/cm3和2. 74g/cm3以上；同时保持均质料较高的高温强度，其原因是发 育良好的棱柱状莫来石构成交错连锁的网络结构。杜晶等(杜晶，薛群虎，周永生等.高纯煤系高岭土合成莫来石研究.非金属矿， 2006,9(1) :32 34)研究了利用煤系轻烧高岭土与工业氧化铝粉合成高纯莫来石。在氧 化气氛下采用1380°C和1580°C二步煅烧工艺并加入添加剂ZnO、滑石和锆英砂的方法来合 成低成本高纯度莫来石。试验合成的莫来石相含量为97%，其体积密度为2. 89g/cm3。吴仁平等(吴仁平，于岩，阮玉忠.矿化剂对铝厂污泥和硅微粉合成莫来石的影响 [J].硅酸盐学报，2007，35 (8) : 1092-1096)利用铝型材厂工业污泥和铁合金厂硅微粉为主 要原料，以氟化钡(BaF2)和二氧化钛(TiO2)分别作为矿化剂，在1450°C下烧结5h合成莫 来石。实验结果表明合成样品中莫来石以固溶体形式存在。当BaFj^加量为2.5%时，莫 来石固溶体的含量达95%，其晶相呈粒状和柱状。TiO2最佳添加量为1.0%，莫来石固溶体 最高含量可达96%，其晶相呈细小的针状。上述关于添加烧结助剂低温合成莫来石的研究，还只是停留在实验室水平。这是 因为大部分研究应用于实际生产过程中，都会面临诸多问题，比如生产成本高，企业没有利 润空间；产品的竞争力不如其他同类产品，市场需求量少等。因此，需要探索低成本的原料、 效果优异的烧结助剂及最佳的生产工艺，开发适合于产业化的莫来石耐火材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺过程简单，成本低廉，合成的莫来石耐火材料性 能优异、纯度较高的莫来石耐火材料的合成方法。本专利技术包括以下步骤1)将铝厂污泥和叶腊石分别送入球磨机中干磨；2)在干磨后的铝厂污泥和叶腊石混合物中，加入BaF2或Na2SiF6，然后加水湿磨， 得铝厂污泥和叶腊石混合浆料；3)将铝厂污泥和叶腊石混合浆料，用喷雾器喷入造粒塔进行雾化、干燥，得到铝厂 污泥_叶腊石团粒；4)将铝厂污泥_叶腊石团粒送到液压成型机中成型，得铝厂污泥_叶腊石坯体；5)将铝厂污泥_叶腊石坯体烘干，以减少烧成收缩，防止试样开裂；6)将烘干后的铝厂污泥_叶腊石坯体烧结，烧结后冷却至室温，得莫来石耐火材料。在步骤1)中，所述铝厂污泥的入料粒度最好控制在Imm以内，干磨后的铝厂污泥 的出料粒度最好控制在3 μ m以内；所述叶腊石的入料粒度最好控制在IOmm以内，干磨后的 叶腊石的出料粒度最好控制在5 μ m以内。在步骤2)中，所述铝厂污泥与叶腊石的质量比，可根据铝厂污泥与叶腊石中Al2O3 与SiO2的质量百分含量，计算出铝厂污泥-叶腊石混合物中Al2O3与SiO2质量百分含量， 控制Al2O本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种莫来石耐火材料的合成方法，其特征在于包括以下步骤： １）将铝厂污泥和叶腊石分别送入球磨机中干磨； ２）在干磨后的铝厂污泥和叶腊石混合物中，加入ＢａＦ↓［２］或Ｎａ↓［２］ＳｉＦ↓［６］，然后加水湿磨，得铝厂污泥和叶腊石混合浆料；３）将铝厂污泥和叶腊石混合浆料，用喷雾器喷入造粒塔进行雾化、干燥，得到铝厂污泥－叶腊石团粒； ４）将铝厂污泥－叶腊石团粒送到液压成型机中成型，得铝厂污泥－叶腊石坯体； ５）将铝厂污泥－叶腊石坯体烘干，以减少烧成收缩，防止试样开裂； ６）将烘干后的铝厂污泥－叶腊石坯体烧结，烧结后冷却至室温，得莫来石耐火材料。
【技术特征摘要】
一种莫来石耐火材料的合成方法，其特征在于包括以下步骤1)将铝厂污泥和叶腊石分别送入球磨机中干磨；2)在干磨后的铝厂污泥和叶腊石混合物中，加入BaF2或Na2SiF6，然后加水湿磨，得铝厂污泥和叶腊石混合浆料；3)将铝厂污泥和叶腊石混合浆料，用喷雾器喷入造粒塔进行雾化、干燥，得到铝厂污泥 叶腊石团粒；4)将铝厂污泥 叶腊石团粒送到液压成型机中成型，得铝厂污泥 叶腊石坯体；5)将铝厂污泥 叶腊石坯体烘干，以减少烧成收缩，防止试样开裂；6)将烘干后的铝厂污泥 叶腊石坯体烧结，烧结后冷却至室温，得莫来石耐火材料。2.如权利要求1所述的一种莫来石耐火材料的合成方法，其特征在于在步骤1)中，所 述铝厂污泥的入料粒度控制在Imm以内；所述叶腊石的入料粒度控制在IOmm以内。3.如权利要求1所述的一种莫来石耐火材料的合成方法，其特征在于在步骤1)中， 所述干磨后的铝厂污泥的出料粒度控制在3 μ m以内，干磨后的叶腊石的出料粒度控制在 5 μ m以内。4.如权利要求1所述的一种莫来石耐火材料的合成方法，其特征在于在步骤2)中，所 述铝厂污泥与叶腊石的质量比，根据铝厂污泥与叶腊石中Al2O3与SiO2的质量百分含量， 计算出铝厂污泥_叶腊石混合物中Al2O3与SiO2质量百分含量，控制Al2O3与SiO2的质量 百分含量之比为2. 35 2. 75 ；所述BaF2的加入量为铝厂污泥和叶腊石混合物的0. 2% 1. 0%，所述Na2SiF6的加入量为铝厂污泥和叶腊石混合物的1. 0% 3. 0%。5.如权利要求4所述的一种莫来石耐火材料的合成方法，其特征在于所述BaF2的加入 量为铝厂污泥和叶腊石混合物的0. 3% 0. 8%，所述Na2SiF6的加...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗学涛，傅翠梨，许庆水，李锦堂，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]
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