一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，尤其是涉及一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料及其制备方法。

背景技术

粉煤灰是电厂煤粉高温燃烧后产生的固体废弃物，目前我国粉煤灰堆放量在15亿吨以上,储灰场占用土地4万多公顷。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘、污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。目前关于粉煤灰的高附加值利用较少，低价值利用运输成本较高，进行处理成本高、难度大，所以增加粉煤灰高附加值应用方向和应用量是目前亟待解决的问题。

莫来石(3Al

工业上制备莫来石一般都采用铝矾土为原料制备，但随着铝矾土资源的不断开采，优质耐火铝矾土矿资源迅速枯竭的瓶颈问题，已经严重限制莫来石系列耐火产品的发展。堇青石一般采用滑石和镁矿为镁源，叶腊石、纯的Al

粉煤灰主要化学成分是SiO

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料及其制备方法，改善复相材料在高温下烧结性能，增加致密度，优化产物的晶相结构、导热性能，从而制备出性能优异的莫来石和堇青石复相耐火材料。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，包括粉煤灰70-80份，滑石粉10～15份，α-Al

其中，粉煤灰、滑石粉和α-Al

进一步，粉煤灰中Al

进一步，滑石粉中SiO

进一步，稀土为含有La和Ce元素的稀土。

进一步，稀土为氧化镧、氧化铈、氧化镧铈、碳酸镧铈、磷酸镧铈、抛光粉中的一种或多种的复合改性剂。

本发明还提供了一种如上述所述的稀土改性莫来石和堇青石复相材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)将粉煤灰、滑石粉、α-Al

2)将上述料浆采用烘箱进行烘干并采用高速分散机进行打散；

3)称取上述干粉在搅拌机中进行混合均匀，将粘结剂水和粉料加入真空练泥机，在真空度0.4MPa～0.6MPa下练制30min～45min并挤出长条状样品，在室温下陈化24h，在90℃下烘干12h，得到生胚；

4)将生胚进行烧结。

进一步，步骤1)中浆料的固含量25wt％～40wt％，球磨机中的氧化铝球磨珠与混合粉料的质量比例在2～3.5，转速300～400r/min。

进一步，步骤1)球磨后粒度累计90％在3μm-10μm。

进一步，步骤3)粘结剂为水，泥料含水量20％～23％。

进一步，步骤4)的烧结温度在1300℃～1380℃，烧结时间时间为2h-5h，烧结过程中升温速率为5-20℃/min。

相对于现有技术，本发明所述的稀土改性莫来石和堇青石复相材料及其制备方法具有以下优势：

(1)本发明采用粉煤灰为原料，解决了粉煤灰堆弃的问题，扩展了粉煤灰的高附加值利用。

(2)本发明所制备的莫来石和堇青石复相结构不需要对粉煤灰进行提纯和活化，且高温产物致密度更高，更低的导热系数。

(3)本发明添加稀土改性后可促进复相的生成，优化产品性能，降低同性能下的煅烧温度，增加产品的体积密度，降低孔隙率和导热系数。

(4)本发明添加稀土氧化物在高温下存在于富硅玻璃相中，稀土元素的La和Ce能够更大程度的破坏Al-O和Mg-O健之间的结合，使得他们更易亲O

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1与对比例1得到的复相材料的XRD图；

图2为本发明对比例得到的复相材料的XRD图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，包括粉煤灰75份，α-Al

其中，粉煤灰中SiO

滑石粉中SiO

复相材料的制备方法包括如下步骤：

1)将粉煤灰、滑石粉、α-Al

2)将上述料浆采用烘箱进行烘干并采用高速分散机进行打散；

3)称取上述干粉搅拌机中进行混合均匀，将干粉和粘结剂水制备成泥料含水量20％～23％加入真空练泥机在真空度0.4MPa下练制30min制备出膏体，在挤泥机中挤出长条状，在室温下陈化24h，在90℃下烘干12h，得到生胚；

4)将生胚进行烧结：以升温速率5℃/min进行升温，1350℃*2h进行烧结。

实施例2

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，与实施例1的区别在于，粉煤灰75份，α-Al

烧结条件：以升温速率5℃/min进行升温，1350℃*2h进行烧结。

实施例3

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，与实施例1的区别在于，粉煤灰70份，α-Al

烧结条件：以升温速率5℃/min进行升温，1350℃*2h进行烧结。

实施例4

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，与实施例1的区别在于，粉煤灰75份，α-Al

烧结条件：以升温速率5℃/min进行升温，1300℃*2h进行烧结。

实施例5

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，与实施例1的区别在于，粉煤灰75份，α-Al

烧结条件：以升温速率5℃/min进行升温，1350℃*2h进行烧结。

对比例1

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，与实施例1的区别在于，不添加稀土，以1350℃*2h进行烧结。

对比例2

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，与实施例1的区别在于，滑石粉的量少，即，粉煤灰75份，α-Al

对比例3

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，与实施例1的区别在于，不添加稀土和滑石粉，即，粉煤灰75份，氧化镧铈4份，α-Al

对比例4

一种稀土改性莫来石和堇青石复相材料，与实施例1的区别在于，粉煤灰进行酸处理，即，粉煤灰在80℃，液固比50ml/g，盐酸浓度250g/L,浸180min，过滤，洗涤和烘干，酸洗粉煤灰75份，氧化镧铈4份，α-Al

表1对比例和实施例

本专利采用稀土为外加剂，采用不进行特殊处理的粉煤灰为原料，通过添加镁源制备莫来石和堇青石复相耐火材料，通过表1和XRD图发现，添加镁源能够形成堇青石和莫来石复相材料，稀土的添加可以提高莫来石和堇青石复相材料致密性，优化物相组成，降低导热系数和烧结温度达到降低能耗的目的；且不进行特殊处理的粉煤灰作为原料能够增加工业窑炉废料的高附加值利用，降低制备莫来石和堇青石复相材料的成本，优化产品性能的目的。通过比较对比例2-3和实施例1发现减少镁源的添加量或不添加镁源，形成的堇青石含量减少，体积密度减小，导热系数增加。通过比较对比例1和实施例1发现，添加稀土能够大幅的增加堇青石和莫来石复相产物的生成，体积密度大幅度增加，导热系数大幅度减少。

通过比较实施例1和对比例4发现，经过酸处理的粉煤灰与未处理的粉煤灰一样具有相近的体密和导热系数，通过XRD分析酸处理前后主要物相组成一致，未经过酸处理有钙长石等杂质，说明是否对粉煤灰进行处理并不影响形成堇青石和莫来石复相材料，进一步证明了本申请方法不需要对粉煤灰进行特别的处理，简化生产步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。