一种利用陶瓷厂废泥制备莫来石骨料的方法.pdf

一种利用陶瓷厂废泥制备莫来石骨料的方法，将铝矾土放入球磨机中干磨后采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，取陶瓷厂废泥和除铁处理后的铝矾土在球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；将混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，形成颗粒状粉体；将颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，升温至1100～1300℃，保温1～3h，自然冷却后取出样品；将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过筛，即得不同粒度莫来石骨料。本发明用陶瓷厂废泥合成莫来石不仅有助于节约天然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护；合成温度均低于传统生产工艺，节约了矿物资源和能源；通过调节原料配比，可以合成氧化铝含量不同的莫来石骨料。

1、  一种利用陶瓷厂废泥制备莫来石骨料的方法，其特征在于：
1)首先，将铝矾土放入球磨机中干磨，然后过120目筛，将过筛后的铝矾土采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使铝矾土中Fe₂O₃的含量低于0.5％；
2)其次，取陶瓷厂废泥和上述经除铁处理后的铝矾土以废泥∶铝矾土＝1∶0.5～2的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；
3)然后，将上述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合泥浆的入口温度为110～300℃，形成颗粒状粉体；
4)将喷雾造粒后的颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1100～1300℃，保温1～3h，自然冷却后取出样品；
5)最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过20～100目筛后，即得不同粒度和含氧化铝质量分数为30～65％的莫来石骨料。

2、  根据权利要求1所述的利用陶瓷厂废泥制备莫来石骨料的方法，其特征在于：所述步骤1)中的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和铝矾土的质量比为2～3∶1，研磨时间为1～4h。

3、  根据权利要求1所述的利用陶瓷厂废泥制备莫来石骨料的方法，其特征在于：所述步骤2)中的湿磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2～3∶1∶1，研磨时间为0.5～3h。

一种利用陶瓷厂废泥制备莫来石骨料的方法
技术领域
本发明涉及利用废料合成耐高温陶瓷材料的技术领域，特别是利用陶瓷厂废泥制备用于耐火材料生产的莫来石骨料的方法。
背景技术
莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)为铝的铝氧酸盐矿物，是Al₂O₃-SiO₂体系在常压下唯一稳定存在的晶态化合物，具有耐火度高，抗热震性、抗化学侵蚀性、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，是理想的高级耐火材料，被广泛用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气和水泥等工业(陈冬，陈南春.莫来石的研究进展[J].矿产与地质，2004(2)：18-22)。
自然界中天然莫来石矿物很少，工业用莫来石主要为人工合成。目前，合成工业用莫来石的方法主要有电熔法和烧结法(申小清.超细莫来石粉体的制备研究[D].郑州大学硕士学位论文，2002：4-6)。电熔法是将混合后的原料在电弧中熔融而成，缺点是耗电量大、对合成条件要求苛刻；烧结法按所用原料性质的不同分为无机硅铝凝胶法、有机硅铝凝胶法和矿物相变法(卫晓辉，孙加林，孙庚辰.莫来石的低温合成[J].耐火材料，2008，42(3)：229-231)。其中，无机硅铝凝胶法和有机硅铝凝胶法是分别采用无机和有机原料按一定的化学组成制成硅铝胶体，然后在高温下煅烧而成，其缺点是能耗较高，而且有机凝胶法中使用的有机原料价格昂贵。矿物相变法是将高铝矾土、高岭土、叶腊石等天然矿物置于窑中高温煅烧而成，该方法的缺点是能耗高，同时由于其矿物组成与莫来石组成之间存在较大的差异，造成莫来石转化率不高，浪费资源。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供了一种利用陶瓷厂废泥制备莫来石骨料的方法。此方法不仅原料来源广泛、生产成本低、能耗小，而且变废为宝，能产生显著的经济与环境效益。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)首先，将铝矾土放入球磨机中干磨，然后过120目筛，将过筛后的铝矾土采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使铝矾土中Fe₂O₃的含量低于0.5％；
2)其次，取陶瓷厂废泥和上述经除铁处理后的铝矾土以废泥∶铝矾土＝1∶0.5～2的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；
3)然后，将上述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合泥浆的入口温度为110～300℃，形成颗粒状粉体；
4)将喷雾造粒后的颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1100～1300℃，保温1～3h，自然冷却后取出样品；
5)最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过20～100目筛后，即得不同粒度和含氧化铝质量分数为30～65％的莫来石骨料。
本发明步骤1)中的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和铝矾土的质量比为2～3∶1，研磨时间为1～4h；步骤2)中的湿磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2～3∶1∶1，研磨时间为0.5～3h。
本发明的效果体现在：
(1)主要原料是陶瓷厂淘洗原料及冲刷设备排出的固体废弃物，用陶瓷厂废泥合成莫来石不仅有助于节约天然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护；
(2)合成温度均低于传统生产工艺，节约了矿物资源和能源；
(3)通过调节原料配比，可以合成氧化铝含量不同的莫来石骨料。
具体实施方式
实施例1：
1)首先，将铝矾土放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和铝矾土的质量比为2∶1，研磨时间为1h，然后过120目筛，将过筛后的铝矾土采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使铝矾土中Fe₂O₃的含量低于0.5％；
2)其次，取陶瓷厂废泥和上述经除铁处理后的铝矾土以废泥∶铝矾土＝1∶1的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2∶1∶1，研磨时间为1h形成混合泥浆；
3)然后，将上述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合泥浆的入口温度为120℃，形成颗粒状粉体；
4)将喷雾造粒后的颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1100℃，保温3h，自然冷却后取出样品；
5)最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过80目筛后，即得含氧化铝质量分数大于30％的莫来石骨料。
实施例2：
1)首先，将铝矾土放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和铝矾土的质量比为2.5∶1，研磨时间为3h，然后过120目筛，将过筛后的铝矾土采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使铝矾土中Fe₂O₃的含量低于0.5％；
2)其次，取陶瓷厂废泥和上述经除铁处理后的铝矾土以废泥∶铝矾土＝1∶0.5的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.8∶1∶1，研磨时间为2h形成混合泥浆；
3)然后，将上述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合泥浆的入口温度为180℃，形成颗粒状粉体；
4)将喷雾造粒后的颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1300℃，保温1h，自然冷却后取出样品；
5)最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过50目筛后，即得含氧化铝质量分数大于30％的莫来石骨料。
实施例3：
1)首先，将铝矾土放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和铝矾土的质量比为3∶1，研磨时间为4h，然后过120目筛，将过筛后的铝矾土采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使铝矾土中Fe₂O₃的含量低于0.5％；
2)其次，取陶瓷厂废泥和上述经除铁处理后的铝矾土以废泥∶铝矾土＝1∶2的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.5∶1∶1，研磨时间为0.5h形成混合泥浆；
3)然后，将上述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合泥浆的入口温度为230℃，形成颗粒状粉体；
4)将喷雾造粒后的颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1200℃，保温2h，自然冷却后取出样品；
5)最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过100目筛后，即得含氧化铝质量分数大于30％的莫来石骨料。
实施例4：
1)首先，将铝矾土放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和铝矾土的质量比为2.3∶1，研磨时间为2h，然后过120目筛，将过筛后的铝矾土采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使铝矾土中Fe₂O₃的含量低于0.5％；
2)其次，取陶瓷厂废泥和上述经除铁处理后的铝矾土以废泥∶铝矾土＝1∶1.3的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.3∶1∶1，研磨时间为3h形成混合泥浆；
3)然后，将上述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合泥浆的入口温度为110℃，形成颗粒状粉体；
4)将喷雾造粒后的颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1150℃，保温2.5h，自然冷却后取出样品；
5)最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过70目筛后，即得含氧化铝质量分数大于30％的莫来石骨料。
实施例5：
1)首先，将铝矾土放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和铝矾土的质量比为2.8∶1，研磨时间为4h，然后过120目筛，将过筛后的铝矾土采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使铝矾土中Fe₂O₃的含量低于0.5％；
2)其次，取陶瓷厂废泥和上述经除铁处理后的铝矾土以废泥∶铝矾土＝1∶1.7的质量比混合制成混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为3∶1∶1，研磨时间为1.5h形成混合泥浆；
3)然后，将上述混合泥浆采用压力式喷雾造粒干燥机造粒，混合泥浆的入口温度为300℃，形成颗粒状粉体；
4)将喷雾造粒后的颗粒状粉体放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度由室温升温至1250℃，保温1.5h，自然冷却后取出样品；
5)最后，将自然冷却后的样品倒入物料搅拌器中搅拌，过20目筛后，即得含氧化铝质量分数大于30％的莫来石骨料。