專利名稱：一種莫來石輕質骨料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于輕質耐火材料技術領域，具體涉及一種莫來石輕質骨料及其制備方法。
背景技術：
隨著國家對節約能源和降低能耗要求的提高，輕質骨料在各種工業窯爐的應用日益廣泛，莫來石輕質骨料由于其優良的抗熱震穩定性也受到廣泛關注。但目前為止，制備莫來石輕質骨料時所用原料價格高，生產工藝復雜，能耗高，且產品性能也一般，使莫來石輕質骨料的應用受到限制。煤矸石是在夾在煤層中的巖石，是采煤和洗煤過程中篩選出的一種固體廢棄物。 我國煤炭資源豐富，隨著煤炭生產的不斷開發，煤矸石的產量也與日俱增。據相關資料顯示，我國歷年積存的煤矸石已超過30億噸，且仍以每年I. 3^1. 5億噸的速度在增長。大量煤矸石的堆積，除污染環境外，還占用了大量土地和農田。如何治理和綜合利用煤矸石日成為關鍵。目前，除在建筑工程和化學工業中有少量利用外，大量煤矸石仍沒得到利用。尤其是利用大量粒度適中的煤矸石及其本身碳燒失造孔原位合成輕質耐火骨料仍處于空缺狀態。“一種高純高強輕質莫來石耐火骨料”(CN101817688A)專利技術，公開了以2(Γ30%的天然硅石和7(Γ80%的工業氧化鋁為原料，外加25%的碳質燒失物，經濕法共磨、擠壓成型、 煅燒和破碎制得體積密度為I. Γ1. 3g/cm3的莫來石輕質骨料。該方法的缺陷主要體現在 (I)該產品原料成本較高；(2)生產工藝復雜，能耗高；(3)破碎破壞了骨料的表面結構，且產品的粒徑不易控制。“一種微孔莫來石輕質骨料及其制備方法”(CN101265118A)專利技術，公開了以35 40%的鋁礬土生料、14 20%的煤矸石、4 13%的鋸末和27 45%的石油焦炭為原料，濕磨共混、擠壓成型、煅燒和破碎得到體積密度為I. (Tl. 2g/cm3的莫來石骨料。該方法也有一定的局限性，具體表現為(I)煤矸石利用量少；(2)破碎破壞了骨料的組織結構，且產品粒度不容易控制；(3)用40(Γ450目的篩下物成型，無起支撐作用的骨料成分，高溫煅燒存在較大的線變化；且未能利用煤矸石顆粒中的少量碳在煅燒過程中能燒失造孔， 產品的導熱系數較高。
發明內容
本發明旨在克服已有技術的缺陷，目的是提供一種能夠有效降低成本、工藝簡單、 節約資源和保護環境的莫來石輕質骨料的制備方法。用該方法所制備的莫來石輕質骨料孔徑小、分布均勻、體積密度小、強度高和重燒線變化小。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是先以5(T90wt%的煤矸石、9飛0wt% 的礬土粉和(Tl0wt%的氧化鋁粉為原料，再外加所述原料8 32wt%的水、O. 5 20wt%的造孔劑和O. 05飛.0wt%的結合劑，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在10(T120 °C條件下烘烤2(Γ30小時，然后升溫至130(Tl55(rC，保溫2 12小時，即得莫來石輕質骨料；或將自然干燥后的粒狀素坯在 10(T250°C條件下烘烤20 30小時，即得莫來石輕質骨料。在上述技術方案中煤矸石的Fe2O3含量彡I. 0wt%, TiO2含量彡3. 0wt% ;煤矸石粒徑彡Imm ;礬土粉的Al2O3含量彡65wt%,礬土粉粒徑彡O. 074mm ;氧化鋁粉的Al2O3含量 ^ 98wt%，氧化鋁粉粒徑彡O. 074mm ;造孔劑為鋸末、植物秸桿、糠、稻殼和聚苯乙烯球中的一種；結合劑為水玻璃、磷酸二氫鋁、木質素磺酸鈉、羧甲基纖維素和糊精中的一種。由于采用上述技術方案，本發明所用主要原料為目前大量堆積的固體廢棄物煤矸石，變廢為寶，節約了大量煤矸石處理的費用；生產工藝簡單，混合均勻后制成粒狀素坯，煅燒后或經低溫烘烤后即可作為輕質澆注料的骨料使用；燒成過程中利用了煤矸石本身的熱值，節約了能源；另外，煤矸石本身的碳在燒失過程中可以造孔，所制得的莫來石輕質骨料Al2O3含量為63 72wt%，孔徑主要分布在IOum以下，集中分布在3um左右，體積密度為 I. (Tl. 45g/cm3，顯氣孔率為40 70%，常溫耐壓強度為12 30MPa。因此，本發明具有生產成本低，工藝簡單，節約資源和保護環境的特點，所制得的莫來石輕質骨料孔徑小、分布均勻、體積密度小、強度高和重燒時線變化小，可直接作為莫來石輕質澆注料的原料。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明做進一步的描述，并非對本發明保護范圍的限制。為避免重復，先將本具體實施方式
所涉及到的有關技術參數統一描述如下煤矸石的Fe2O3含量彡I. 0wt%, TiO2含量彡3. 0wt% ;煤矸石粒徑彡Imm ;礬土粉的Al2O3 含量彡65wt%,礬土粉粒徑彡O. 074mm ;氧化鋁粉的Al2O3含量彡98wt%，氧化鋁粉粒徑
O. 074mm。實施例中不再贅述。實施例I
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以5(T55wt%的煤砰石和45 50wt%的帆土粉為原料，再外加所述原料8 12wt%的水、O. 5 I. 0wt%的聚苯乙烯球和4. 5 5. 0wt%的水玻璃， 混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在10(Tl5(rC條件下烘烤 2(Γ24小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為63 65wt%，體積密度為 I. 38 I. 45g/cm3，顯氣孔率為40 45%，常溫耐壓強度26. 5 30MPa。實施例2
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以55 60wt%的煤砰石和40 45wt%的帆土粉為原料，再外加所述原料l(Tl4wt%的水、I. (Tl. 5wt%的聚苯乙烯球和4. (Γ4. 5wt%的水玻璃，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在13(T180°C條件下烘烤 22^26小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為64飛6被％，體積密度為
I.30 1. 42g/cm3，顯氣孔率為42 48%，常溫耐壓強度24. 5 28. OMPa0實施例3
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以60 65wt%的煤砰石和35 40wt%的帆土粉為
4原料，再外加所述原料12 16wt%的水、I. 5 2. 0wt%的聚苯乙烯球和3. 5 4. 0wt%的磷酸二氫鋁，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在15(T220°C條件下烘烤 2Γ28小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為65 67wt%，體積密度為 I. 28 I. 40g/cm3，顯氣孔率為44 52%，常溫耐壓強度22. 0 25. 5MPa。實施例4
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以65 70wt%的煤砰石和3(T35wt%的帆土粉為原料，再外加所述原料14 18wt%的水、I. 0^2. 0wt%的聚苯乙烯球和3. 0^3. 5wt%的磷酸二氫鋁，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在18(Γ250 V條件下烘烤 26^30小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為66飛8wt%，體積密度為 I. 25 I. 38g/cm3，顯氣孔率為46 55%，常溫耐壓強度19. 5 22. 5MPa。實施例5
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以7(T75wt%的煤矸石和25 30wt%的礬土粉為原料，再外加所述原料16 20wt%的水、2. (Γ6. 0wt%的鋸末和2. 5 3. 0wt%的木質素磺酸鈉，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在10(Tl20 V條件下烘烤 2(Γ30小時，然后升溫至130(Tl35(rC，保溫2飛小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為67飛9wt%，體積密度為 I. 20 1. 32g/cm3，顯氣孔率為48 56%，常溫耐壓強度17. 0 20. 5MPa。實施例6
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以75、0wt%的煤矸石和2(T25wt%的礬土粉為原料，再外加所述原料18 22wt%的水、4. (Γ8. 0wt%的鋸末和2. 0 2. 5wt%的木質素磺酸鈉，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在10(Tl20 V條件下烘烤 20^30小時，然后升溫至135(T140(TC，保溫4 8小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為68 70wt%，體積密度為 I. 15 I. 28g/cm3，顯氣孔率為50 58%，常溫耐壓強度15. 5 18. OMPa0實施例7
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以8(T90wt%的煤砰石、9 15wt%的帆土粉和I 5wt%的氧化鋁粉為原料，再外加所述原料2(T24wt%的水、8. (Γ12. 0wt%的鋸末和 I. 5^2. 0wt%的糊精，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在10(Tl2(rC條件下烘烤2(Γ30小時，然后升溫至 140(Tl450°C，保溫6 10小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為69 7 lwt%,體積密度為 I. I (Tl. 25g/cm3，顯氣孔率為52 62%，常溫耐壓強度14. 5 16. 5MPa。實施例8
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以7(T80wt%的煤砰石、15 20wt%的帆土粉和5 10wt%的氧化鋁粉為原料，再外加所述原料22 26wt%的水、10. (Tl4. 0wt%的糠和 I. (Tl. 5wt%的糊精，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在10(Γ120 條件下烘烤2(Γ30小時，然后升溫至145(Tl500°C，保溫8 12小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為7(T72wt%，體積密度為 I. 05 I. 15g/cm3，顯氣孔率為55 66%，常溫耐壓強度13. 5 15. OMPa0實施例9
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以65 75wt%的煤砰石、2(T25wt%的帆土粉和5 10wt%的氧化鋁粉為原料，再外加所述原料24 28wt%的水、12. (Tl6. 0wt%的稻殼和
0.5^1. 0wt%的羧甲基纖維素，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在10(Tl20°C條件下烘烤20 30小時，然后升溫至 150(Tl550°C，保溫4 10小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為6擴72wt%，體積密度為
1.(Tl. 25g/cm3，顯氣孔率為58 68%，常溫耐壓強度12. 0 16. OMPa0實施例10
一種莫來石輕質骨料及其制備方法。先以75、5wt%的煤砰石、l(Tl5wt%的帆土粉和 5 10wt%的氧化鋁粉為原料，再外加所述原料26 32wt%的水、14. 0^20. 0wt%的植物秸桿和
0.05、. 5wt%的羧甲基纖維素，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在10(Tl20°C條件下烘烤20 30小時，然后升溫至 1400^1500°C，保溫6 12小時，即得莫來石輕質骨料。本實施例所制備的莫來石輕質骨料的Al2O3含量為66飛9wt%，體積密度為
1.05 I. 25g/cm3，顯氣孔率為60 70%，常溫耐壓強度12. 0 14. OMPa0本具體實施方式
所用主要原料為目前大量堆積的固體廢棄物煤矸石，變廢為寶， 節約了大量煤矸石處理的費用；生產工藝簡單，混合均勻后制成粒狀素坯，煅燒后或經低溫烘烤后即可作為輕質澆注料的骨料使用；燒成過程中利用了煤矸石本身的熱值，節約了能源；另外，煤矸石本身的碳在燒失過程中可以造孔，所制得的莫來石輕質骨料Al2O3含量為 63 72wt%,孔徑主要分布在IOum以下,集中分布在3um左右,體積密度為I. O I. 45g/cm3,顯氣孔率為40 70%，常溫耐壓強度為12 30MPa。因此，本發明具有生產成本低，工藝簡單，節約資源和保護環境的特點，所制得的莫來石輕質骨料孔徑小、分布均勻、體積密度小、強度高和重燒時線變化小，可直接作為莫來石輕質澆注料的原料。
權利要求
1.一種莫來石輕質骨料的制備方法，其特征在于先以5(T90wt%的煤矸石、9 50wt%的礬土粉和(Tl0wt%的氧化鋁粉為原料，再外加所述原料8 32wt%的水、O. 5^20wt%的造孔劑和O. 05飛.0wt%的結合劑，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥；將自然干燥后的粒狀素坯在10(Tl2(rC條件下烘烤2(Γ30小時，然后升溫至 130(Tl550°C，保溫2 12小時，即得莫來石輕質骨料；或將自然干燥后的粒狀素坯在10(T25(TC條件下烘烤2(Γ30小時，即得莫來石輕質骨料。
2.根據權利要求I所述的莫來石輕質骨料的制備方法，其特征在于所述煤矸石的Fe2O3 含量< I. 0wt%, TiO2含量< 3. 0wt% ;煤石干石粒徑< 1_。
3.根據權利要求I所述的莫來石輕質骨料的制備方法，其特征在于所述礬土粉的Al2O3 含量> 65wt%，礬土粉粒徑彡O. 074mm。
4.根據權利要求I所述的莫來石輕質骨料的制備方法，其特征在于所述氧化鋁粉的 Al2O3含量> 98wt%，氧化鋁粉粒徑彡O. 074mm。
5.根據權利要求I所述的莫來石輕質骨料的制備方法，其特征在于所述造孔劑為鋸末、植物稻桿、糠、稻殼和聚苯乙烯球中的一種。
6.根據權利要求I所述的莫來石輕質骨料的制備方法，其特征在于所述結合劑為水玻璃、磷酸二氫鋁、木質素磺酸鈉、羧甲基纖維素和糊精中的一種。
7.根據權利要求Γ6項中任一項所述的莫來石輕質骨料的制備方法所制備的莫來石輕質骨料。
全文摘要
本發明涉及一種莫來石輕質骨料及其制備方法。其技術方案是先以50~90wt%的煤矸石、9~50wt%的礬土粉和0~10wt%的氧化鋁粉為原料，再外加所述原料8~32wt%的水、0.5~20wt%的造孔劑和0.05~5.0wt%的結合劑，混合均勻，制成粒狀素坯，自然干燥。將自然干燥后的粒狀素坯在100~120℃條件下烘烤20~30小時，然后升溫至1300~1550℃，保溫2~12小時，即得莫來石輕質骨料；或將自然干燥后的粒狀素坯在100~250℃條件下烘烤20~30小時，即得莫來石輕質骨料。本發明具有生產成本低，工藝簡單，節約資源和保護環境的特點，所制得的莫來石輕質骨料孔徑小、分布均勻、體積密度小、強度高和重燒時線變化小，可直接作為莫來石輕質澆注料的原料。
文檔編號C04B35/66GK102584289SQ20121002698
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月8日 優先權日2012年2月8日
發明者劉靜靜, 李亞偉, 李淑靜, 李遠兵, 桑紹柏, 趙雷 申請人:武漢科技大學