CN102351522A - 一种用蓝晶石制备莫来石均质料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用蓝晶石制备莫来石均质料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括下述步骤：a、按重量百分比取：Al₂O₃含量≥40%的蓝晶石60~100%、Al₂O₃含量≥85%的高铝矾土0~40%、Al₂O₃含量≥98%的工业氧化铝0~40%，以及上述原料重量百分比之和的作为烧结剂的稀土氧化物0~1.5%、纯度≥98.5%的MgO0~1.5%；所述的稀土氧化物为CeO₂、La₂O₃或Y₂O₃中的任意一种；b、采用湿法或干法共磨混合，粒度均为＜0.074mm，用半干法机压或湿法挤压成块状坯体，烘干至水分＜1.0%；c、将烘干后的坯体置于温度为1460~1600℃的条件下焙烧，保温8~16小时，然后冷却至室温即可制得Al₂O₃含量45~70%%，体积密度2.3~2.8g/cm³的产物。

Description

一种用蓝晶石制备莫来石均质料的制备方法

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，具体是涉及一种用天然蓝晶石矿合成制备莫来石均质料的其制备方法。

背景技术

蓝晶石（Kyanite）属铝硅系矿物，其化学式为：Al₂O₃—SiO₂，它具有在高温下不可逆转变为莫来石和SiO₂ 、并伴随有较大体积膨胀的特性。蓝晶石的应用主要是在铝硅系（包括粘土质、高铝质、莫来石质以及刚玉质）耐火材料的基质中加入少量蓝晶石（<10%）作为膨胀剂来改善耐火材料的性能；在轻质耐火材料中加入少量蓝晶石（≤12%）以增加制品中莫来石相的含量。在耐火材料中加入蓝晶石后，因其在高温下的莫来石化反应可以形成很好的高温物相构成的网络结构，从而显著提高耐火材料的高温性能，如：高温体积稳定性（减少收缩裂纹）、高温蠕变性、热震稳定性、荷重软化温度等。然而，在我国目前蓝晶石矿的利用仅限于精矿（Al₂O₃≥55%），而占总储量90%以上的中低品位蓝晶石矿闲置，尚未综合利用。

莫来石为铝硅酸盐矿物，是Al₂O₃- SiO₂二元系中唯一稳定的化合物，属高级耐火材料，已在高温工业中广泛应用。工业用莫来石主要采用烧结法和电熔法制备，使用的原料主要有铝矾土、粘土、工业氧化铝、煤矸石、高纯石英砂、粉煤灰等，用它们中的一种或几种来合成制备莫来石，当制备Al₂O₃含量为≥60%的莫来石时其烧结温度通常在1650～1700^oC。而采用蓝晶石为起始原料来制备的莫来石，不仅其莫来石相的含量高、晶体形状好、组成与结构均匀、产物的高温性能更好，而且可使大量闲置的中低品位蓝晶石矿得到利用，大幅度提高资源的利用率。

目前尚未检索到用蓝晶石矿（特别是中低品位蓝晶石矿）作原料、加入本发明所用助烧结剂来制备莫来石方面的文献与发明专利。

发明内容

本发明目的是用天然蓝晶石矿做原料，研制一种莫来石相含量高、晶体形状好、化学组成和显微结构均匀、高温性能好的莫来石的制备方法。

本发明的特点在于用天然蓝晶石矿作原料，部分加入铝矾土和/或工业氧化铝和微量助烧结剂，采用湿法或干法共磨、混合均匀，经成型、干燥、烧结制得本发明产品。

本发明的用蓝晶石制备莫来石均质料的制备方法包括下述步骤：

a、按重量百分比取：Al₂O₃含量≥40%的蓝晶石60~90%、Al₂O₃含量≥85%的高铝矾土0~40%、Al₂O₃含量≥98%的工业氧化铝0~40%，以及上述原料重量百分比之和的作为烧结剂的稀土氧化物0~1.5%、纯度≥98.5%的MgO 0~1.5%；所述的稀土氧化物为CeO₂、La₂O₃或Y₂O₃中的任意一种；

b、采用湿法或干法共磨混合，粒度均为＜0.074mm，用半干法机压或湿法挤压成块状坯体，烘干至水分＜1.0%；

c、将烘干后的坯体置于温度为1460~1600℃的条件下焙烧，保温8~16小时，然后冷却至室温即可制得Al₂O₃含量45～70%%，体积密度2.3～2.8g/cm³的产物。

本发明制备的莫来石均质料Al₂O₃含量为45~70%，其主晶相为莫来石（相对含量为60～95%。

 

本发明的有益效果如下：

1、所用蓝晶石矿来源丰富，特别是闲置的中低品位蓝晶石矿的利用，大幅度提高了资源的利用率；

2、利用蓝晶石转化为莫来石相的特点，本发明制备的产品莫来石相含量高、晶体形状好、组成与结构均匀、产物的高温性能好；

3、制作工艺简单，烧成温度相对较低，节能，适宜大规模工业化生产。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步描述，但并不限制本发明。

本发明的用蓝晶石制备莫来石均质料的制备方法包括下述步骤：

a、按重量百分比取：Al₂O₃含量≥0%的蓝晶石60~90%、Al₂O₃含量≥85%的高铝矾土0~40%、Al₂O₃含量≥98%的工业氧化铝0~40%，以及上述原料重量百分比之和的作为烧结剂的稀土氧化物0~1.5%、纯度≥98.5%的MgO 0~1.5%；所述的稀土氧化物为CeO₂、La₂O₃或Y₂O₃中的任意一种；

b、采用湿法或干法共磨混合，粒度均为＜0.074mm，用半干法机压或湿法挤压成块状坯体，烘干至水分＜1.0%；

c、将烘干后的坯体置于温度为1460~1600℃的条件下焙烧，保温8~16小时，然后冷却至室温即可制得Al₂O₃含量45～70%，体积密度2.3～2.8g/cm³的产物。

本发明制备的莫来石均质料Al₂O₃含量为45~70%，其主晶相为莫来石（相对含量为60～95%）。

实施例1：

按重量百分比取： Al₂O₃含量为46%、粒度<0.074mm的蓝晶石100%,，在湿式球磨机内混合均匀，经压滤脱水、真空挤泥制得泥坯，干燥后入窑，在1470℃保温8小时，冷却至室温即得到产物。 

实施例2：

按重量百分比取： Al₂O₃含量为53%、粒度<0.074mm的蓝晶石100%, 干混均匀，加水6%（或纸浆废液8%），机压成坯，干燥后入窑，在1500℃保温10小时，冷却至室温即得到产物。 

实施例3：

按重量百分比取： Al₂O₃含量为56%、粒度<0.074mm的蓝晶石100%，加入0.4%的CeO₂，在湿式球磨机内混合均匀，经压滤脱水、真空挤泥制得泥坯，干燥后入窑，在1550℃保温8小时，冷却至室温即得到产物。

实施例4：

按重量百分比取：Al₂O₃含量45%的蓝晶石70%、Al₂O₃含量≥85%的高铝矾土30%，粒度均为 ＜0.074mm，加入0.5%的Y₂O₃和0.6%的MgO，在湿式球磨机内混合均匀，经压滤脱水、真空挤泥制得泥坯，干燥后入窑，在1540℃保温8小时，冷却至室温即得到产物。

实施例5：

按重量百分比取：Al₂O₃含量55%的蓝晶石70%、Al₂O₃含量≥88%的高铝矾土20%，工业氧化铝10%，粒度均为＜0.074mm，加入1.0%的La₂O₃和0.8%的MgO，在湿式球磨机内混合均匀，经压滤脱水、真空挤泥制得泥坯，干燥后入窑，在1580℃保温16小时，冷却至室温即得到产物。

实施例6：

按重量百分比取：Al₂O₃含量56%的蓝晶石65%、工业氧化铝35%，粒度均为＜0.074mm，加入1.3%的CeO₂和1.3%的MgO，在湿式球磨机内混合均匀，经压滤脱水、真空挤泥制得泥坯，干燥后入窑，在1600℃保温14小时，冷却至室温即得到产物。

Claims (1)

1.一种用蓝晶石制备莫来石均质料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括下述步骤：

a、按重量百分比取：Al₂O₃含量≥40%的蓝晶石60~100%、Al₂O₃含量≥85%的高铝矾土0~40%、Al₂O₃含量≥98%的工业氧化铝0~40%，以及上述原料重量百分比之和的作为烧结剂的稀土氧化物0~1.5%、纯度≥98.5%的MgO 0~1.5%；所述的稀土氧化物为CeO₂、La₂O₃或Y₂O₃中的任意一种；

b、采用湿法或干法共磨混合，粒度均为＜0.074mm，用半干法机压或湿法挤压成块状坯体，烘干至水分＜1.0%；

c、将烘干后的坯体置于温度为1460~1600℃的条件下焙烧，保温8~16小时，然后冷却至室温即可制得Al₂O₃含量45~70%%，体积密度2.3~2.8g/cm³的产物。