申请日2003.04.28
公开(公告)日2005.05.18
IPC分类号C04B35/18; C04B35/66; B09B3/00; C04B35/622
摘要
本发明公开了一种用铝型材厂工业污泥合成堇青石与莫来石耐火材料的方法，其步骤为：以铝型材厂污泥、粘土、滑石为原料，生产工艺为配料、湿法研磨、陈腐、脱水烘干、成型、烘干、烧成、合成料破碎、分级、得到不同粒度的合成料;其中合成料的化学组成为：MgO含量为5-15wt%，Al2O3含量为30-40wt%，SiO2含量为46-56wt%;烧成温度为1300-1390℃，烧成保温时间为2.0-8.0小时。本发明由于污泥粒子超细，比表积大，活性高，能促进固相反应和烧结，热稳定性好，使用寿命长，不易变形，不落渣，能烧成高质量制品。
権利要求書
1.用铝型材厂工业污泥制造堇青石与莫来石耐火材料的方法，其特 征在于：以铝型材厂污泥、粘土、滑石为原料，生产工艺为配料、湿 法研磨、陈腐、脱水烘干、成型、烘干、烧成、合成料破碎、分级、 得到不同粒度的合成料;其中合成料的化学组成为：MgO含量为 5-15wt%，Al2O3含量为30-40wt%，SiO2含量为46-56wt%;烧成温度 为1300-1390℃，烧成保温时间为2.0-8.0小时。
说明书
用铝型材厂工业污泥制造堇青石与莫来石耐火材料的方法
技术领域：
本发明是一种制造堇青石与莫来石耐火材料方法，属于硅酸盐工业 类，本发明涉及用铝型材厂工业污泥合成堇青石与莫来石耐火材料的 方法。
背景技术
在铝型材生产过程，必须进行表面处理，目的在于提高铝型材的 耐腐性、耐磨性，最终达到提高铝型材的表面质量。铝型材经表面去 污，碱洗，酸洗和阳极氧化等过程产生大量的废液，其是胶体溶液，粒 子超细而高度分散，这种废液一旦排放，必然严重污染环境和江河水 域，破坏生态。因此废水排放之前，必须将处理过程产生的大量污泥 除去。采用沉淀和过滤方法，滤掉固体污泥，余下澄清的滤液排放。 这种固体污泥主要成分是AlOOH，Al(OH)3和具有无定型结构的固体物 质等，含有耐高温的成分Al2O3，其是耐火材料和某些化工产品的原料， 这种污泥数量之大，堆积如山，就福建省的南平铝厂而言，每天可回 收湿污泥20多吨，每月700多吨，每年大约8000多万吨，现在国内 铝厂几十家，污泥数量极大，严重影响铝厂正常生产，造成铝厂二次 污染。因此污泥的综合利用，事关重大，具有重要的环保意义。至今 国内铝型材厂尚未找到综合利用的出路，存在很大的难题。经检索国 内外资料尚未见到文献的报道。
根据污泥的组成和晶相，认为该污泥具有很好综合利用前景。经 过适当处理，可利用污泥合成特种堇青石与莫来石耐火材料，多孔材料， 催化剂载体和窑具材料等。这些材料具有优良的高温力学性能和高温 热学性能，广泛应用于冶金工业，陶瓷工业，电子工业和催化反应过 程等，由于变废为宝，原料成本很低，市场前景好，经济效益非常显 著，所以该项目属于固体废弃物的综合利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用铝型材厂工业污泥制造堇青石与莫来 石耐火材料的方法。其步骤为：
以铝型材厂污泥、粘土、滑石为原料，生产工艺为配料、湿法研磨、 陈腐、脱水烘干、成型、烘干、烧成、合成料破碎、分级、得到不同粒 度的合成料;
其中合成料的化学组成为：MgO含量为5-15wt%，Al2O3含量为 30-40wt%，SiO2含量为46-56wt%;烧成温度为1300-1390℃，烧成保温 时间为2.0-8.0小时。
该发明属于固体废弃物的综合利用和变废为宝的项目，具有重大 环境保护意义。又污泥粒子超细，比表面大，活性高，能促进固相反应 和烧结，有利于堇青石与莫来石的形成，利用这种方法合成的原料制造 的堇青石耐火材料的堇青石含量高，利用这种方法合成的原料制造的 莫来石/堇青石耐火材料的含量适宜。两者具有优良的高温力学性能和 热学性能，强度高，不易变形落渣，热稳定性好，使用寿命长。性能优 于用传统方法生产材料的性能。由于原料成本低，大大降低生产成本， 经济效益十分显著，具有很强的市场竞争能力和推广应用价值。项目研 究应用现代先进的测试手段，对材料结构和性能进行深入研究，为稳定 材料的性能和提高材料质量起了重要的作用。
耐火材料和窑具材料性能：抗折强度为10-20Mpa，体积密度为 1.8-2.1g/cm3，显气孔率25-32%，吸水率为10-19%，使用温度 1000℃-1300℃。
以铝型材厂污泥、粘土、石英、滑石(其他含MgO原料)为主原 料，合成堇青石材料，其化学组成：MgO含量为5-15wt%，Al2O3含量为 30-40wt%，SiO2含量为46-56wt%。合成材料中主要存在堇青石，莫来 石，尖晶石晶相。其制造工艺：配料→湿法研磨→陈腐→脱水烘干→ 成型→烘干→烧成→合成料破碎→分级→不同粒度的合成料。耐火材 料包含窑具材料。
本发明的具体实施例
实施例1：
堇青石与莫来石材料的合成，堇青石与莫来石材料主要原料：铝 型材厂工业污泥，粘土(包含高岭土)，滑石粉等。
合成堇青石与莫来石材料的化学组成和工艺条件：MgO含量为5- 9%，Al2O3含量为32-38%，SiO2含量为51-56%。合成温度为1300- 1390℃，合成保温时间为2.0-8.0小时，合成料的堇青石含量为40- 50%(wt%)，莫来石含量为50-60%。
合成堇青石与莫来石材料的生产工艺：配料→湿法研磨→陈腐→脱 水烘干→成型→烘干→烧成→合成料破碎→分级→不同粒度的合成 料。具体制造过程如下：
铝型材表面处理后的废液经压滤，滤液排放，滤下来污泥含水量 大约为70-80%，经烘干为干料。干污泥化学组成：SiO2为 2.34%(wt%)，Al2O3为61.16%，Fe2O3为0.27%，CaO为0.48%，MgO为 0.37%，K2O为0.03%，Na2O为0.34%，IL为34.26%。干污泥、粘土、滑石 和矿化剂进行配料，配料和水加入球磨机中(料∶水∶球=1∶0.8∶1.5)， 研磨时间为12-24小时。泥浆进行压滤脱水，得到湿泥料进行烘干， 控制含水量为6-8%，将此料进行半干压成型(也可以将泥料进行真空 练泥，然后进行可塑成型)，将成型的坯体进行烘干24小时，干坯在 高温炉中进行反应烧结，反应温度为1300-1390℃，反应时间为2.0 -8.0小时，烧成过程的升温速度控制：室温-600℃是100℃/小时， 600℃-1200℃是150℃/小时，1200℃-1390℃是100℃/小时，保温2.0 -8.0小时，然后自然冷却至室温，得到是堇青石与莫来石合成料。将 合成料破碎，研磨，分级得到粗中细料。
将少许细料进行XRD和SEM分析，采用半定量分析软件进行半定 量分析，确定各配料的晶相结构及其含量，主要的晶相是堇青石、莫 来石等，莫来石含量为50-60%，堇青石含量为40-50%。
将粗细合成料按配比加料，加入少量的糊精液进混料10分钟，混 料陈腐一天进行半干压成型，成型压力为500-600Kg/cm3，产品尺寸为 600×500×15，500×490×12，470×370×12，400×400×10棚板(也 可以制造匣笨，耐火砖，轻质耐火材料，多孔陶瓷和催化剂载体)等。 生坯在80-100℃烘干24小时，1350-1420℃烧结，保温2.0-6.0 小时，得到不同规格的产品。该产品抗折强度为15-20Mpa，体积密度 为1.8-2.0g/cm3，显气率为25-30%，吸水率为12-18%，最高使用 温度为1350℃。该产品可在陶瓷企业，冶金行业，磨料磨具行业以及 电子工业中推广应用。经济效益很显著。
实施例2：
以铝厂干污泥，粘土和滑石为主原料，外加矿化剂，其干污泥为48%， 粘土为24%，滑石为22%。反应温度为1370℃，保温时间为5小时。其合 成料主晶相是堇青石，次晶相为莫来石和镁铝尖晶石。堇青石含量为 88-95%，莫来石和镁铝尖晶石含量大约为5-12%。
粗合成料35-50%，中合成料20-30%，细合成料为30-35%，外 加3-6%添加剂进行配料，成型为450×370×12和500×490×15的棚 板坯体，经1350-1390℃烧结，保温时间为5小时，得到二种棚板产品。 该产品抗折强度为15-20Mpa，体积密度为1.8-2.0g/cm3，显气率为 25-30%，吸水率为15-18%。最高使用温度为1300℃。