利用粉煤灰富集氧化铝制备莫来石工艺研究

利用粉煤灰制备莫来石是粉煤灰高附加值资源化利用研究的一个重要方面,本文采用正交实验的方法,利用电厂高铝粉煤灰制备莫来石,经过XRD对制备的莫来石样品进行物相组成研究,结果表明:利用粉煤灰添加部分工业氧化铝可制备出物理性能满足质量标准的莫来石,烧结样品其物相组成主要是莫来石和少量的玻璃相。影响烧结合成莫来石的主要因素是粉煤灰组成、烧结温度和保温时间,利用粉煤灰直接制备莫来石适宜的烧结温度为1550℃,恒温时间以4h为宜。     

烧结法合成莫来石研究进展

莫来石是一种铝硅酸盐矿物,具有较高的熔点,较低的热膨胀系数,良好的高温强度、抗热震性和抗蠕变性等性能,被广泛用作制备耐火材料、陶瓷等的原料。由于天然莫来石比较稀少,工业用莫来石主要是由人工合成的。目前,工业领域广泛使用的莫来石主要采用烧结法合成。简述了烧结法合成莫来石的原料种类,铝源和硅源可以通过不同的原料种类引入,包括化工原料、天然矿物、工农业固体废弃物等;介绍了不同原料合成莫来石的特点;概述了原料中杂质、添加烧结助剂、制备工艺等对合成莫来石的影响;展望了烧结法合成莫来石的重要研究方向。     

莫来石晶须前驱体原位增强海胆状莫来石材料的性能研究

为了提高粉煤灰的高附加值利用,分别以氢氧化铝和粉煤灰漂珠作为海胆状莫来石前驱体的铝源和硅源,氢氧化铝和粉煤灰为莫来石晶须前驱体增强剂的铝源和硅源,AlF₃和V₂O₅为晶须促进剂和烧结助剂,采用固相法原位制备了莫来石陶瓷材料。主要研究了增强剂与海胆状莫来石前驱体的配比(质量比分别为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3)对制备的莫来石陶瓷材料性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明,随着增强剂与海胆状莫来石前驱体的配比从3:7增大至7:3,试样中形成的晶相全为莫来石,材料内部更加致密,体积密度和抗压强度逐渐增大,总气孔率逐渐减小,增强剂的引入提高了材料的线变化率和抗热震性能,但降低了材料的重烧线变化率,材料的残余抗压强度及残余强度比先增加后减小。当增强剂与海胆状莫来石前驱体的质量比为6:4时综合性能较佳。     

激光烧结原位合成莫来石涂层及其性能

为了防止石墨的氧化,在不添加任何粘结剂的情况下,通过激光烧结金属铝和二氧化硅粉,在石墨基片上原位制备出莫来石抗氧化涂层。对莫来石和SiO_2涂层的相组成、显微组织、Vickers硬度和抗氧化性能进行了研究。结果表明:涂层中主要生成了莫来石及少量氧化铝和二氧化硅;在石墨表面形成致密且无裂纹的莫来石涂层;柱状莫来石晶体镶嵌在氧化硅玻璃相中,增强了涂层与基体之间的粘附性;莫来石涂层的Vickers硬度达到910 HV0.5。该涂层材料在长时间高温下显示出优异的抗氧化性能。激光烧结合成莫来石的主要反应机理为铝和二氧化硅的液相反应。     

高铝粉煤灰伴生资源清洁循环利用技术的构建与研究进展

我国富含硅锂镓的高铝粉煤灰年排放量高达3 000万t以上,但综合利用率不到30%,是西北大型煤电能源基地重大环境生态瓶颈问题。为实现高铝粉煤灰的大规模高值化利用,提出机械-化学协同活化新思路,开展了高铝粉煤灰协同活化-深度脱硅工艺研究,实现了非晶态二氧化硅的深度分离,进一步提出了脱硅粉煤灰矿相重构制备铝硅系列材料、脱硅粉煤灰两步碱溶提取氧化铝2条技术路线。结果表明,高铝粉煤灰深度脱硅后,铝硅比由1.75提高至2.75以上;1 600℃烧结后,莫来石相含量达到88.33%,产品指标达到行业优级标准;脱硅粉煤灰经过两步水热反应,氧化铝提取率达到94.9%,实现锂、镓伴生资源协同利用,将氧化铝行业拜耳法主流工艺用于高铝粉煤灰提取氧化铝的过程;在此基础上构建了多产业链接循环经济体系,为高铝粉煤灰大规模高值化利用提供了新途径。     

利用粉煤灰和氧化铝粉末合成莫来石材料的性能特性研究

本文的主要目的是论证利用精选型粉煤灰和氧化铝粉末合成莫来石材料的可行性。F级和C级标准型及精选型粉煤灰都能用于合成莫来石材料,其中F级精选型粉煤灰能成功地转变为与市场出售的质量等级相同的莫来石材料,但F级及C级标准型粉煤灰不适宜于合成低膨胀系数的莫来石材料。     

基于高铝粉煤灰的堇青石-莫来石复合材料制备

为了实现高铝粉煤灰的高值化利用,以高铝粉煤灰为单一铝硅原料,依次对其进行酸、碱预处理,将处理后的高铝粉煤灰与滑石粉混合,通过一步原位烧成制备堇青石-莫来石复合材料,进一步考察原料配比和烧成条件对烧成样品性能的影响规律。结果表明,烧成温度为1 370℃、烧成时间为2 h、堇青石和莫来石理论质量比为50∶50时,可制备出体积密度为1.96 g/cm~3、显气孔率为30.47%、常温抗折强度为66.44 MPa的堇青石-莫来石复合材料,其主要指标均达到YB/T 4549—2016《堇青石-莫来石窑具》的要求,该方法实现了以粉煤灰为主要原料,灵活制备具有不同堇青石和莫来石配比的复合材料,为高铝粉煤灰的高值化利用提供新途径。     

矾土基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的制备、性能与结构

研究了以高铝钒土为熟料和锆英砂为原料、采用电熔工艺法制备的矾土基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的理化性能、物相组成和显微结构,并用这些合成料制备了Al2O3 -ZrO2 -C试样,检测其常温物理性能、高温抗折强度和抗热震性;同时还与氧化铝基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料进行了相应性能的比较。结果表明,矾土基电熔合成料的化学矿物组成、性能和显微结构均与氧化铝基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的相似,而且用其生产的Al2O3 -ZrO2 -C制品的性能也达到了用氧化铝基电熔合成料所能达到的水平,可用于实际生产。     

盐酸-氢氟酸对高铝粉煤灰中铝的浸出作用

高铝粉煤灰是一种重要的潜在铝资源。采用盐酸-氢氟酸混合酸对内蒙古准格尔矿区含氧化铝质量分数为48.83%、主要含铝矿物为莫来石和刚玉的粉煤灰进行氧化铝的联合浸出研究。研究结果表明,在盐酸和氢氟酸浓度分别为4.95 mol/L和4.93 mol/L、液固质量比为5∶1、反应温度为95℃、反应时间为3 h条件下浸取粉煤灰,氧化铝浸出率达到88.14%,氧化铝与二氧化硅、二氧化钛浸出率差值分别为33.28%、29.70%。氢氟酸溶液对强化粉煤灰中莫来石的浸出具有重要作用,但必须严格控制氢氟酸的浓度以避免氟化铝的生成而降低氧化铝的浸出率,同时减轻浸出的硅与氟结合生成氟硅酸根而加重环境负担。     

以煤灰为原料的莫来石质陶瓷

莫来石高温压缩强度、蠕动强度比矾土还大,具有与碳化硅匹敌的性质,所以氧化物系精密陶瓷的高温构造材料的生产近年来引起重视。天然莫来石几乎没有,主要是工业合成莫来石。对于莫来石的人工合成法以往有溶胶——凝胶法、共同沉淀法,加水分解法、喷雾热分解法、水热合成法;天然界由高岭土和铝的固相反应等。可是上述合成法,初期原料价格高,合成法复杂费工,又存在反应时间     

粉煤灰微波-水热合成法制备分子筛的研究进展

煤炭燃烧与转化过程产生大量的固体废弃物粉煤灰,其大量排放与堆积造成的环境污染已引起人们的广泛重视,以粉煤灰为原料制备分子筛是粉煤灰资源化利用的重要途径。传统水热合成加热方式所需合成时间较长,能量消耗量大;微波加热可极大地缩短反应时间,并对产物晶粒大小、纯度和分子筛产品性能有明显改善。本文介绍了微波-水热合成法将粉煤灰转化为不同类型分子筛的反应机理及其所制备的分子筛产品的应用,分析了粉煤灰制备分子筛过程中阴离子和阳离子、前驱液的碱度、晶种、加热方式等关键因素的影响,讨论了粉煤灰经过分级处理和除杂后,用微波-水热相结合替代传统加热对分子筛产品纯度、晶粒尺寸、孔径分布的调控和优化规律,为粉煤灰合成不同种类分子筛提供了重要的理论指导与发展方向。同时提出了将煤粉炉粉煤灰经除杂和分级处理获取其中的硅铝组分、通过调控硅铝比以微波-水热合成制备方沸石的新工艺,为粉煤灰资源化利用开辟了新途径。     

不同阴离子对固废基铝掺杂托贝莫来石的影响

以粉煤灰(FA)和城市垃圾焚烧飞灰(MSWI)为主要原料,水热合成了固废基铝掺杂托贝莫来石,研究了不同外源阴离子对试样的抗压强度、反应产物、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:外加剂的引入提高了固废基铝掺杂托贝莫来石的抗压强度,对于粉煤灰-水泥-生石灰-脱硫石膏(FA-C-T)体系的增强效果从高到低依次为NaCl、NaOH、NaNO_3,粉煤灰-城市垃圾焚烧飞灰-生石灰-脱硫石膏(FA-MSWI-T)体系为NaOH、NaCl、NaNO_3;不同阴离子的引入并没有改变铝掺杂托贝莫来石的矿物组成,只是使得各个矿物相的含量有所差异,表明3种阴离子均是络合在铝掺杂托贝莫来石的表面或者存在于层间;不同阴离子的加入使得托贝莫来石的微观形貌发生了改变,也细化了试样的孔结构。     

铝硅凝胶粉对刚玉莫来石气幕挡墙性能和显微结构的影响

以临界粒径为1 mm的板状刚玉为骨料,以白刚玉为细粉,以ρ-氧化铝和硅微粉为结合剂,添加不同量的铝硅凝胶粉,浇注成型制备了中间包用刚玉莫来石质气幕挡墙,研究了铝硅凝胶粉对材料物理性能和孔径分布的影响.结果表明:随着铝硅凝胶粉的加入,试样致密度提高,强度增大;在热处理过程中,凝胶粉反应生成莫来石,体积膨胀,促进致密化,降低气孔孔径;加入较多时,使得试样过烧结.在本实验条件下,铝硅凝胶粉加入4％时,刚玉莫来石气幕挡墙性能较好.     

莫来石结合莫来石-刚玉质高温推板的研制

以莫来石、刚玉为复合骨料, 用铝胶、α-氧化铝微粉、无定型硅微粉合成莫来石作为结合基质制的高温推板中,用少量添加剂促进晶须状莫来石的形成.研究结果表明用此方法合成的莫来石作为推板的结合基质, 推板经两次热震后(1 100 ℃～水温)抗折强度可达78%.     

木质素基功能材料的制备与应用研究进展

木质素是植物中含量第二大的天然有机高分子聚合物,以来源于制浆造纸和生物质炼制中的工业木质素为原料,制备具有特殊功能的高附加值材料,对木质素进行资源化高效利用、解决化石资源日趋紧缺及环境污染等问题具有重要意义。近年来,研究人员利用各种技术制备了许多种类的木质素基功能材料,如载药微胶囊、防紫外剂、抗老化剂、光催化剂载体、炭电极材料等。本文介绍了木质素基功能材料的国内外最新研究进展,总结了木质素基功能材料的不同制备工艺和应用领域,评述了木质素微观结构及制备工艺对材料结构特性和应用性能的影响。指出木质素基功能材料的研究是涉及多个学科交叉的前沿课题,但如何高效制备结构规整可控且性能优异的木质素基功能材料仍然是一个具有挑战性的课题。今后的研究应加强对木质素微观结构及其调控机理的研究,以便可以更好地利用其自身的三维网状结构和大量芳香结构等特性制备基于木质素特性的功能材料。     

莫来石-钛酸铝高温窑具的研制

在合成莫来石/钛酸铝复相原料的基础上,借助于XRD、SEM和热态模拟试验等手段研究了烧成温度、复相原料添加量对莫来石-钛酸铝高温窑具性能的影响.研究结果表明:合成的莫来石/钛酸铝复相原料适于制备高温窑具;在1600 ℃烧成的窑具试样具有较高的高温抗折强度和良好的抗热震性;复相合成原料添加量为45%时可获得综合性能较好的窑具材料;热态模拟试验表明研制的莫来石-钛酸铝高温窑具适于作为硬磁材料烧成窑具.     

微晶白云母与工业氧化铝煅烧合成莫来石的研究

针对国内外制备莫来石的研究现状,以川西地区微晶白云母和工业氧化铝为原料,采用高温煅烧的方法,开展莫来石的制备研究.利用XRD、SEM等对制备产物进行表征.结果表明,将微晶白云母直接至于高温炉中煅烧至1500 ℃,保温3 h,可生成莫来石,但玻璃相较多,主要原因为微晶白云母中氧化铝含量太低.将微晶白云母与工业氧化铝在球磨机中混合、研磨,在高温炉中煅烧至1450 ℃,保温 3 h,可得到结晶度较好的莫来石.     

高铝粉煤灰提取氧化铝循环利用标准化研究

随着科技水平的不断进步,能源利用方式也开始逐步多样化。从高铝粉煤灰中提取氧化铝便是其中的一种新方法。我国内蒙西部、山西北部、宁夏东部、淮南等地区的高铝煤炭资源十分丰富。这些煤炭经发电厂锅炉燃烧后,粉煤灰中氧化铝、镓、锂、稀土等再次富集,其中氧化铝含量在50%左右,对其进行资源化综合利用,可为缓解我国铝土矿资源短缺困境提供新路径。本文根据目前高铝粉煤灰提取氧化铝的研究现状,从它的综合利用情况、工业流程研究等方面进行了探讨和研究,从而逐步完善高铝粉煤提取氧化铝的标准化流程,使高铝粉煤灰的价值被最大程度地发挥出来。     

用不同硅质原料来制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷

分别以Al(OH)3为铝质原料,气相白炭黑和硅灰为硅质原料,在1330 ℃下实现了莫来石的低温合成,莫来石转化率达90%以上.以碳化硅为骨料,以20%结合剂制得了莫来石结合碳化硅复相陶瓷多孔材料.当材料的气孔率为31.46%时,抗折强度达85.75 MPa.利用XRD和SEM分别研究了不同硅质原料合成莫来石结合碳化硅材料中莫来石转化率及材料烧成温度对材料性能的影响.作为比较,研究了以红柱石为合成莫来石原料来制备Mullite/SiC复相陶瓷多孔材料.     

莫来石-钛酸铝窑具的制备与性能研究

采用原位合成技术合成莫来石一钛酸铝复相材料(ATM),并以复相材料和烧结莫来石(M60)为主要原料制备莫来石一钛酸铝窑具,借助于XRD、SEM和热态模拟试验等手段研究了烧成温度、复相材料添加量对莫来石-钛酸铝高温窑具性能和显微结构的影响.结果表明:合成的莫来石-钛酸铝复相材料适于制备高温窑具;在1 600℃烧成的窑具试样具有较高的高温抗折强度和良好的抗热震性;合成复相材料的添加量为45%时可获得综合性能好的窑具材料;热态模拟试验表明研制的莫来石-钛酸铝高温窑具适合在低于1 400℃,承重小于8 kg的条件下使用.