高铝粉煤灰预处理后快速烧结工艺制备柱状莫来石的方法

技术特征：
1.一种高铝粉煤灰预处理后快速烧结工艺制备柱状莫来石的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将高铝粉煤灰和氢氧化钠水溶液混合均匀，得到混合浆液，在搅拌条件下，将所述混合浆液于30～60℃反应4～12h，反应完毕后固液分离，固液分离得到固体清洗后为脱硅粉煤灰、固液分离得到液体为脱硅碱液，其中，高铝粉煤灰的质量份数和氢氧化钠水溶液的体积份数的比为1：(4～8)，所述质量份数的单位为kg，所述体积份数的单位为l；2)将步骤1)所得脱硅粉煤灰和ph小于4的液体混合，于30～60℃搅拌反应1～6h，固液分离，得到固体为除钠除钙脱硅粉煤灰；3)将除钠除钙脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，在搅拌条件下，于50～80℃反应4～8h，固液分离，得到固体用水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰；4)将清洗后的深度除杂脱硅粉煤灰和步骤1)所得脱硅碱液混合，在搅拌条件下，于30～60℃反应2～6h，固液分离，得到固体为高铝硅比脱硅粉煤灰，所述深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和所述脱硅碱液的体积份数的比为1：(4～8)；5)将步骤4)所得高铝硅比脱硅粉煤灰和助烧剂混合均匀，得到待造粒物，将待造粒物进行造粒，成型，升温至t℃后烧结t min，得到柱状莫来石，其中，t＝1500～1700,t＝9～18，所述助烧剂为tio2、wo3和nd2o5中的一种或多种的混合物，所述助烧剂为高铝硅比脱硅粉煤灰的1～8wt％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～350r/min；在所述步骤1)中，清洗采用水；在所述步骤1)中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为25～35wt％，优选为25～30wt％；在所述步骤1)中，所述高铝粉煤灰的平均粒径为50～80μm；在所述步骤1)中，所述混合浆液于30～60℃反应4～12h优选为于50～60℃反应6～8h。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述ph小于4的液体为稀盐酸；在所述步骤2)中，所述稀盐酸的浓度为1～5wt％；在所述步骤2)中，所述脱硅粉煤灰的质量份数和稀盐酸的体积份数的比为1：(4～8)，优选为1：(5～7)；在所述步骤2)中，于30～60℃搅拌反应1～6h优选为于40～50℃搅拌反应2～4h；在所述步骤2)中，所述搅拌反应的搅拌速率为150～1000r/min，优选为250～350r/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述浓硫酸的浓度为20～50wt％，优选为30～40wt％；在所述步骤3)中，所述除钠除钙脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：(6～10)，优选为1：(6～8)；在所述步骤3)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～400r/min；在所述步骤3)中，于50～80℃反应4～8h优选为于60～75℃反应4～6h。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤4)中，于30～60℃反应2～6h优
选为于40～50℃反应2～4h；在所述步骤4)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～400r/min；在所述步骤4)中，所述深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和所述脱硅碱液的体积份数的比为1：(4～6)。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤5)中，所述助烧剂为高铝硅比脱硅粉煤灰的1～4wt％；在所述步骤5)中，制备造粒所采用造粒剂的方法为：将水和聚乙烯醇混合，于80～90℃水浴搅拌8～11h，得到所述造粒剂，按质量份数计，所述水和聚乙烯醇的比为(90～93):(7～10)；在所述步骤5)中，所述造粒剂为高铝硅比脱硅粉煤灰的0.1～0.8wt％，优选为0.1～0.3wt％；在所述步骤5)中，造粒后过40～60目筛；在所述步骤5)中，所述成型采用的压力为100～300mpa，优选为150～200mpa；在所述步骤5)中，t＝1600～1650,t＝12～15；在所述步骤5)中，升温至t℃的速率为30～50℃/min，优选为30～40℃/min。7.如权利要求1～6中任意一项所述方法获得的柱状莫来石。8.根据权利要求7所述的柱状莫来石，其特征在于，所述柱状莫来石的抗折强度为120～180mpa，体积密度为2.6～3.03g/cm3。9.根据权利要求7所述的柱状莫来石，其特征在于，所述柱状莫来石的气孔率为0.2～2％，显气孔率为0.3～2.5％。10.根据权利要求7所述的柱状莫来石，其特征在于，所述柱状莫来石中的莫来石相含量大于93％，耐火度不低于cn 180。

技术总结
本发明公开了一种高铝粉煤灰预处理后快速烧结工艺制备柱状莫来石的方法，该方法先将高铝粉煤灰部分氧化硅提取出来形成脱硅粉煤灰、然后将脱硅粉煤灰中不同类型杂质分步除杂，再采用脱硅碱液与深度除杂脱硅粉煤灰进行二次深度脱硅，得到高铝硅比脱硅粉煤灰；添加少量助烧剂造粒后压制成型后快速升温快速烧结合成柱状莫来石，本发明结合高铝硅比脱硅粉煤灰自身微晶莫来石晶粒特性，通过添加少量的助烧剂促进液相形成，高温段烧结时间仅为9-18min，总烧结时间为60-80min，较48h烧结时间大大降低，整个烧结合成时间比传统莫来石烧结工艺的烧结时间大大缩减，实现快速烧结的目的。的。的。


技术研发人员：洪景南 马卫兵 李靖 杨森
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.09.09
技术公布日：2022/11/29