Aplicación de la ganga de carbón en el campo de los materiales cerámicos densos

La ganga de carbón es la roca atrapada en la veta de carbón, y también es el desecho en el proceso de extracción y lavado del carbón. En la actualidad, la ganga de carbón acumulada en el país asciende a varios miles de millones de toneladas, lo que ha causado graves daños al medio ambiente ecológico. Como recurso reciclable, la ganga de carbón se ha utilizado ampliamente en muchos campos.

A través de la investigación, se encuentra que los principales componentes de la ganga del carbón son la alúmina y la sílice, y estos compuestos son materias primas de uso común para la producción de cerámica. La ganga de carbón en sí también tiene una gran cantidad de microporos y un área de superficie específica alta. Por lo tanto, la ganga de carbón se puede utilizar para preparar cerámica y otros materiales con excelentes propiedades, como alta resistencia mecánica, resistencia a la corrosión ácida y alcalina y larga vida útil.

1. Mullita densa y sus materiales compuestos

La mullita (3Al2O3·2SiO2) es un material refractario de alta calidad con características de alta densidad, buena resistencia al choque térmico, buena resistencia a la fluencia, bajo coeficiente de expansión y composición química estable. En mi país hay pocas reservas naturales de mullita y la mayor parte de la mullita se sintetiza artificialmente. Generalmente, el caolín y el polvo de alúmina se utilizan como materia prima, y los materiales de mullita se preparan mediante sinterización o electrofusión. Dado que el contenido de caolinita en la ganga de carbón generalmente puede alcanzar más del 90 %, se pueden preparar materiales compuestos de mullita y mullita con un rendimiento excelente mezclando ganga con materiales auxiliares como Al2O3 y calcinación a alta temperatura. mi país también ha logrado algunos avances en la preparación de mullita y sus materiales compuestos a partir de ganga de carbón.

Usando bauxita con alto contenido de alúmina como materia prima principal, junto con ganga de carbón y una pequeña cantidad de Al2O3 para preparar clínker de mullita, la investigación encontró que el clínker de mullita con un rendimiento excelente puede cocerse a 1700 °C y su porosidad aparente es inferior a 25 %, densidad aparente ≥ 2,75 g/cm3.

La ganga de carbón decapado se usó como materia prima principal, que se mezcló uniformemente con alúmina, y la mullita se preparó mediante sinterización en estado sólido. Primero aumentará y luego disminuirá ligeramente, por lo que el tiempo de retención para preparar la mullita debe controlarse dentro de las 2 horas.

Utilizando bauxita y ganga de carbón como materias primas principales, pentóxido de vanadio (V2O5) y fluoruro de aluminio (AlF3) como aditivos, se preparó un cristal cuya principal fase de cristal es la fase de mullita mediante reacción en estado sólido. La investigación muestra que: cuando se mezcla aluminio bauxita y silicio-alúmina en ganga de carbón en una proporción molar de 2:3,05, la resistencia y la dureza del material de mullita preparado han mejorado significativamente y el rendimiento es el mejor. Su densidad volumétrica es de hasta 2,3 g/cm3, la porosidad aparente es de 23,6 %, la tasa de absorción de agua es de 10,55 % y la resistencia a la flexión es de 114 MPa.

El material compuesto de vidrio de sílice con alto contenido de mullita se sintetizó con éxito mediante el uso de ganga de carbón y caolín como materias primas y la adición de feldespato de potasio. El estudio encontró que la temperatura de sinterización de la mezcla sin agregar feldespato de potasio es superior a 1590°C, mientras que la temperatura de sinterización de la mezcla con una proporción de K2O de 1,5% y agregando feldespato de potasio se puede reducir a 1530°C. Por lo tanto, agregar una cierta cantidad de feldespato de potasio a la mezcla puede reducir la temperatura de sinterización.

Usando ganga de carbón como materia prima, la ganga se activa mediante la eliminación de impurezas, la calcinación y otros procesos, y el material en polvo compuesto de nano-mullita se prepara mediante cristalización hidrotermal. Los resultados muestran que la fase compuesta de nano-mullita se preparó a partir del polvo de ganga de carbón activado en las condiciones de una concentración de solución de hidróxido de sodio de 2-4 mol/L, una temperatura de agitación de 80-90 °C, una conservación del calor de 3 h, y una relación líquido-sólido de 10mL/g. El polvo compuesto de nano-mullita tiene un buen efecto de cristalización, la mayoría de los cuales son cristales columnares, la longitud del grano es de 50 nm y la relación de aspecto promedio alcanza los 3,5.

2. Sialon denso y sus materiales compuestos

Utilizando ganga de carbón con alto contenido de alúmina, polvo de concentrado de hierro y polvo de coque como materias primas, el material denso compuesto de Fe-Sialon se preparó mediante el método de nitruración por reducción carbotérmica a 1400-1550 °C durante 4 horas. Se encontró que el contenido de coque excedía el 10% 1. El material denso de Fe-Sialon preparado a 1500 ℃ durante 4 horas tiene la distribución de grano más uniforme y el mejor rendimiento.

Utilizando ganga de carbón y arcilla natural como materias primas principales, se utilizó el proceso de moldeo coloidal para dar forma al cuerpo verde, y el material cerámico denso compuesto β-Sialon/SiC se sintetizó con éxito mediante el proceso de nitruración por reducción carbotérmica. El estudio encontró que el proceso optimizado de moldeo coloidal se puede utilizar para producir un cuerpo verde con una densidad de hasta 1,12 g/cm3, y se puede producir un material compuesto denso de β-Sialon/SiC después de la sinterización.