고밀도 세라믹 재료 분야에서 석탄 맥석의 적용
맥석은 탄층에 갇힌 암석이며 채탄 및 석탄 세척 과정에서 발생하는 폐기물이기도합니다. 현재 전국에 축적된 맥석탄은 수십억톤에 달하여 생태환경에 심각한 피해를 초래하였다. 재활용 가능한 자원으로서 맥석탄은 많은 분야에서 널리 사용되어 왔습니다.
연구를 통해 맥석의 주성분이 알루미나와 실리카인 것으로 밝혀졌으며 이들 화합물은 일반적으로 세라믹 생산에 사용되는 원료입니다. 석탄 맥석 자체도 많은 수의 미세 기공과 높은 비표면적을 가지고 있습니다. 따라서 맥석은 높은 기계적 강도, 산 및 알칼리 내식성, 긴 수명과 같은 우수한 특성을 가진 세라믹 및 기타 재료를 준비하는 데 사용할 수 있습니다.
1. 조밀한 멀라이트 및 그 복합재료
멀라이트(3Al2O3·2SiO2)는 고밀도, 내열충격성, 내크리프성, 팽창계수가 낮고 화학적 조성이 안정된 고품질 내화재료이다. 우리나라에는 천연 멀라이트 매장량이 거의 없으며 대부분의 멀라이트는 인공적으로 합성됩니다. 일반적으로 카올린과 알루미나 분말을 원료로 사용하며 멀라이트 원료는 소결이나 전기융합에 의해 제조한다. 일반적으로 맥석의 카올리나이트 함량은 90% 이상에 달할 수 있으므로 맥석에 Al2O3 등의 부원료를 혼합하여 고온에서 소성하면 우수한 성능의 멀라이트 및 멀라이트 복합재료를 제조할 수 있다. 우리 나라는 또한 맥석으로부터 멀라이트와 그 복합 재료를 준비하는 데 약간의 진전을 이루었습니다.
고알루미나 보크사이트를 주원료로 사용하고, 맥석탄과 소량의 Al2O3를 함께 사용하여 멀라이트 클링커를 제조한 결과, 우수한 성능을 가진 멀라이트 클링커는 1700°C에서 소성될 수 있으며 겉보기 다공성은 25%, 벌크 밀도 ≥ 2.75g/cm3.
절인탄 맥석을 주원료로 하여 알루미나와 균일하게 혼합하고 고체소결법으로 멀라이트를 제조하였다. 처음에는 증가한 다음 약간 감소하므로 멀라이트 준비를 위한 유지 시간은 2시간 이내로 제어해야 합니다.
보크사이트와 맥석을 주원료로 하고 오산화바나듐(V2O5)과 불화알루미늄(AlF3)을 첨가제로 하여 고체상 반응에 의해 주결정상이 멀라이트상인 결정을 제조하였다. 연구 결과는 다음과 같습니다. 알루미늄 맥석의 보크사이트와 실리콘-알루미나를 2:3.05의 몰비로 혼합하면 준비된 멀라이트 재료의 강도와 경도가 크게 향상되고 성능이 최고입니다. 체적 밀도는 2.3g/cm3로 높고 겉보기 공극률은 23.6%, 수분 흡수율은 10.55%, 굴곡 강도는 114MPa입니다.
석탄 맥석과 고령토를 원료로 사용하고 칼륨장석을 첨가하여 멀라이트 고규소 유리 복합재료를 성공적으로 합성하였다. 연구 결과, 칼륨 장석을 첨가하지 않은 혼합물의 소결 온도는 1590°C 이상인 반면, K2O 비율이 1.5%이고 칼륨 장석을 첨가한 혼합물의 소결 온도는 1530°C까지 낮출 수 있음을 발견했습니다. 따라서 혼합물에 일정량의 칼륨 장석을 첨가하면 소결 온도를 낮출 수 있습니다.
석탄 맥석을 원료로 사용하여 맥석은 불순물 제거, 소성 및 기타 공정에 의해 활성화되며 나노 물라이트 복합 분말 재료는 열수 결정화에 의해 준비됩니다. 그 결과, 활성탄 맥석 분말로부터 수산화나트륨 용액 농도 2-4mol/L, 교반 온도 80-90℃, 보온 3시간, 및 10mL/g의 액체-고체 비율. 분말, 나노 물라이트 복합 분말은 결정화 효과가 좋으며 대부분이 주상 결정이고 입자 길이는 50nm이며 평균 종횡비는 3.5에 이릅니다.
2. 조밀 사이알론 및 그 복합재료
고알루미나 석탄 맥석, 철 정광 분말 및 코크스 분말을 원료로 사용하여 1400-1550°C에서 4시간 동안 열탄소 환원 질화법으로 Fe-Sialon 복합 고밀도 재료를 제조했습니다. 코크스 함량이 10%를 초과하는 것으로 나타났다. 1. 1500℃에서 4시간 동안 준비된 Fe-Sialon 조밀한 재료는 가장 균일한 입자 분포와 최고의 성능을 갖는다.
석탄 맥석과 천연 점토를 주원료로 사용하여 콜로이드 성형 공정을 사용하여 성형체를 성형하고 탄소열 환원 질화 공정을 통해 β-Sialon/SiC 복합 고밀도 세라믹 재료를 성공적으로 합성했습니다. 이 연구는 최적화된 콜로이드 성형 공정을 사용하여 밀도가 1.12g/cm3에 달하는 성형체를 생산할 수 있으며 소결 후 조밀한 β-Sialon/SiC 복합 재료를 생산할 수 있음을 발견했습니다.