Применение угольной пустой породы в области плотных керамических материалов
Пустая угольная порода – это порода, захваченная в угольном пласте, а также отходы в процессе добычи и обогащения угля. В настоящее время накопленная угольная жила в стране достигает нескольких миллиардов тонн, что нанесло серьезный ущерб экологической среде. В качестве перерабатываемого ресурса угольная пустая порода широко используется во многих областях.
В результате исследований было установлено, что основными компонентами угольной пустой породы являются глинозем и кремнезем, и эти соединения обычно используются в качестве сырья для производства керамики. Сама угольная порода также имеет большое количество микропор и высокую удельную поверхность. Таким образом, угольная жила может использоваться для получения керамики и других материалов с превосходными свойствами, такими как высокая механическая прочность, стойкость к кислотной и щелочной коррозии и длительный срок службы.
1. Плотный муллит и композиционные материалы на его основе.
Муллит (3Al2O3·2SiO2) представляет собой высококачественный огнеупорный материал с характеристиками высокой плотности, хорошей термостойкостью, хорошей устойчивостью к ползучести, низким коэффициентом расширения и стабильным химическим составом. В моей стране природных запасов муллита мало, и большая часть муллита синтезируется искусственно. Как правило, в качестве сырья используются каолин и порошок глинозема, а муллитовые материалы получают спеканием или электроплавкой. Поскольку содержание каолинита в угольной пустой породе обычно может достигать более 90%, муллит и муллитовые композиционные материалы с отличными характеристиками могут быть получены путем смешивания пустой породы со вспомогательными материалами, такими как Al2O3, и прокаливанием при высокой температуре. моя страна также добилась определенного прогресса в получении муллита и его композиционных материалов из угольной пустой породы.
Используя высокоглиноземистый боксит в качестве основного сырья вместе с угольной пустой породой и небольшим количеством Al2O3 для приготовления муллитового клинкера, исследование показало, что муллитовый клинкер с превосходными характеристиками можно обжигать при температуре 1700 °C, а его кажущаяся пористость составляет менее 25 %, насыпная плотность ≥ 2,75 г/см3.
В качестве основного сырья использовали протравленную угольную породу, которую равномерно смешивали с глиноземом, а муллит получали твердофазным спеканием. Она будет сначала увеличиваться, а затем несколько уменьшаться, поэтому время выдержки при приготовлении муллита следует контролировать в пределах 2 ч.
Используя боксит и каменноугольную жилу в качестве основного сырья, пятиокись ванадия (V2O5) и фторид алюминия (AlF3) в качестве добавок, по твердофазной реакции был получен кристалл, основной кристаллической фазой которого является муллитовая фаза. Исследования показывают, что: когда алюминий Когда боксит и алюмосиликат в угольной пустой породе смешиваются в молярном соотношении 2:3,05, прочность и твердость приготовленного муллитового материала значительно улучшаются, а производительность является лучшей. Его объемная плотность достигает 2,3 г/см3, кажущаяся пористость — 23,6%, скорость водопоглощения — 10,55%, а прочность на изгиб — 114 МПа.
Композитный материал из муллита и высококремнеземного стекла был успешно синтезирован с использованием угольной пустой породы и каолина в качестве сырья и добавлением калиевого полевого шпата. В результате исследования установлено, что температура спекания смеси без добавления калиевого полевого шпата выше 1590°С, а температура спекания смеси с содержанием К2О 1,5% и добавлением калиевого полевого шпата может быть снижена до 1530°С. Поэтому добавление в смесь некоторого количества калиевого полевого шпата позволяет снизить температуру спекания.
При использовании угольной пустой породы в качестве сырья, пустая порода активируется удалением примесей, прокаливанием и другими процессами, а наномуллитовый композиционный порошковый материал готовится гидротермальной кристаллизацией. Результаты показывают, что композиционная фаза наномуллита была приготовлена из порошка активированной угольной пустой породы в условиях концентрации раствора гидроксида натрия 2-4 моль/л, температуре перемешивания 80-90°С, выдержке тепла 3 ч, и соотношение жидкость-твердое вещество 10 мл/г. Порошок, композитный порошок наномуллита обладает хорошим эффектом кристаллизации, большинство из которых представляют собой столбчатые кристаллы, длина зерна составляет 50 нм, а среднее соотношение сторон достигает 3,5.
2. Плотный сиалон и его композиционные материалы.
Используя в качестве сырья высокоглиноземистую угольную жилу, порошок железного концентрата и порошок кокса, методом карботермического восстановительного азотирования при 1400-1550°С в течение 4 часов был получен композиционный плотный материал Fe-Сиалон. Было установлено, что содержание кокса превышало 10% 1. Плотный материал Fe-Sialon, приготовленный при 1500 ℃ в течение 4 часов, имеет наиболее равномерное распределение зерен и лучшие характеристики.
Используя угольную жилу и природную глину в качестве основного сырья, процесс коллоидного формования был использован для придания формы сырому телу, а композитный плотный керамический материал β-сиалон/SiC был успешно синтезирован с помощью процесса карботермического восстановительного азотирования. Исследование показало, что оптимизированный процесс коллоидного формования можно использовать для производства сырца с плотностью до 1,12 г/см3, а после спекания можно получить плотный композитный материал β-сиалон/карбид кремния.