Ứng dụng của gangue than trong lĩnh vực vật liệu gốm dày đặc
Gangue than là đá bị mắc kẹt trong vỉa than, và nó cũng là chất thải trong quá trình khai thác than và rửa than. Hiện nay, lượng than đá tích lũy trong nước lên tới vài tỷ tấn, gây thiệt hại nghiêm trọng cho môi trường sinh thái. Là một nguồn tài nguyên có thể tái chế, gangue than đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Qua nghiên cứu, người ta thấy rằng các thành phần chính trong gangue than là alumina và silica, và các hợp chất này thường được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất gốm sứ. Bản thân gangue than cũng có một số lượng lớn micropores và diện tích bề mặt riêng cao. Do đó, gangue than có thể được sử dụng để điều chế gốm sứ và các vật liệu khác với các đặc tính tuyệt vời như độ bền cơ học cao, khả năng chống ăn mòn axit và kiềm và tuổi thọ cao.
1. Mullite dày đặc và vật liệu composite của nó
Mullite (3Al2O3·2SiO2) là vật liệu chịu lửa chất lượng cao với đặc tính tỷ trọng cao, khả năng chống sốc nhiệt tốt, khả năng chống dão tốt, hệ số giãn nở thấp và thành phần hóa học ổn định. Ở nước tôi, có rất ít trữ lượng mullite tự nhiên và hầu hết mullite được tổng hợp nhân tạo. Nói chung, cao lanh và bột alumina được sử dụng làm nguyên liệu thô, và vật liệu mullite được điều chế bằng cách thiêu kết hoặc đốt điện. Do hàm lượng kaolinite trong gangue than thường có thể đạt tới hơn 90%, vật liệu composite mullite và mullite có hiệu suất tuyệt vời có thể được điều chế bằng cách trộn gangue với các vật liệu phụ trợ như Al2O3 và nung ở nhiệt độ cao. đất nước tôi cũng đã đạt được một số tiến bộ trong việc chuẩn bị mullite và vật liệu composite của nó từ gangue than đá.
Sử dụng bauxite hàm lượng nhôm cao làm nguyên liệu chính, cùng với than đá và một lượng nhỏ Al2O3 để điều chế clinker mullite, nghiên cứu cho thấy clinker mullite với hiệu suất tuyệt vời có thể được nung ở 1700 ° C và độ xốp rõ ràng của nó nhỏ hơn 25 %, khối lượng riêng ≥ 2,75g/cm3.
Gangue ngâm than được sử dụng làm nguyên liệu chính, được trộn đều với alumina và mullite được điều chế bằng cách thiêu kết trạng thái rắn. Đầu tiên nó sẽ tăng lên và sau đó giảm nhẹ, do đó, thời gian giữ để chuẩn bị mullite phải được kiểm soát trong vòng 2 giờ.
Sử dụng bauxite và than đá làm nguyên liệu chính, vanadi pentoxit (V2O5) và nhôm florua (AlF3) làm chất phụ gia, một tinh thể có pha tinh thể chính là pha mullite được điều chế bằng phản ứng trạng thái rắn. Nghiên cứu cho thấy: khi nhôm Khi bauxite và silic-alumin trong gangue than được trộn theo tỷ lệ mol 2:3,05, độ bền và độ cứng của vật liệu mullite đã chuẩn bị đã được cải thiện đáng kể và hiệu suất là tốt nhất. Mật độ thể tích của nó cao tới 2,3g/cm3, độ xốp biểu kiến là 23,6%, tỷ lệ hấp thụ nước là 10,55% và độ bền uốn là 114MPa.
Vật liệu composite thủy tinh silica cao mullite đã được tổng hợp thành công bằng cách sử dụng gangue than và cao lanh làm nguyên liệu thô và thêm fenspat kali. Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ thiêu kết của hỗn hợp không thêm kali fenspat là trên 1590°C, trong khi nhiệt độ thiêu kết của hỗn hợp có tỷ lệ K2O là 1,5% và thêm kali fenspat có thể giảm xuống 1530°C. Do đó, thêm một lượng kali fenspat nhất định vào hỗn hợp có thể làm giảm nhiệt độ thiêu kết.
Sử dụng gangue than làm nguyên liệu thô, gangue được kích hoạt bằng cách loại bỏ tạp chất, nung và các quy trình khác, và vật liệu bột hỗn hợp nano-mullite được điều chế bằng quá trình kết tinh thủy nhiệt. Kết quả cho thấy pha composite nano-mullite được điều chế từ bột than hoạt tính gangue trong điều kiện dung dịch natri hydroxit nồng độ 2-4mol/L, nhiệt độ khuấy 80-90°C, thời gian bảo quản nhiệt 3h, và tỷ lệ lỏng-rắn là 10mL/g. Bột, bột hỗn hợp nano-mullite có hiệu ứng kết tinh tốt, hầu hết là tinh thể cột, chiều dài hạt là 50nm và tỷ lệ khung hình trung bình đạt 3,5.
2. Silon dày đặc và vật liệu composite của nó
Sử dụng gangue than nhôm cao, bột cô đặc sắt và bột than cốc làm nguyên liệu thô, vật liệu đậm đặc hỗn hợp Fe-Sialon được điều chế bằng phương pháp thấm nitơ khử nhiệt ở 1400-1550°C trong 4 giờ. Người ta thấy rằng hàm lượng than cốc vượt quá 10% 1. Vật liệu đậm đặc Fe-Sialon được chuẩn bị ở 1500℃ trong 4 giờ có sự phân bố hạt đồng đều nhất và hiệu suất tốt nhất.
Sử dụng gangue than và đất sét tự nhiên làm nguyên liệu chính, quy trình đúc keo được sử dụng để tạo hình thân màu xanh lá cây và vật liệu gốm dày đặc hỗn hợp β-Sialon/SiC đã được tổng hợp thành công bằng quy trình thấm nitơ khử nhiệt. Nghiên cứu cho thấy rằng quy trình đúc keo được tối ưu hóa có thể được sử dụng để tạo ra vật thể màu xanh lá cây với mật độ cao tới 1,12g/cm3 và vật liệu composite β-Sialon/SiC đậm đặc có thể được sản xuất sau khi thiêu kết.