煤矸石合成堇青石

煤矸石合成堇青石

通常所說的堇青石是指印度石，理論化學(xué)組成為 2Mg0·2Al203·5SiO2，是堇青石四種變體之一的人工合成的高溫型(ɑ型)。它具有低的熱膨脹系數(shù)(25~1000℃平均為10-6.℃-1，較高的分解溫度 (1460℃)。堇青石陶瓷材料具有良好的抗熱震性能，廣泛用于制造陶瓷工業(yè)用窯具等抗熱震材料，近年來開發(fā)的堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷，在金屬熔液的過濾、汽車尾氣凈化器載體等方面得到大量使用。利用煤研石低成本合成堇青石，既有利于保護(hù)環(huán)境又有可觀的經(jīng)濟(jì)利益。

研究表明，用煤研石、滑石和超細(xì)氧化鋁粉可以合成高純度的堇青石材料最佳配方為:煤矸石 49.54%，滑石37.95%，氧化鋁粉 12.51%。堇青石的合成源于兩種反應(yīng)機(jī)理，一是由煤矸石的分解、轉(zhuǎn)化產(chǎn)物莫來石和石英，滑石的分解產(chǎn)物頑火輝石等，在1100℃左右開始反應(yīng)合成;二是在1200℃左右剛玉和頑火輝石先反應(yīng)生成鎂鋁尖晶石，再由鎂鋁尖晶石與非晶質(zhì)SiO2在 1350℃左右開始反應(yīng)合成堇青石，這個(gè)反應(yīng)開始溫度較高反應(yīng)速度較慢，對(duì)整個(gè)合成過程影響較大。所以，堇青石的合成溫度應(yīng)當(dāng)大于1350℃，否則鎂鋁尖晶石很難與非晶質(zhì) SiO2反應(yīng)生成堇青石。最佳合成溫度為 1380℃，保溫 3~4h。長(zhǎng)時(shí)間高溫保溫容易產(chǎn)生液相和晶體缺陷，不利于合成高純堇青石。