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莫来石的主要成分是氧化铝和氧化硅,是铝硅酸盐的矿物统称,它是由铝硅酸盐经过高温条件形成的一种矿物,人工加热铝硅酸盐时也会形成莫来石。近年来我国不断加大煤炭资源的清洁利用,电厂发电产生的粉煤灰中也含有莫来石相,其中准格尔电厂煤粉炉粉煤灰中莫来石含量在40%左右。莫来石的化学组成为3Al2O3·2SiO2-2Al2O3·SiO2,从相图角度分析,在二元相图系统中,莫来石为稳定的结晶铝硅酸盐。它的晶体结构是由硅氧四面体和铝氧四面体沿C轴无序排列组成双链,双链间由铝氧八面体连接而成,其结构中铝氧八面体在整个结构中起到了骨架支撑作用,非公度调幅的2种有序化方式又使其具有稳定的能量,因而莫来石具有非常好的化学稳定性。同时它兼具有良好的耐火度高、电绝缘性强等性质、抗化学侵蚀、抗震性好、荷重软化温度高、抗蠕变,现被广泛使用在冶金、化工、石油、电力、等诸多工业领域。
莫来石合成的方法,可分为烧结法和电熔法。烧结法按照原料制备的方式又有干法与湿法之分,干法工艺是将配料共同粉磨,经压球或压坯后用回转窑或隧道窑烧成;湿法工艺是将配合料加水磨成料浆,再压滤脱水成为泥饼,真空挤泥成为泥段或泥坯再经烧成。
电熔法是将配合料加入到电弧炉中,在电弧形成的高温中熔融,冷却析晶而成,采用天然原料配料时(如铝矾土等),可不经粉磨直接将块状原料破碎至
烧结合成莫来石一般在1650~1700℃下进行。影响烧结法合成莫来石的主要工艺因素是原料的纯度、原料的细度和煅烧温度。烧结法合成荚来石主要依靠Al2O3和SiO2间的固相反应来完成,因此提高原料的分散度,将会加速同相反应的进程。特别是
莫来石原料的制备主要有以下几种方法
(1)固相反应烧结法
通过固相反应烧结法来制备莫来石材料的方法至今已经趋于完善,可以分为下面几种类型:机械活化、添加合适的烧结助剂、添加一定量的莫来石晶种。其中普遍的方法是添加合适的烧结助剂来制备莫来石材料。
(2)水解沉淀法
水解沉淀法指的是通过加入沉淀剂从而在溶液中形成沉淀,再经过热处理后形成符合要求的粉料。水解沉淀法可以分为共沉淀法和单相沉淀法两种。
(3)水热晶化法
水热晶化法主要运用溶解-再结晶的原理理。原料首先在水热的介质中进行溶解,再通过对流将溶液中的离子团或者分子团传送到具有籽晶的生长区,溶解度饱和后会析出晶体。水热晶化法制备的粉体的粒子纯度较高,分散性较好,且合成出的粉体一般不需要经过高温热处理。