長(zhǎng)期以來，電廠排放的粉煤灰主要用作水泥原料和水泥混合材料，后又在輕骨料，墻體材料、硅酸鉀肥等領(lǐng)域中得到開發(fā)應(yīng)用。但目前仍有部分粉煤灰未被利用，被當(dāng)作廢料拋棄而填埋，這不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境，造成公害。因而提高粉煤灰的有效利用率已成為一項(xiàng)十分重要的課題。另方面，近期，莫來石作為一種精細(xì)陶瓷的原料受到陶瓷業(yè)的重視。因?yàn)樗狄环N氧化類的高溫結(jié)構(gòu)材料，其高溫強(qiáng)度，蠕變強(qiáng)度較鋁陶瓷高得多，并不遜色于碳化硅陶瓷。然而天然莫來石礦物卻十分稀少難以獲取，而現(xiàn)用莫來石多采用人工合成工藝如溶膠一凝膠法、共同沉淀法、水解法，熱分解法制取。由此合成的莫來石強(qiáng)度高，主要用作精細(xì)陶瓷的原料生產(chǎn)電子陶瓷、高溫陶瓷等�，F(xiàn)市場(chǎng)上還銷售一種由高嶺土與氧化鋁固體反應(yīng)而成的莫來石。該工藝制取的莫來石較上述合成的莫來石的純度低些，含有少量不純物如Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、堿分等，其性能稍遜一籌，因此用來生產(chǎn)高溫磁性陶瓷、硬質(zhì)磁性陶瓷、耐火材料等�？偟膩碇v，用溶膠一凝膠法等工藝合成莫來石，成本昂貴，工藝復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，制備效率低，用高嶺土與氧化鋁制取莫來石，反應(yīng)性差，需在１８００～１８５０℃高溫下燒成，燃料費(fèi)用高，高嶺土還是一種價(jià)格不薄的粘土原料。鑒于這些狀況，海外某研究機(jī)構(gòu)對(duì)利用廉價(jià)易取的粉煤灰廢料制取莫來石展開了深入的研究，最終研制出令人滿意的陶瓷用莫來石材料，也為粉煤灰的利用開辟了一條新路。
一、粉煤灰制取莫來石的工藝
粉煤灰是在１５００～１６００℃下燃燒后而形成，主要礦物組分是石莫。高溫下粉煤灰中的二氧化硅與氧化鋁成分反應(yīng)，可生成少量莫來石，其含量為百分之幾。粉煤灰中存在非晶質(zhì)二氧化硅，若在粉煤灰中加入氧化鋁混合燒成，非昌質(zhì)二氧化硅與氧化鋁固體反應(yīng)，可生成新莫來石礦物。粉煤灰中含有的堿金屬和堿土類金屬還起到燒結(jié)助劑的作用，促進(jìn)莫來石生成，可在低于燒成溫度３００～５００℃的溫度即１３００～１５００℃下燒制莫來石。通過這一研究結(jié)果，尋求到用粉煤灰制取莫來石的技術(shù)途徑：將粉煤灰預(yù)先進(jìn)行脫鐵除碳處理，再添加氧化鋁混合燒成制取。
�。�、粉煤灰及其預(yù)處理
粉煤灰是本工藝中的一種主要原料，最好使用ＳｉＯ２含量在５５％以上，Ａｌ２Ｏ３含量在２０％以上的粉煤灰，允許含有少量的ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等。使用粉煤灰前進(jìn)行預(yù)處理：將粉煤灰經(jīng)磁選機(jī)除鐵，然后在８００～９００℃下焙燒，消除殘留碳分，經(jīng)磨機(jī)細(xì)磨，按需要用鹽酸、硫酸進(jìn)行酸洗。這里要強(qiáng)調(diào)的是粉煤灰預(yù)處理十分重要，若預(yù)處理不充分，在制取莫來石過程中，燒結(jié)體會(huì)發(fā)泡，而且殘留鐵分會(huì)使成品呈土紅色，影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低商業(yè)價(jià)值。
�。�、氧化鋁
正如上述，在脫鐵除碳的粉煤灰中配合氧化鋁，混合燒結(jié)，固相反應(yīng)，可生成新的莫來石。氧化鋁選用氫氧化鋁、γ型氧化鋁和α型氧化鋁。氧化鋁的粒徑未作特殊限定，從費(fèi)用上考慮，最好在２～１０μｍ范圍內(nèi)。氧化鋁與粉煤灰的配合比也未作特殊限定，但莫來石的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比為２８．２：７１．８％（按重量計(jì)）。因此以粉煤灰中ＳｉＯ２量計(jì)，理論配合比為最好，不過氧化鋁屬高價(jià)原料，出自于費(fèi)用的考慮，配合比以２～１：１為好，最好１：１。
�。场⒊尚团c燒結(jié)
粉煤灰與氧化鋁的混合料越細(xì)，反應(yīng)性越好，但同樣出自于費(fèi)用考慮，磨細(xì)至２～１０μｍ即可�；旌狭习聪铝泄に噮�(shù)成型和燒結(jié)。燒結(jié)后冷卻，粗磨或細(xì)磨，制取莫來石料。
成型壓力１ｔ／ｃｍ２ 燒成時(shí)間 ８～１５小時(shí)（最好１０小時(shí)）
燒成溫度 １３００～１６００℃（最好１４００℃） 恒溫時(shí)間 ２～５小時(shí)（通常２小時(shí)即可）
二、莫來石試制
試制１ 將表１所示的Ａ粉煤灰經(jīng)磁選機(jī)，在１５０００～２００００高斯（磁通量密度單位）下除鐵，喂入電爐，于８００℃下焙燒２小時(shí)除碳，經(jīng)磨機(jī)磨至平均粒徑為７～８μｍ的粉料，用溫水水洗（溫水１Ｌ、溫度８０℃，邊攪拌邊水洗），再用酸洗（在一定濃度的鹽酸１Ｌ中，于８０℃下邊攪拌邊酸洗２小時(shí)），過濾，干操。
各�。担埃缣幚磉^的粉煤灰，分別加入５０ｇ氫氧化鋁、γ型氧化鋁和α型氧化鋁混合，然后加入１０％重量的水，在１ｔ／ｃｍ２的壓力下，壓制成直徑１６ｍｍ、高１４～１６ｍｍ的圓柱體試件，送入電爐，以１５０℃／ｈ升溫速度升溫至１５００℃，恒溫２小時(shí)，形成莫來石燒結(jié)體。其性能如表２所示。
試制２ 使用表１所示的Ｂ粉煤灰。由于該粉煤灰鐵分少，按試制的方法只進(jìn)行脫鐵除碳處理，不作水洗和酸洗處理。在處理過的５０ｇ粉煤灰中加入５０ｇγ型氧化鋁，充分混合，按試制１的方法成型和燒結(jié)，形成莫來石。其性能也如表２所示。
表２表明，粉煤灰一氧化鋁反應(yīng)而成的莫來石與高嶺土一氧化鋁固相反應(yīng)而成的莫來石的某些性能雖幾乎無(wú)差異，但強(qiáng)度特性更優(yōu)異。另外，Ｘ射淺衍射圖表明，該莫來石結(jié)晶與高嶺土一氧化鋁反應(yīng)而成的莫來石相同。
三、結(jié)論
利用脫鐵除碳處理過的粉煤灰與氧化鋁混合，燒成反應(yīng)，可制取陶瓷用莫來石料。該莫來石料的性能同于或超過高嶺土一氧化鋁反應(yīng)而成的莫來石，其生產(chǎn)成本也要低２０～３０％。因此利用粉煤灰制取莫來石不僅技術(shù)可行，而且經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。（陶城報(bào)）
一、粉煤灰制取莫來石的工藝
粉煤灰是在１５００～１６００℃下燃燒后而形成，主要礦物組分是石莫。高溫下粉煤灰中的二氧化硅與氧化鋁成分反應(yīng)，可生成少量莫來石，其含量為百分之幾。粉煤灰中存在非晶質(zhì)二氧化硅，若在粉煤灰中加入氧化鋁混合燒成，非昌質(zhì)二氧化硅與氧化鋁固體反應(yīng)，可生成新莫來石礦物。粉煤灰中含有的堿金屬和堿土類金屬還起到燒結(jié)助劑的作用，促進(jìn)莫來石生成，可在低于燒成溫度３００～５００℃的溫度即１３００～１５００℃下燒制莫來石。通過這一研究結(jié)果，尋求到用粉煤灰制取莫來石的技術(shù)途徑：將粉煤灰預(yù)先進(jìn)行脫鐵除碳處理，再添加氧化鋁混合燒成制取。
�。�、粉煤灰及其預(yù)處理
粉煤灰是本工藝中的一種主要原料，最好使用ＳｉＯ２含量在５５％以上，Ａｌ２Ｏ３含量在２０％以上的粉煤灰，允許含有少量的ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等。使用粉煤灰前進(jìn)行預(yù)處理：將粉煤灰經(jīng)磁選機(jī)除鐵，然后在８００～９００℃下焙燒，消除殘留碳分，經(jīng)磨機(jī)細(xì)磨，按需要用鹽酸、硫酸進(jìn)行酸洗。這里要強(qiáng)調(diào)的是粉煤灰預(yù)處理十分重要，若預(yù)處理不充分，在制取莫來石過程中，燒結(jié)體會(huì)發(fā)泡，而且殘留鐵分會(huì)使成品呈土紅色，影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低商業(yè)價(jià)值。
�。�、氧化鋁
正如上述，在脫鐵除碳的粉煤灰中配合氧化鋁，混合燒結(jié)，固相反應(yīng)，可生成新的莫來石。氧化鋁選用氫氧化鋁、γ型氧化鋁和α型氧化鋁。氧化鋁的粒徑未作特殊限定，從費(fèi)用上考慮，最好在２～１０μｍ范圍內(nèi)。氧化鋁與粉煤灰的配合比也未作特殊限定，但莫來石的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比為２８．２：７１．８％（按重量計(jì)）。因此以粉煤灰中ＳｉＯ２量計(jì)，理論配合比為最好，不過氧化鋁屬高價(jià)原料，出自于費(fèi)用的考慮，配合比以２～１：１為好，最好１：１。
�。场⒊尚团c燒結(jié)
粉煤灰與氧化鋁的混合料越細(xì)，反應(yīng)性越好，但同樣出自于費(fèi)用考慮，磨細(xì)至２～１０μｍ即可�；旌狭习聪铝泄に噮�(shù)成型和燒結(jié)。燒結(jié)后冷卻，粗磨或細(xì)磨，制取莫來石料。
成型壓力１ｔ／ｃｍ２ 燒成時(shí)間 ８～１５小時(shí)（最好１０小時(shí)）
燒成溫度 １３００～１６００℃（最好１４００℃） 恒溫時(shí)間 ２～５小時(shí)（通常２小時(shí)即可）
二、莫來石試制
試制１ 將表１所示的Ａ粉煤灰經(jīng)磁選機(jī)，在１５０００～２００００高斯（磁通量密度單位）下除鐵，喂入電爐，于８００℃下焙燒２小時(shí)除碳，經(jīng)磨機(jī)磨至平均粒徑為７～８μｍ的粉料，用溫水水洗（溫水１Ｌ、溫度８０℃，邊攪拌邊水洗），再用酸洗（在一定濃度的鹽酸１Ｌ中，于８０℃下邊攪拌邊酸洗２小時(shí)），過濾，干操。
各�。担埃缣幚磉^的粉煤灰，分別加入５０ｇ氫氧化鋁、γ型氧化鋁和α型氧化鋁混合，然后加入１０％重量的水，在１ｔ／ｃｍ２的壓力下，壓制成直徑１６ｍｍ、高１４～１６ｍｍ的圓柱體試件，送入電爐，以１５０℃／ｈ升溫速度升溫至１５００℃，恒溫２小時(shí)，形成莫來石燒結(jié)體。其性能如表２所示。
試制２ 使用表１所示的Ｂ粉煤灰。由于該粉煤灰鐵分少，按試制的方法只進(jìn)行脫鐵除碳處理，不作水洗和酸洗處理。在處理過的５０ｇ粉煤灰中加入５０ｇγ型氧化鋁，充分混合，按試制１的方法成型和燒結(jié)，形成莫來石。其性能也如表２所示。
表２表明，粉煤灰一氧化鋁反應(yīng)而成的莫來石與高嶺土一氧化鋁固相反應(yīng)而成的莫來石的某些性能雖幾乎無(wú)差異，但強(qiáng)度特性更優(yōu)異。另外，Ｘ射淺衍射圖表明，該莫來石結(jié)晶與高嶺土一氧化鋁反應(yīng)而成的莫來石相同。
三、結(jié)論
利用脫鐵除碳處理過的粉煤灰與氧化鋁混合，燒成反應(yīng)，可制取陶瓷用莫來石料。該莫來石料的性能同于或超過高嶺土一氧化鋁反應(yīng)而成的莫來石，其生產(chǎn)成本也要低２０～３０％。因此利用粉煤灰制取莫來石不僅技術(shù)可行，而且經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。（陶城報(bào)）
