Application de la gangue de charbon dans le domaine des matériaux céramiques denses

La gangue de charbon est la roche emprisonnée dans la veine de charbon, et c’est aussi les déchets du processus d’extraction et de lavage du charbon. À l’heure actuelle, la gangue de charbon accumulée dans le pays atteint plusieurs milliards de tonnes, ce qui a causé de graves dommages à l’environnement écologique. En tant que ressource recyclable, la gangue de charbon a été largement utilisée dans de nombreux domaines.

Grâce à la recherche, on a découvert que les principaux composants de la gangue de charbon sont l’alumine et la silice, et ces composés sont des matières premières couramment utilisées pour la production de céramique. La gangue de charbon elle-même présente également un grand nombre de micropores et une surface spécifique élevée. Par conséquent, la gangue de charbon peut être utilisée pour préparer des céramiques et d’autres matériaux dotés d’excellentes propriétés telles qu’une résistance mécanique élevée, une résistance à la corrosion acide et alcaline et une longue durée de vie.

1. Mullite dense et ses matériaux composites

La mullite (3Al2O3·2SiO2) est un matériau réfractaire de haute qualité avec les caractéristiques de haute densité, bonne résistance aux chocs thermiques, bonne résistance au fluage, faible coefficient de dilatation et composition chimique stable. Dans mon pays, il y a peu de réserves naturelles de mullite, et la majeure partie de la mullite est synthétisée artificiellement. Généralement, le kaolin et la poudre d’alumine sont utilisés comme matières premières, et les matériaux de mullite sont préparés par frittage ou électrofusion. Étant donné que la teneur en kaolinite dans la gangue de charbon peut généralement atteindre plus de 90%, des matériaux composites de mullite et de mullite avec d’excellentes performances peuvent être préparés en mélangeant la gangue avec des matériaux auxiliaires tels que Al2O3 et une calcination à haute température. mon pays a également fait quelques progrès dans la préparation de la mullite et de ses matériaux composites à partir de la gangue de charbon.

En utilisant de la bauxite à haute teneur en alumine comme matière première principale, ainsi que de la gangue de charbon et une petite quantité d’Al2O3 pour préparer le clinker de mullite, la recherche a révélé que le clinker de mullite avec d’excellentes performances peut être cuit à 1700 ° C, et sa porosité apparente est inférieure à 25 %, densité apparente ≥ 2,75 g/cm3.

La gangue de charbon décapée a été utilisée comme matière première principale, qui a été mélangée uniformément avec de l’alumine, et la mullite a été préparée par frittage à l’état solide. Il va d’abord augmenter puis diminuer légèrement, de sorte que le temps de maintien pour la préparation de la mullite doit être contrôlé dans les 2h.

En utilisant la bauxite et la gangue de charbon comme matières premières principales, le pentoxyde de vanadium (V2O5) et le fluorure d’aluminium (AlF3) comme additifs, un cristal dont la phase cristalline principale est la phase mullite a été préparé par réaction à l’état solide. La recherche montre que : lorsque l’aluminium Lorsque la bauxite et le silicium-alumine dans la gangue de charbon sont mélangés à un rapport molaire de 2:3,05, la résistance et la dureté du matériau de mullite préparé ont été considérablement améliorées et les performances sont les meilleures. Sa densité volumique est aussi élevée que 2,3 g/cm3, la porosité apparente est de 23,6 %, le taux d’absorption d’eau est de 10,55 % et la résistance à la flexion est de 114 MPa.

Le matériau composite mullite-verre à haute teneur en silice a été synthétisé avec succès en utilisant la gangue de charbon et le kaolin comme matières premières et en ajoutant du feldspath potassique. L’étude a révélé que la température de frittage du mélange sans ajout de feldspath potassique est supérieure à 1590°C, tandis que la température de frittage du mélange avec un rapport K2O de 1,5% et l’ajout de feldspath potassique peut être réduite à 1530°C. Par conséquent, l’ajout d’une certaine quantité de feldspath potassique au mélange peut réduire la température de frittage.

En utilisant la gangue de charbon comme matière première, la gangue est activée par l’élimination des impuretés, la calcination et d’autres procédés, et le matériau en poudre composite de nano-mullite est préparé par cristallisation hydrothermale. Les résultats montrent que la phase composite de nano-mullite a été préparée à partir de la poudre de gangue de charbon activé dans les conditions d’une concentration de solution d’hydroxyde de sodium de 2-4mol/L, une température d’agitation de 80-90°C, une conservation de la chaleur de 3h, et un rapport liquide-solide de 10 ml/g. Poudre, la poudre composite de nano-mullite a un bon effet de cristallisation, dont la plupart sont des cristaux colonnaires, la longueur du grain est de 50 nm et le rapport d’aspect moyen atteint 3,5.

2. Le sialon dense et ses matériaux composites

En utilisant une gangue de charbon à haute teneur en alumine, de la poudre de concentré de fer et de la poudre de coke comme matières premières, le matériau dense composite Fe-Sialon a été préparé par la méthode de nitruration par réduction carbothermique à 1400-1550°C pendant 4 heures. Il a été constaté que la teneur en coke dépassait 10% 1. Le matériau dense Fe-Sialon préparé à 1500℃ pendant 4 heures a la distribution de grains la plus uniforme et les meilleures performances.

En utilisant la gangue de charbon et l’argile naturelle comme principales matières premières, le procédé de moulage colloïdal a été utilisé pour façonner le corps vert, et le matériau céramique dense composite β-Sialon/SiC a été synthétisé avec succès par le procédé de nitruration par réduction carbothermique. L’étude a révélé que le processus optimisé de moulage colloïdal peut être utilisé pour produire un corps vert avec une densité aussi élevée que 1,12 g/cm3, et un matériau composite β-Sialon/SiC dense peut être produit après frittage.