煤矸石是耐火材料工業(yè)的重要原料資源，充分利用煤矸石，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)目標(biāo)，同時還能有效的降低生產(chǎn)成本。本文主要介紹煤矸石的主要應(yīng)用。

一、煤矸石做原料直接生產(chǎn)耐火材料

1、生產(chǎn)耐火黏土磚和半硅磚

煤矸石煅燒后，選擇含量30%-44%的Al2O3制備黏土磚，含量15%-30%的Al2O3制備半硅磚。其生產(chǎn)工藝是：選料—破粉碎配料—混練—成型—干燥—燒成—產(chǎn)品。這兩種產(chǎn)品是耐火材料的傳統(tǒng)制品，產(chǎn)量多，用量大。

2、生產(chǎn)耐火纖維

某耐火公司以煤矸石為原料，生產(chǎn)過程是：采用鄂式破碎機(jī)將煤矸石脫碳處理和破碎，然后經(jīng)六道工序，即配料、電阻爐熔融、噴吹成纖、針刺成毯、加熱處理、自動縱橫切割及包裝。硅酸鋁纖維是重要的隔熱保溫材料，是目前熱工設(shè)備用量多的保溫材料之一。

3、生產(chǎn)耐火澆注料和耐火噴涂料

利用煤矸石（70%-80%）與硅微粉、鋁酸鈣水泥配料，制備高強(qiáng)耐堿澆注料，用于水泥窯預(yù)熱器、篦冷機(jī)等堿侵蝕嚴(yán)重及相似部位。浙江某公司利用淮北煤矸石制備水泥窯用噴涂料，使用效果很好。

二、利用煤矸石合成莫來石

莫來石在耐火材料中廣泛應(yīng)用，例如莫來石磚，由于蠕變率低，用于高爐的熱風(fēng)爐格子磚，與其他氧化物及非氧化物配料，如剛玉—莫來石磚，莫來石—碳化硅磚等，同時也是不定形耐火材料的主要原材料。

合成的方法主要有兩種：一是干法，采用鄂式破碎機(jī)和球磨機(jī)將煤矸石粉碎、磨細(xì)與氧化鋁細(xì)粉，也可以與高鋁礬土熟料細(xì)粉配料，按Al2O3/SiO2為2.55計算配比，兩種料混合磨細(xì)，壓成坯體，煅燒后即形成莫來石料。二是濕法，將煤矸石，高鋁礬土熟料分別粉碎，煤矸石細(xì)粉與氧化鋁細(xì)粉配料，也可以是煤矸石細(xì)粉與高鋁礬土熟料細(xì)粉配料，也是按Al2O3/SiO2為2.55計算配比，分別稱量兩種料裝入球磨機(jī)中，加水濕磨，磨到一定細(xì)度后脫水、擠坯、干燥、煅燒后即成莫來石料。煤矸石與氧化鋁合成的莫來石的純度要高些，與高鋁礬土熟料合成的莫來石雜質(zhì)多些，濕法合成料的質(zhì)量要好些。

三、制取耐火材料的結(jié)合劑硫酸鋁和聚合氯化鋁

1、制取硫酸鋁

其工藝流程是：煤矸石煅燒—制粉—加硫酸浸出—過濾出渣—濾液中和—硫酸鋁溶液。還可以進(jìn)一步過濾提純，蒸發(fā)結(jié)晶和脫水烘干。

2、制取聚合氯化鋁

采用酸溶法，其工藝是：煤矸石粉碎至小于8mm—煅燒（750℃）—細(xì)碎至60目以下—連續(xù)酸溶—濃縮結(jié)晶—沸騰分解—配水聚合五道工序。

四、利用煤矸石制取氫氧化鋁和氧化鋁

氫氧化鋁和氧化鋁是耐火材料的主要原料，經(jīng)過高溫煅燒或電熔可得到剛玉材料，是制造耐火材料，即剛玉磚、剛玉質(zhì)澆注料等不定形耐火材料的原料。其制取方法如下。

1、用堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁

用堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁并將殘渣直接煅燒為硅酸鹽水泥，同時將廢氣、廢液循還利用。其簡單的工藝流程是：煤矸石與石灰石分別粉碎—配料—混合共磨—加純堿和水—攪化—燒結(jié)—粉碎共磨—加水浸取—過濾分離—（殘渣高溫煅燒成硅酸鹽水泥熟料）鋁酸鈉溶液—通CO2進(jìn)行碳化分解（其中的Na2CO3稀溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮的殘渣再循還利用）—Al（OH）3沉淀—干燥煅燒—工業(yè)氧化鋁。

2、采取酸鹽聯(lián)合法制備氫氧化鋁

氧化鋁：其工藝的第一步是先制取硫酸鋁。硫酸鋁溶液—加入（NH4）2SO4和氨水—中和攪拌槽—Al2O3鹽析—過濾（除去濾液）—洗滌脫水—烘干—氫氧化鋁Al（OH）3。將氫氧化鋁在活化爐中煅燒—氧化鋁Al2O3。

3、制取高純氧化鋁微粉

其過程為：煤矸石細(xì)粉—加鹽酸浸出—固液分離（分出SiO2殘渣）—通入Hce氣體鹽析提純—過濾洗滌（分離出濾液）—熱解—活化制鋁溶膠—制鋁凝膠—彌散分解—煅燒轉(zhuǎn)相—氧化鋁微粉。

五、利用煤矸石制取水玻璃

水玻璃是耐火材料常用結(jié)合劑之一。制取硫酸鋁過程的煤矸石酸溶和過濾后的殘渣，濾渣中的SiO2與加入的NaOH反應(yīng)，在120-150℃的溫度下，反應(yīng)2-3h，然后在儲存池中沉淀，濾出不溶物，濾液濃縮便得到水玻璃。

六、利用煤矸石制取碳化硅

碳化硅具有耐火度高、硬度大、強(qiáng)度高、體積穩(wěn)定等特點，是重要的耐火原材料，無論是耐火制品，還是不定形耐火材料都大量應(yīng)用碳化硅。

七、利用煤矸石生產(chǎn)陶粒

陶粒是生產(chǎn)輕質(zhì)保溫制品的原料之一。選擇含碳量不高的炭質(zhì)頁巖和選煤選出的煤矸石比較適合制備陶粒。其工藝過程是：將煤矸石破碎，磨細(xì)，配料（可與赤泥、粉煤灰、成孔劑和黏結(jié)劑配合），加水?dāng)嚢?，成球造粒，干燥煅燒，冷卻后即為陶粒。有些質(zhì)量非常均勻的硬質(zhì)煤矸石，經(jīng)鄂式破碎機(jī)破碎，用圓振動篩篩分成所需要的粒度，這種原料塊也可稱為陶粒，工藝簡單。

八、制備B-Sialon復(fù)相材料

利用煤矸石與陶瓷拋光廢渣制備B-Sialon復(fù)相材料：B-Sialon材料是一種耐高溫、抗氧化和熱穩(wěn)定性好的固溶體，在高溫領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。制備過程：（1）將煤矸石和陶瓷拋光廢渣分別粉碎，再將煤矸石粉與拋光廢渣粉、碳粉按一定配料比配料、混合。（2）將混合料加無水乙醇濕磨，烘干機(jī)烘干，加結(jié)合劑混合均勻后，在50-100MPa壓力下成型，在氮氣氣氛下1450-1600℃燒結(jié)，降溫，冷卻得到B-Sialon材料。某單位用煤矸石與活性炭，用后鐵溝料配料，采用碳熱還原氮化法合成B-Sialon材料。

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