煤系高岭土合成堇青石工艺研究

人工堇青石的合成方法简介摘要：堇青石（2mgo2·al2o3·5sio2）材料具有膨胀系数低热稳定性好、弹性模量高和较低的介电常数等优良性能可作为耐火材料、多孔材料和复合材料。

本文简介了堇青石制备方法的研究现状，其制备方法主要有天然矿物高温固相法、玻璃反玻化法、溶胶-凝胶法和沉淀包裹法，并展望了堇青石的研究发展趋势。

关键词：堇青石；人工合成；研究进展【中图分类号】tq1701. 引言堇青石（2mgo2·al2o3·5sio2）材料具有膨胀系数低热稳定性好和较低的介电常数等优良性能，被广泛用作窑具材料，过滤材料，汽车尾气的催化、净化载体，以及电子封装材料等一些对热膨胀性能、热震性能及介电性能要求严格的部件[1-2]。

天然的堇青石矿很少，纯度低，难以适应工业要求。

因此，人工合成堇青石已是堇青石制品的主要原料来源。

目前，普遍认为堇青石具有三种同素异形体，即高温堇青石（α型）、低温堇青石（β型）和低温亚稳态堇青石（γ型）[3]。

α型为高温稳定型，属于六方晶系；β型为低温稳定型，属于斜方晶系，当温度升高时可以转化为α型，大约在1460℃；γ型为低温亚稳态，在1000℃长时间加热则发生不可逆的转变，转变为高温型和低温型。

晶型不同其膨胀系数也不同，α型堇青石，a=b，所以a轴与b 轴的膨胀系数同为1.27×10-6℃-1，c轴为-2.12×10-6℃-1，β型堇青石，a≠b，a，b轴的平均膨胀系数在2.2×10-6℃-1～2.8×10-6℃-1之间。

c轴的膨胀系数为-1.11×10-6℃-1。

目前，α型堇青石备受关注，人工合成的多为α型，其膨胀系数大致为1.5×10-6℃-1～2.8×10-6℃-1，因此开发低膨胀系数的α型堇青石材料备受关注[4]。

堇青石的合成已经有近百年的历史，研究人员一直在为合成堇青石进行着不懈地努力，但合成堇青石仍是一项很困难的工作，这主要是因为它的生成条件比较苛刻，其生成温度与分解温度接近，即烧成温度范围窄，在较低温度下没有明显的堇青石生成，提高温度又会导致大量的玻璃相生成从而降低制品的热稳定性。

2021.03科学技术创新3.2当纳米碳酸钙添加量为9wt .%时,环氧树脂植筋胶的剪切强度达到最大值21.9M Pa ,相对树脂基体提高29.59%。

3.3相对拉伸强度和压缩强度的改善,纳米碳酸钙对剪切强度的提高更为明显,说明纳米碳酸钙对环氧树脂植筋胶的粘接性能有显著影响。

3.4纳米碳酸钙在低添加量时,纳米粒子分散较好,团聚的机会少;填充树脂体系中微间隙,固化时减少收缩率,降低内应力。

当受到外力作用,容易诱发银纹和微裂纹,树脂基体产生屈服,阻碍形成破坏性开裂,起到增韧增强作用。

3.5利用扫描电镜(SEM )对固化物进行断面分析,发现其符合纳米粒子增强增韧的特征,说明纳米碳酸钙填充改性能够有效地提高环氧树脂植筋胶力学性能。

参考文献[1]李娟,刘青,曹佳丽.阻燃环氧树脂研究进展[J].合成树脂及塑料,2016,33(6):76-80.[2]陈兵,王晓洁,王喜占.环氧树脂增韧改性研究进展[J].中国胶黏剂,2017,26(2):55-58.[3]何发达,粟时平,付航,周路平.环氧树脂掺杂微纳米氧化物粒子改性研究综述[J].高压电器,2020,56(3):94-103.[4]李贝贝,曹新鑫,王凯歌,菅珂婕,何小芳.环氧树脂的增强改性研究进展[J].热固性树脂,2019,34(5):63-69.[5]马纪翔,邹本久,蒋安伸.纳米材料改性环氧树脂的研究进展[J].广东化工,2019,46(9):160-161.[6]张瑞珠,贾新杰,李林杰,王重洋,环氧树脂的增韧研究进展[J].化工新型材料,2018,46(9):21-24.[7]刁润丽,张晓丽.纳米碳酸钙的表面改性研究进展矿产保护与利用[J].2018,1:146-150.[8]曹璐.环氧树脂增韧研究进展[J].中国胶粘剂,2019,28(5):49-53.[9]张瑞珠,贾新杰,李林杰,王重洋,环氧树脂的增韧研究进展[J].化工新型材料,2018,46(9):21-24.[10]袁智慧,牛永平,汪小伟.环氧树脂增韧机理及研究进展[J].热固性树脂,2019,34(6):65-70.[11]马纪翔,邹本久,蒋安伸.纳米材料改性环氧树脂的研究进展[J].广东化工,2019,46(9):160-161.浅谈粉煤灰制堇青石陶瓷工艺金震楠羊新伟娄炎群周文(浙江浙能催化剂技术有限公司,浙江宁波315612)粉煤灰为火力发电厂排放的固体废弃物,其主要成分为A l 2O 3和SiO 2。

堇青石合成工艺及经济效益分析一、堇青石介绍通常所说的堇青石是指印度石，天然产出很少只在印度少有发现而得名。

理论化学组成为2MgO·2Al2O3·5SiO2，属于六方晶系六元环状硅酸盐晶体，是堇青石四种变体之一的高温型<α型>，它具有低的热膨胀系数（25-1000℃平均为1.5*10-6k-1）。

较高的分解温度1460℃，在冶金电子汽车化工环境保护等领域有着广阔的应用前景。

例如在耐火材料方面制备含有堇青石的材料不仅具有良好的耐高温性能，而且还有很好的抗热震性能。

堇青石质窑具在陶瓷行业得到推广应用。

堇青石质蜂窝陶瓷在金属熔液的过滤、工业炉的烟气净化、汽车尾气净化等方面得到大量使用；同时在电子封装材料、生物陶瓷、泡沫陶瓷、印刷电路板、低温热辐射材料等高新技术领域也颇受青睐。

从而使堇青石材料的研究受到了前所未有的重视，人工合成堇青石的研究已成为陶瓷材料领域的一个热点。

特别是采用天然原料低成本合成堇青石材料已经成为陶瓷行业的一个重要课题。

二、堇青石的合成工艺2.1 天然矿物高温固相反应合成堇青石利用天然矿物原料合成堇青石具有生产成本低产量大、应用范围广等优势，所以利用天然矿物原料低成本合成堇青石材料一直是人们的一个研究热点，研究和应用最多的是：高岭土-滑石-氧化铝系统，以及煤矸石（高岭石）-菱镁矿-滑石，煤矸石（高岭石）-菱镁矿-石英，累托石-滑石-氧化铝，高岭石-氢氧化镁，绿泥石-滑石-高岭石-氧化铝，叶腊石-铝矾土-菱镁矿-滑石系统合成堇青石的研究。

2.2 其余方法合成制备堇青石1、氧化物高温固相反应法合成高纯堇青石2、湿化学法合成高纯堇青石粉体。

以上方法中，工业化合成堇青石材料最常用的方法仍然是高温固相反应合成法，该方法具有生产工艺简单，生产效率高等优点；该方法存在的最大问题就是合成温度高、能源消耗大、生产成本高。

应用最多的高岭土-滑石-氧化铝系统，合成温度高达1390℃-1400℃。

低温合成堇青石关键字：堇青石; [原料的加工及防尘] 2006年11月14日08:27 堇青石陶瓷具有良好的抗热震性能，堇青石－莫来石质窑具已经在陶瓷行业得到广泛应用。

目前国内外大多以高岭土、滑石和氧化铝为原料，采用固相烧结反应法合成堇青石，合成温度一般在1370℃以上。

该工艺能耗大，成本高，制约了堇青石材料的进一步推广应用。

低成本合成堇青石工艺的研究已成为研究热点之一。

陕西科技大学材料与工程学院以煤矸石、滑石和菱镁矿为原料，对低温合成堇青石工艺进行了初步研究。

以堇青石的理论化学组成（SiO251.36%、Al2O334.86%、MgO13.78%）为基准，经计算得实验配比为：煤矸石73.14％，滑石12.90％，菱镁矿13.96％。

原料经配料后入刚玉质球磨罐，料：球：水＝1：2：1.2（质量比），烧成中，分别在1000~1350℃之间选取多个烧成温度点取样,XRD\SEM进行试样分析,并测量试样的热膨胀系数。

分析结果表明，采用煤矸石－滑石－菱镁矿可以合成高纯堇青石材料。

在上述配中，于1350℃分别保温2h、3h和4h，均可得到单一晶相的堇青石材料。

但是，保温时间的延长将会导致玻璃相含量的增加，使堇青石材料的热膨胀系数增大。

因此该系统的最佳合成条件是：1350℃保温2h。

合成堇青石过程中的中间产物镁铝尖晶石的生成温度和速度，是决定合成温度的主要因素之一。

煤矸石－滑石－菱镁矿系统的合成温度较低的原因是配料中未引入活性较差的氧化铝原料，菱镁矿分解产物MgO(方镁石)与煤矸石分解产物中无定形Al2O3反应生成镁铝尖晶石的温度较低（1000℃）。

该反应的活化能明显低于通常合成堇青石所采用的粘土－滑石－氧化铝系统中刚玉与顽火辉石反应生成镁铝尖晶石的反应活化能。

煤矸石－滑石－菱镁矿系统中镁铝尖晶石的生成温度降低，反应速度加快，从而也降低了堇青石的合成温度。

人工堇青石的合成方法简介作者：安丽王纪红来源：《中国科技博览》2013年第18期摘要：堇青石（2MgO2·Al2O3·5SiO2）材料具有膨胀系数低热稳定性好、弹性模量高和较低的介电常数等优良性能可作为耐火材料、多孔材料和复合材料。

本文简介了堇青石制备方法的研究现状，其制备方法主要有天然矿物高温固相法、玻璃反玻化法、溶胶-凝胶法和沉淀包裹法，并展望了堇青石的研究发展趋势。

关键词：堇青石；人工合成；研究进展【中图分类号】TQ1701. 引言堇青石（2MgO2·Al2O3·5SiO2）材料具有膨胀系数低热稳定性好和较低的介电常数等优良性能，被广泛用作窑具材料，过滤材料，汽车尾气的催化、净化载体，以及电子封装材料等一些对热膨胀性能、热震性能及介电性能要求严格的部件[1-2]。

天然的堇青石矿很少，纯度低，难以适应工业要求。

因此，人工合成堇青石已是堇青石制品的主要原料来源。

目前，普遍认为堇青石具有三种同素异形体，即高温堇青石（α型）、低温堇青石（β型）和低温亚稳态堇青石（γ型）[3]。

α型为高温稳定型，属于六方晶系；β型为低温稳定型，属于斜方晶系，当温度升高时可以转化为α型，大约在1460℃；γ型为低温亚稳态，在1000℃长时间加热则发生不可逆的转变，转变为高温型和低温型。

晶型不同其膨胀系数也不同，α型堇青石，a=b，所以a轴与b轴的膨胀系数同为1.27×10-6℃-1，c轴为-2.12×10-6℃-1，β型堇青石，a≠b，a，b轴的平均膨胀系数在2.2×10-6℃-1～2.8×10-6℃-1之间。

c轴的膨胀系数为-1.11×10-6℃-1。

目前，α型堇青石备受关注，人工合成的多为α型，其膨胀系数大致为1.5×10-6℃-1～2.8×10-6℃-1，因此开发低膨胀系数的α型堇青石材料备受关注[4]。

堇青石合成工艺及经济效益分析堇青石是一种常见的建筑材料，具有坚硬、耐磨、耐腐蚀等特点。

合成堇青石的工艺包括原料选取、研磨配料、制备工艺等步骤。

同时，对于合成堇青石的经济效益也需要进行分析。

合成堇青石的工艺包括以下几个步骤：1.原料选取：原料是合成堇青石的关键，通常主要选用石英砂作为主要原料，同时还需添加适量的长石、膨润土等。

原料的选择对于合成堇青石的质量和性能起着决定性的影响。

2.研磨配料：将选取的原料进行研磨，并按照一定的配方比例进行混合。

通过研磨可以使原料的粒度均匀，提高配料的均一性。

3.制备工艺：将研磨好的配料放入特制的模具中，经高温高压的合成过程，制备成堇青石坯体。

合成堇青石的温度和压力需要严格控制，以确保最终产品的质量。

合成堇青石的经济效益分析如下：1.成本控制：原料成本是影响合成堇青石经济效益的主要因素。

石英砂等原料的价格相对较低，且容易获取，从而降低了成本。

同时，制备工艺简单，不需要复杂的设备和技术，减少了成本支出。

2.产品销售：合成堇青石广泛应用于建筑、道路、水利等领域，市场需求量大，有着广阔的销售前景。

合成堇青石具有坚硬、耐磨、耐腐蚀等优点，可以替代天然石材，满足市场需求。

3.经济效益：由于合成堇青石的制备工艺简单，原料价格低廉，生产成本相对较低，可以获得较高的利润空间。

同时，该行业具有较高的技术门槛和市场准入门槛，具有一定的竞争优势。

综上所述，合成堇青石的制备工艺相对简单，原料价格低廉，同时市场需求量大，具有较高的经济效益和利润空间。

然而，在合成堇青石的生产过程中，仍需要注重原料的选取和制备工艺的控制，以确保产品的质量和技术指标达到标准，从而更好地满足市场需求。

利用煤矸石制备堇青石质材料的技术研究引言煤矸石是一种煤炭开采后剩余的废弃物，通常被视为环境污染的源头之一。

然而，利用煤矸石制备堇青石质材料具有很高的研究价值和实际应用前景。

本文将探讨利用煤矸石制备堇青石质材料的技术研究，并分析其优势、挑战以及未来发展方向。

堇青石质材料的定义与特点堇青石质材料是一种具有高度结晶和致密度的材料，具有优异的力学性能、抗腐蚀性能以及热稳定性。

其用途广泛，常作为建筑材料、装饰材料以及耐火材料等方面的重要组成部分。

堇青石质材料的定义堇青石质材料是指以堇青石为主要成分的材料，其堇青石的含量大于50%。

堇青石质材料的特点1.高度结晶：堇青石质材料具有高度结晶的特点，使得其具有较高的硬度和耐久性。

2.致密度：堇青石质材料具有致密的结构，使得其具有优异的力学性能和抗腐蚀性能。

3.热稳定性：堇青石质材料在高温环境下能够保持良好的物理和化学性质。

利用煤矸石制备堇青石质材料的技术研究方法利用煤矸石制备堇青石质材料涉及到多个环节的技术研究，包括煤矸石的处理、堇青石的提取和材料的制备等。

煤矸石的处理1.煤矸石的分选：通过物理或化学方法将煤矸石中的有用矿物从废弃物中分离出来，为后续研究准备合适的原料。

2.煤矸石的研磨：将煤矸石进行粉碎处理，使其颗粒尺寸达到适合后续处理的要求。

堇青石的提取1.堇青石的浸提：利用溶剂将煤矸石中的堇青石提取出来，得到纯净的堇青石原料。

2.堇青石的分离：通过物理或化学方法将提取得到的堇青石进行纯化和分离，以获得更高纯度的堇青石。

材料的制备1.堇青石质材料的成型：将提取得到的堇青石原料进行成型，可以采用压制、注射成型等方法。

2.材料的烧结：将成型的堇青石进行高温处理，使其达到致密的结构，提高材料的力学性能和热稳定性。

3.材料的表面处理：根据具体应用需求，对制备得到的堇青石质材料进行表面处理，如抛光、镀层等。

利用煤矸石制备堇青石质材料的优势与挑战利用煤矸石制备堇青石质材料具有一定的优势，但也面临一些挑战。