一种制备纳米莫来石晶须的方法
技术领域
本发明涉及一种制备纳米莫来石晶须的方法。
背景技术
煤矸石是一种煤伴生固体废弃矿物。截止2017年，据不完全统计，中国煤矸石库存累计量达到了45亿t，且每年以1.5~2.0亿t的数量增加。如果不将煤矸石进行合理处置，将对空气、土壤和水资源进行污染。煤矸石从其化学组成分析，属于硅酸盐矿物，如果仅进行填埋处理，不符合节能减排的时代理念，因此开展煤矸石绿色、高附加值的资源化利用具有十分重要的意义。
在A12O3-SiO2二元体系中，莫来石（3A12O3·2SiO2）是一种高熔点、热力学性能良好、与氧化铝具有较相近热膨胀系数的稳定化合物，其晶须得到了广泛利用，不仅可作为大部分材料的增强材料，能有效改善目标材料的热稳定性能，与非氧化物增强材料相比，莫来石晶须具有更好的热性能和抗氧化性能，因此，合适的莫来石晶须的合成工艺备受关注。学者采用不同的原料、不同的合成工艺制备各类性能优异的莫来石产品，如：采用莫来石干凝胶与AlF4的混合物为原料利用气相反应法合成莫来石晶须；采用掺入B2O3或TiO2的溶胶凝胶法合成莫来石晶粒；亦有在1550℃条件下掺入稀土元素的溶胶凝胶法合成莫来石晶须的工艺；或以勃姆石与硅溶胶为原料与HF反应制备莫来石前驱凝胶粉在1400℃条件下煅烧合成莫来石晶须；或以SiO2、Al2O3与SiF4为原料，在1100℃条件下合成莫来石晶须；还有以氧化物为原料在机械粉碎研磨后、通过模具成型、煅烧合成莫来石晶须。虽然上述莫来石晶须制备方法所得产品性能优异，但因为上述各方法具有反应温度高、合成工艺条件难以控制、原料成本较高、晶须产率低等一系列问题及原因，上述各莫来石晶须合成方法难以进行工业化生产及应用，因此，有待探索一种工艺简单、可实施性强、成本低的莫来石晶须合成方法。
熔盐法是一类可实施性强、工艺简单、煅烧温度低、合成周期短、成产品尺寸均匀的粉体材料制备方法。与固相法相比较，由于熔盐环境体系为反应提供一个液相环境，使得各反应物的扩散系数变大、扩散距离变长，因此其反应温度和反应时间均有明显下降。同时熔盐法制备的粉体材料，因其在液相环境体系中进行晶体生长，晶体形态容易控制，产品的纯度也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备纳米莫来石晶须的方法。
本发明通过下面技术方案实现：
一种制备纳米莫来石晶须的方法，包括如下步骤：采用行星式研磨机将20-30份煤矸石和15-25份KAl(SO4)2•12H2O混合均匀，放入刚玉坩埚内，在箱式炉中于760-780℃煅烧3.5-4.5h，产物置于玛瑙研钵中研磨，75-85℃去离子水洗涤3-5次，于60-70℃烘干即得；各原料均为重量份。
优选地，所述的方法中，在箱式炉中于770℃煅烧4h。
优选地，所述的方法中，80℃去离子水洗涤4次。
优选地，所述的方法中，于65℃烘干。
本发明技术效果：
该方法简便、快捷、易操作，制备的莫来石粉体其晶须物相纯、结晶性良好、形貌均一，可大规模制备。
具体实施方式
下面结合实施例具体介绍本发明的实质性内容。
实施例1
一种制备纳米莫来石晶须的方法，包括如下步骤：采用行星式研磨机将25份煤矸石和20份KAl(SO4)2•12H2O混合均匀，放入刚玉坩埚内，在箱式炉中于770℃煅烧4h，产物置于玛瑙研钵中研磨，80℃去离子水洗涤4次，于65℃烘干即得；各原料均为重量份。
实施例2
一种制备纳米莫来石晶须的方法，包括如下步骤：采用行星式研磨机将20份煤矸石和15份KAl(SO4)2•12H2O混合均匀，放入刚玉坩埚内，在箱式炉中于760℃煅烧3.5h，产物置于玛瑙研钵中研磨，75℃去离子水洗涤3次，于60℃烘干即得；各原料均为重量份。
实施例3
一种制备纳米莫来石晶须的方法，包括如下步骤：采用行星式研磨机将30份煤矸石和25份KAl(SO4)2•12H2O混合均匀，放入刚玉坩埚内，在箱式炉中于780℃煅烧4.5h，产物置于玛瑙研钵中研磨，85℃去离子水洗涤5次，于70℃烘干即得；各原料均为重量份。
该方法简便、快捷、易操作，制备的莫来石粉体其晶须物相纯、结晶性良好、形貌均一，可大规模制备。
