煤矸石是指煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含碳岩石，是煤炭加工和洗选过程中所排放出的一种固体废弃物。

随着煤炭的大量开采，而煤矸石的综合利用率又较低，导致煤矸石大量堆积。这不仅占用大量土地，而且污染大气和水体、阻塞河道，甚至发生煤矸石堆滑坡事件，造成人员伤亡。

研究开发对煤矸石的处理利用是煤炭开采和环境保护部门的重要课题。绝大多数煤矸石除含少量炭质外，其化学组成主要以硅、铝为主，其次是钙、铁、镁、钠、钛等元素，作为一种低铝硅酸盐材料，可用于制备高温耐火材料，例如合成莫来石。利用煤系高岭土合成莫来石耐火材料，不但成本低，而且保护环境，利国利民。

莫来石

天然莫来石在地壳中非常稀少。其名源于最早发现地——苏格兰的莫来岛(island of Mull)，并由此而得名。相对稀少的天然莫来石，人造莫来石矿物是最常见、应用最广的一种矿物。日常生活中的粘土烧制品，如瓷器、陶器、砖瓦等都含有大量的莫来石。我国工业上所使用的SiO2—Al2O3 系耐火材料中，也都含有大量的莫来石。

莫来石的应用研究可大致分为三个阶段：

• 第一阶段（1920-1950 年左右），该阶段研究重点主要集中在探究莫来石的结构特征；

• 第二阶段（始于 1950 年直至今日），该阶段的研究重点主要集中在探究SiO2—Al2O3 体系中相平衡的问题；

• 第三阶段（始于 70 年代中期直至今日），该阶段的研究重点则主要集中在探究莫来石在先进陶瓷领域中的应用。

莫来石的化学组成

由于莫来石的独特晶体结构，莫来石是 SiO2―Al2O3 体系中常压下唯一能够稳定存在的晶态化合物。目前一般认为莫来石的化学式为 3Al2O3·2SiO2，其中 Al2O3的质量分数为 71.8%。莫来石的化学成分可以从 Al2O3•2SiO2到 2 Al2O3• SiO2连续变化。

莫来石的热学和机械性能

随着莫来石晶体结构中Al/Si比发生变化，晶体结构将出现不同程度周期性的氧缺位，将使得莫来石晶体结构中的晶格间空位较多，结构疏松。从而导致莫来石的热膨胀系数、热导系数以及弹性模量等较小。同时莫来石还具有优良的断裂韧性和高温强度，并且随着温度的升高而有所提高。

莫来石的热学机械性能

莫来石的应用

（1）莫来石耐火材料

莫来石具有高熔点、高温蠕变小、热膨胀率低以及优良的抗腐蚀性能，可以用作许多工业上的耐火材料。莫来石耐火砖可用在各种高温窑炉的内衬，如它是熔炉、鼓风炉以及浇铸炉中内衬的主要材料。莫来石耐火砖又可分为莫来石砖和高铝砖两种。在日本，莫来石耐火材料得到了广泛的应用，如高铝莫来石耐火砖已用于钢铁行业。

（2）莫来石高温工程材料

莫来石陶瓷被广泛用于热电偶管、防护管以及坩埚等耐热材料之中，这主要是利用了其优良的抗腐蚀性和气密性。非氧化物材料在高温下由于氧扩散的渗透系数较高而使得在应用上受到一定限制。因此可以通过溶胶-凝胶、热喷涂、离子表面注入等方法来制备莫来石涂层，从而提高非氧化物材料在高温下的抗氧化能力，提高材料使用寿命。如吕振林等通过溶胶-凝胶法制备莫来石涂层，在 1500℃下隔绝碳化硅材料与氧的接触，达到提高材料高温抗氧化能力的效果。

（3）莫来石复合材料

为了利用莫来石的热稳定性和化学稳定性，同时进一步提高其常温和高温下综合性能，研究者们尝试了各种莫来石基复合材料实验，并取得了一定成果。如 Chen 等人利用 3Al2O3·SiO2、ZrO2和Al2O3进行复配，制备出的莫来石基复合材料相比原莫来石材料在室温塑性方面有很大提高。Hamidouche 等人通过莫来石和锆英石复配制备的陶瓷材料，在高温下具有优良的抗热震性，高断裂应力及高强度。

（4）莫来石光学材料

莫来石材料优良的介电性能、抗热震性能、高温韧性以及较好的透光性，使之可以在高温、腐蚀等独特的环境下作为高温光学窗口材料。研究表明莫来石材料在中红外光谱范围内对光的吸收比其它可能材料（如尖晶石和兰宝石）的光吸收性能好。如苏春辉等通过溶胶-凝胶方法合成的莫来回透明陶瓷薄膜扩展了莫来石在光学材料中的应用。

（5）莫来石电学材料

莫来石的低热膨胀系数和介电系数使其可以用作电子材料。如莫来石陶瓷片可以用来承载计算机中的高性能集成电路，而且比刚玉等材料的传导滞后时间要短。

由于煤矸石堆积和资源化利用的迫切压力，煤矸石合成莫来石已经成为莫来石研究中的一个研究热点。在耐火材料领域合理利用煤矸石，能节约宝贵的铝矾土矿物原料，降低成本，保护环境，是一举多得﹑利国利民之举。

2018年非金属矿物粉体材料精细加工技术培训

国家建筑材料工业技术情报研究所与淄博市科技局共同组织的2018年中国非金属矿物粉体材料加工技术培训将于9月18-20日在淄博华美达大酒店召开！

届时将为大家详细讲解：高岭土表面改性药剂与装备选择、改性效果评估；煅烧高岭土用于橡胶电缆绝缘材料的配方及工艺应用要点等课程。

课程一：碳酸钙

1、超细碳酸钙粉体加工及装备选择；

2、碳酸钙粉体表面改性技术、药剂与装备选择；

3、碳酸钙粉体在塑料中的应用及市场情况；

4、碳酸钙母料制备工艺及配方。

课程二：滑石

1、高径厚比超细滑石粉加工工艺及装备选择；

2、滑石粉表面改性技术、药剂与装备选择；

3、滑石粉在塑料中的应用及市场情况；

4、滑石母料制备工艺、配方设计、应用市场；

5、滑石粉用于橡胶制品（三元乙丙胶）配方、工艺应用要点和注意事项；

课程三：硅灰石

1、超细针状硅灰石粉体加工及装备选型；

2、硅灰石表面改性药剂与装备选择、改性效果评估；

3、硅灰石在塑料中的应用及市场情况；

4、硅灰石母料加工工艺及装备选择、母料配方设计；

5、硅灰石微细改性粉用于橡胶制品补强、增强配方及工艺应用要点。

课程四：石英砂/粉

1、石英砂及石英粉的加工工艺及装备选择；

板材砂/粉、超白玻璃砂、TFT砂、涂料用砂/粉、压裂砂、地坪砂等加工工艺及装备选择；

2、硅微粉/复合硅微粉/球形硅微粉/无机导热材料加工工艺、注意事项及应用领域；

3、硅微粉表面改性工艺及设备的选择、改性剂添加量估算、应用及效果评价；

4、板材用石英粉表面改性工艺及设备的选择、改性剂添加量估算、应用及效果；

5、石英石板材加工工艺、装备选择，以及对原料的质量要求。

课程五：其他粉体

1、重晶石、氧化铝和碳化硅等陶瓷粉超细、超纯加工技术

2、高岭土表面改性药剂与装备选择、改性效果评估；

3、煅烧高岭土用于橡胶电缆绝缘材料的配方及工艺应用要点

4、云母粉在塑料中的应用及市场情况；

5、云母母料制备工艺、配方设计、应用市场；

课程六：非金属矿粉体性能检测及评价标准

1、非金属矿物粉体基本性能检测及表征方法。包括粒度、白度、含水率、比表面积等。

2、非矿表面改性产品效果评价和表征方法。包括粒度、白度、吸油值、比表面积、活化度等。

课程六：实际操作

1、粉体改性效果评价。现场实际操作教您辨别非金属矿物粉体改性效果好坏。

2、检测仪器现场操作。如粒度、白度、水分仪、比表面积等检测仪器。

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