煤矸石合成堇青石

煤矸石合成堇青石

通常所说的堇青石是指印度石，理论化学组成为 2Mg0·2Al203·5SiO2，是堇青石四种变体之一的人工合成的高温型(ɑ型)。它具有低的热膨胀系数(25~1000℃平均为10-6.℃-1，较高的分解温度 (1460℃)。堇青石陶瓷材料具有良好的抗热震性能，广泛用于制造陶瓷工业用窑具等抗热震材料，近年来开发的堇青石质蜂窝陶瓷，在金属熔液的过滤、汽车尾气净化器载体等方面得到大量使用。利用煤研石低成本合成堇青石，既有利于保护环境又有可观的经济利益。

研究表明，用煤研石、滑石和超细氧化铝粉可以合成高纯度的堇青石材料最佳配方为:煤矸石 49.54%，滑石37.95%，氧化铝粉 12.51%。堇青石的合成源于两种反应机理，一是由煤矸石的分解、转化产物莫来石和石英，滑石的分解产物顽火辉石等，在1100℃左右开始反应合成;二是在1200℃左右刚玉和顽火辉石先反应生成镁铝尖晶石，再由镁铝尖晶石与非晶质SiO2在 1350℃左右开始反应合成堇青石，这个反应开始温度较高反应速度较慢，对整个合成过程影响较大。所以，堇青石的合成温度应当大于1350℃，否则镁铝尖晶石很难与非晶质 SiO2反应生成堇青石。最佳合成温度为 1380℃，保温 3~4h。长时间高温保温容易产生液相和晶体缺陷，不利于合成高纯堇青石。