铝土矿尾矿烧结合成莫来石反应热力学计算与试验验证

姚文贵，刘 贺，马鸿文，董 成

(1.中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京 100083；2.昊青薪材(北京)技术有限公司，北京 100083)

莫来石因其独特的针、柱状穿插骨架网络结构，具有抗热震性好、热膨胀系数低、荷重软化点高、低热导率、硬度大、抗化学腐蚀等优点，在耐火材料领域应用广泛，纯质的莫来石耐火度达1 800℃[1-4]。

山西是我国铝土矿资源大省，探明的保有资源储量占全国40%以上，但长期以来，由于矿山采富弃贫，大量尾矿堆积，占用土地资源，造成环境污染[5]。山西交口县铝土矿资源丰富，开采、选矿后剩余的铝土矿尾矿难以规模化工业利用，大部分作为固废堆弃；尾矿的矿物组成主要为一水硬铝石和高岭石，还有少量的云母、赤铁矿、锐钛矿、方解石等，化学成分Al2O3、SiO2总量可达约70%[6-7]。经过适当的处理，可作为生产高铝耐火材料原料，生产氧化铝等，以达到资源合理利用[8]。

在材料研究中，化学平衡热力学研究具有重要的意义，既可判断反应进行方向，亦对预测产物组成、能量消耗有重要指导意义。本文在综合分析山西交口铝土尾矿的物相组成基础上，拟采用热力学方法分析铝土尾矿高温烧结反应过程及其可行性，通过试验获得直接高温烧成莫来石的优化条件，并对制品主要性能进行表征，以期为利用此铝土尾矿制备莫来石提供理论依据和试验佐证。

1 理论计算及参数选择

1.1 理论计算的依据

研究中涉及的矿物、化合物的热力学参数引自Holland(表1)[9]、实用无机物热力学数据手册[10]和Yungman等[11]。……