本发明涉及一种基于煤矸石的陶瓷活性粉末及其制备方法和应用，涉及c04b，具体涉及石灰，陶瓷等材料领域。
背景技术：
1、玻纤的主要成分是sio2、al2o3等，高岭土，叶蜡石，石英等矿物原料可以提供玻纤中的sio2、al2o3，因此高岭土是制备玻纤的重要原料来源。但是制备玻纤的高岭土品质要求较高，需要依赖进口。煤矸石是煤炭伴生和选煤过程中排放的固体废弃物，其中也含有丰富的sio2、al2o3，煤矸石的来源广泛，成本较低，因此煤矸石可以替代高岭土作为制备玻纤原料，不仅可以实现煤矸石固废高效高值利用，还可以有效解决玻纤原料来源与稳定性问题。
2、中国发明专利cn202210740339.x公开了一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素se的方法，煤矸石中的一部分与碱性物料混合，进行碱熔焙烧，得到碱熔物料；煤矸石中的另一部分以残煤为供热热源进行高温煅烧，得到矸石煅烧物料；将碱熔物料与矸石煅烧物料，以及镁基添加剂和黄铁矿混合、研磨，得到煤矸石基活性粉体材料，形成将含se固废中的核素se固化在其中的地质聚合物固化体，制备的粉体不能用于制备玻璃纤维。中国发明专利cn202310711759.x公开了一种利用隧道窑活化煤矸石制备活性粉体系统和方法，以煤矸石作为原料并添加活化掺和剂，有效降低了煤矸石的热活化温度，激发了煤矸石的活性，同时结合机械活化进一步激发煤矸石的活性，提高了煤矸石的活化率以及煤矸石的利用量，但是其粉体中al2o3的质量含量为10％以上，含量较低，不适用于制备玻璃纤维。
技术实现思路
1、为了降低煤矸石处理后杂质的含量，使其适用于玻璃纤维的生产加工，本发明的第一个方面提供了一种基于煤矸石的陶瓷活性粉末，所述陶瓷活性粉末中化学成分以重量百分比计，sio2+al2o3≥95wt％，其中al2o3含量为30-45wt％，并且fe2o3含量≤0.5wt％。
2、作为一种优选的实施方式，所述陶瓷活性粉末的主要矿物相为偏高岭石相，不含莫来石相。所述陶瓷活性粉末的粒径≤300目，cod≤300，粉体白度≥80％。
3、本发明的第二个方面提供了一种基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，包括以下步骤：
4、s1将煤矸石破碎，研磨，除铁；
5、s2然后放入热处理系统中进行热处理，冷却后得到陶瓷活性粉末。
6、作为一种优选的实施方式，所述煤矸石中，sio2+al2o3≥65wt％，其中al2o3含量≥25wt％。
7、作为一种优选的实施方式，所述煤矸石中fe2o3含量≤0.5wt％，所述煤矸石的烧失量≤30％。所述煤矸石的主要矿物相为高岭石相。
8、发明人在实验过程中发现，采用sio2+al2o3≧65％，al2o3≥25wt的煤矸石进行处理，得到的粉体可以应用于玻璃纤维的制备，玻璃纤维的强度高，耐热性好，并且材料澄清透明度高，猜测可能的原因是，采用含合适重量份的sio2和al2o3，得到的粉体制备成玻璃纤维强度高，耐热性好。如果低于优选的重量份，其他杂质的含量会增加，降低玻璃纤维的强度，如果al2o3的含量过高，会影响玻璃液的澄清温度，增加玻璃纤维的生产成本。并且如果煤矸石中的fe2o3杂质含量过高，会影响玻璃纤维的澄清液稳定性。煤矸石烧失量过高，制备粉体过程中，为了尽可能排除碳及夹杂有机质，降低cod(化学耗氧量)，需要更长的热处理时间和热处理温度，一方面会造成热处理能耗增大、粉体制造成本升高，还有可能造成矿物中莫来石相生成，影响粉体性能。
9、作为一种优选的实施方式，所述煤矸石破碎后粒径＜10mm，煤矸石研磨后≤200目。优选的，煤矸石研磨后≤300目。
10、作为一种优选的实施方式，研磨方式选自立磨或辊磨中的一种。
11、作为一种优选的实施方式，所述煤矸石除铁后fe2o3含量≤0.3wt％。
12、作为一种优选的实施方式，煤矸石研磨后，采用干法电磁除铁工艺除去原料及破碎过程中部分铁及铁化合物。
13、作为一种优选的实施方式，所述热处理系统包括一级旋风预热器，二级旋风预热器，流化床热处理炉，高温收粉器，流化床冷却器。
14、除铁后物料首先由定量给料器1将物料送至一级旋风预热器2进行预热5-10s，脱出游离水，然后进入二级预热器3高温预热3-5s进一步脱除结合水、结构水及部分有机质，预热脱水后物料通过气力输送至流化床热处理炉4进行进一步的脱水、脱碳、除杂，热处理后的粉体经过高温收粉器6，流化床冷却器7进行收集，高温收粉器排出70％高温热气体分别进入二级旋风预热器3和流化床热处理炉4作为高温预热风和二次风，30％高温热气体经过换热后进入除尘器10后直接通过烟窗11排掉。物料在流化床热处理炉内停留时间过短，容易造成碳、有机质排除不彻底，影响粉体质量与稳定性。反之停留时间过长，一方面会增加窑炉投资成本，另一方面也会影响煤矸石制粉效率和成本。
15、作为一种优选的实施方式，所述一级旋风预热器的温度为150-300℃，二级旋风预热器的温度为350-600℃，高温收粉器的温度为700-850℃，流化床冷却器的温度为150-350℃。
16、作为一种优选的实施方式，所述流化床热处理炉的处理温度为800-1000℃，热处理时间为5-10s。
17、作为一种优选的实施方式，所述流化床热处理炉的处理温度为850-950℃。
18、发明人进一步发现，在优选含量的煤矸石下，采用850-950℃的热处理温度处理最佳，猜测可能的原因是，在优选的温度下，可以快速排除煤矸石中的杂质，如果超过优选的温度，煤矸石低温合成的硅铝尖晶石会逐渐向莫来石转变，尤其1100℃附近莫来石生成量可能达到10wt％以上，导致玻璃液的悬浮程度降低，同时莫来石矿物形成也会严重影响玻璃液拉丝性能。如果热处理温度低于850℃，煤矸石中夹杂的有机质、层间碳，短时间不能快速排除，会造成粉体cod偏大，白度降低，进而影响玻璃液澄清度、均匀性及玻纤质量。
19、本发明的第三个方面提供了一种基于煤矸石的陶瓷活性粉末的应用，应用于玻璃纤维的制备中。
20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21、(1)本发明所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末，硅、铝含量高，莫来石含量低，杂质少，烧结活性大，烧失量小，cod低，性能均一性好，可替代叶蜡石或进口高岭土，应用于高端玻璃纤维的制备中。
22、(2)本发明所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末，以煤矸石固体废料为原料，采用850-950℃热处理温度，5-10s热处理时间，原料来源广泛，能耗低，生产成本低。
23、(3)本发明所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末，采用铝，硅含量高，氧化铁含量低，烧失量低的煤矸石作为原料，热处理后性能稳定，化学耗氧量低，相对传统水洗高岭土的化学耗氧量500-2000mg/kg降低60％左右。
24、(4)本发明所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末，杂质含量低，白度高，热处理过程中温度低，处理时间短，能耗低，煤矸石制粉的效率高。
25、(5)本发明所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末，应用于制备玻璃纤维中，玻璃纤维的质量高且稳定，并且制备玻璃纤维的成本低，可实现高端玻璃纤维的大规模工业化生产，并且实现了高铝煤矸石固废的高值资源化利用。
1.一种基于煤矸石的陶瓷活性粉末，其特征在于，所述陶瓷活性粉末中化学成分以重量百分比计，sio2+al2o3≥95wt％，其中al2o3含量为30-45wt％，并且fe2o3含量≤0.5wt％。
2.一种根据权利要求1所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，其特征在于，所述煤矸石中，sio2+al2o3≥65wt％，其中al2o3含量≥25wt％。
4.根据权利要求2所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，其特征在于，所述煤矸石中fe2o3含量≤0.5wt％，所述煤矸石的烧失量≤30％。
5.根据权利要求2所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，其特征在于，所述煤矸石破碎后粒径＜10mm，煤矸石研磨后≤200目。
6.根据权利要求2所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，其特征在于，所述煤矸石除铁后fe2o3含量≤0.3wt％。
7.根据权利要求2所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，其特征在于，所述热处理系统包括一级旋风预热器，二级旋风预热器，流化床热处理炉，高温收粉器，流化床冷却器。
8.根据权利要求7所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，其特征在于，所述一级旋风预热器的温度为150-300℃，二级旋风预热器的温度为350-600℃，高温收粉器的温度为700-850℃，流化床冷却器的温度为150-350℃。
9.根据权利要求7所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的制备方法，其特征在于，所述流化床热处理炉的处理温度为800-1000℃，热处理时间为5-10s。
10.一种根据权利要求1所述基于煤矸石的陶瓷活性粉末的应用，其特征在于，应用于玻璃纤维的制备中。
