一種高氧化鈣含量的氧化鈣材料及其製備方法與流程
2023-05-08 04:34:51 4
本發明屬於氧化鈣材料技術領域。尤其涉及一種高氧化鈣含量的氧化鈣材料及其製備方法。
背景技術：
氧化鈣材料是以氧化鈣（方鈣石）為主要礦物（CaO為主要成分）製得的特種耐火材料。方鈣石（CaO）的真密度為3.75g/cm3、熔點為2570℃、莫氏硬度為6度、0~1700℃平均線膨脹係數為13.8×10-6/℃、1000℃的熱導率為7.71 W/(m·K)、930℃電阻率為4.175×106 Ω·cm、1460℃電阻率為91Ω·cm，屬鹼性耐火材料。氧化鈣製品雖具有高溫性能好、抗鹼性爐渣侵蝕強等優點，但與水或水汽極易反應，因此氧化鈣的熟料和氧化鈣製品在自然狀態下極難保存。如燒結氧化鈣熟料顆粒只能存放約100h，制出的等靜壓製品只能存放10餘天，使其生產和應用上受到了很大的限制。即使採用電熔氧化鈣顆粒料製成的耐火磚，又經過1780℃高溫處理，再包以嚴密的防潮包裝，其存放時間也只能延長到3~4個月。
現有的氧化鈣材料的製備方法：
一、用燒結法或電熔法製造氧化鈣熟料
(1)燒結法是將純石灰石在1200～1300℃條件下煅燒，壓制團塊後在1700℃左右的溫度下燒成；
(2)電熔法是將大理石塊在三相電弧中電熔。
二、氧化鈣製品的生產工藝
將顆粒級配的氧化鈣熟料熟料預熱到160℃，加入軟化點為110℃的瀝青4~8%，混合後用50~70MPa的壓力成型，得磚坯。
(1)燒成磚：將所述磚坯在低溫時升溫速度較要慢，以防止排除燒失物時磚坯發生崩散；製品燒成溫度為1428~1650℃；
(2)輕燒磚：將所述磚坯在260℃下加熱5h；
(3)燒成浸漬磚（油浸磚）：將所述磚坯浸入軟化點為90℃的瀝青液中，在200℃下保持20min。
可見，現有的製備氧化鈣材料的方法比較繁瑣，需要高溫燒成，製備的成本較高。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術不足，目的是提供一種工藝簡單的高氧化鈣含量的氧化鈣材料的製備方法，用該方法製備的高氧化鈣含量的氧化鈣材料使用溫度高、高溫性能穩定和抗水化性能好，能淨化高溫熔體，適合作為高純淨熔體冶煉用的高溫材料。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案是：以30~70wt%氧化鈣顆粒和30~70wt%氧化鈣細粉為原料，外加所述原料2~6wt%的無水酚醛樹脂，攪拌2~20分鐘，壓製成型，然後於180~300℃條件下熱處理8~24小時，自然冷卻，即得高氧化鈣含量的氧化鈣材料。
所述氧化鈣顆粒的製備方法是：先按氫氧化鈣細粉∶添加劑的質量比為1∶(0.002~0.02)配料，溼磨1~5小時，過濾，烘乾，粉磨至粒度為1~300μm，得混合粉體；再將所述混合粉體置於造粒設備的料桶中，在1000~3000轉/分鐘條件下，向所述料桶中加入混合粉體8~30wt%的水，當開始有顆粒形成時，將轉速調至500~1000轉/分鐘，待料桶中混合粉體全部轉化成顆粒時止；將所述顆粒置於加熱爐中，於1400~1800℃條件下保溫1~5小時，然後以0.5~5升/分鐘的流量向所述加熱爐內通入氮氣或氬氣至室溫，即得氧化鈣顆粒；氧化鈣顆粒的粒徑為0.2~7mm。
所述添加劑為氫氧化鋯粉末、氧化鋯粉末或氧化釔粉末的一種；所述添加劑的粒徑為1~300μm。
所述氧化鈣顆粒中CaO含量≥95wt%；粒徑為0.2~7mm。
所述氧化鈣細粉中CaO含量≥95wt%；粒徑為1~200μm。
由於採用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：
1）生產工藝簡單，無需燒成等高溫設備；
2）由於使用了無水樹脂，在混合過程中，樹脂包裹在氧化鈣材料的表面形成保護膜，提高了高氧化鈣含量的氧化鈣材料料的抗水化性能。
本發明製備的高氧化鈣含量的氧化鈣材料經檢測：CaO含量≥95wt%，耐壓強度≥30MPa，體積密度≥2.90g/cm3。在50和90%溼度條件下保持10h，於110℃烘乾，高氧化鈣含量的氧化鈣材料的水化增重率≤1.4%。
因此，本發明工藝簡單，所製備的高氧化鈣含量的氧化鈣材料使用溫度高、高溫性能穩定和抗水化性能好，能淨化高溫熔體，適合作為高純淨熔體冶煉用的高溫材料。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明做進一步的描述，並非對其保護範圍的限制。
為避免重複，現將本具體實施方式所涉及的原料統一描述如下，實施例中不再贅述：
所述添加劑的粒徑為1~300μm。
所述氧化鈣顆粒中CaO含量≥95wt%；粒徑為0.2~7mm。
所述氧化鈣細粉中CaO含量≥95wt%；粒徑為1~200μm。
實施例1
一種高氧化鈣含量的氧化鈣材料及其製備方法。以50~70wt%氧化鈣顆粒和30~50wt%氧化鈣細粉為原料，外加所述原料2~3wt%的無水酚醛樹脂，攪拌2~8分鐘，壓製成型，然後於180~220℃條件下熱處理8~12小時，自然冷卻，即得高氧化鈣含量的氧化鈣材料。
所述氧化鈣顆粒的製備方法是：先按氫氧化鈣細粉∶添加劑的質量比為1∶(0.002~0.02)配料，溼磨1~5小時，過濾，烘乾，粉磨至粒度為1~300μm，得混合粉體；再將所述混合粉體置於造粒設備的料桶中，在1000~3000轉/分鐘條件下，向所述料桶中加入混合粉體8~30wt%的水，當開始有顆粒形成時，將轉速調至500~1000轉/分鐘，待料桶中混合粉體全部轉化成顆粒時止；將所述顆粒置於加熱爐中，於1400~1800℃條件下保溫1~5小時，然後以0.5~5升/分鐘的流量向所述加熱爐內通入氮氣或氬氣至室溫，即得氧化鈣顆粒；氧化鈣顆粒的粒徑為0.2~7mm。
所述添加劑為氫氧化鋯粉末。
本實施例製備的高氧化鈣含量的氧化鈣材料經檢測：CaO含量為95.5~96.2wt%，耐壓強度為30.5~35.5MPa，體積密度2.95~3.02g/cm3；在50℃和90%溼度條件下保持10h，於110℃烘乾，氧化鈣材料的水化增重率為1.2~1.4%。
實施例2
一種高氧化鈣含量的氧化鈣材料及其製備方法。以40~50wt%氧化鈣顆粒和50~60wt%氧化鈣細粉為原料，外加所述原料3~5wt%的無水酚醛樹脂，攪拌8~14分鐘，壓製成型，然後於220~250℃條件下熱處理12~18小時，自然冷卻，即得高氧化鈣含量的氧化鈣材料。
所述氧化鈣顆粒的製備方法同實施例1。
所述添加劑為氧化鋯粉末。
本實施例製備的高氧化鈣含量的氧化鈣材料經檢測：CaO含量為96.1~96.6wt%，耐壓強度為34.8~39.5MPa，體積密度2.99~3.10g/cm3；在50℃和90%溼度條件下保持10h，於110℃烘乾，氧化鈣原料坯體的水化增重率為1.1~1.3%。
實施例3
一種高氧化鈣含量的氧化鈣材料及其製備方法。以30~40wt%氧化鈣顆粒和60~70wt%氧化鈣細粉為原料，外加所述原料5~6wt%的無水酚醛樹脂，攪拌14~20分鐘，壓製成型，然後於250~300℃條件下熱處理18~24小時，自然冷卻，即得高氧化鈣含量的氧化鈣材料。
所述氧化鈣顆粒的製備方法同實施例1。
所述添加劑為氧化釔粉末。
本實施例製備的高氧化鈣含量的氧化鈣材料經檢測：CaO含量為96.4~97wt%，耐壓強度為38.5~45MPa，體積密度3.05~3.12g/cm3；在50℃和90%溼度條件下保持10h，於110℃烘乾，氧化鈣原料坯體的水化增重率為0.95~1.2%。
本具體實施方式與現有技術相比具有如下積極效果：
1）生產工藝簡單，無需燒成等高溫設備；
2）由於使用了無水樹脂，在混合過程中，樹脂包裹在氧化鈣材料的表面形成保護膜，提高了高氧化鈣含量的氧化鈣材料的抗水化性能。
本具體實施方式製備的高氧化鈣含量的氧化鈣材料經檢測：CaO含量≥95wt%，耐壓強度≥30MPa，體積密度≥2.90g/cm3。在50和90%溼度條件下保持10h，於110℃烘乾，高氧化鈣含量的氧化鈣材料的水化增重率≤1.4%。
因此，本具體實施方式工藝簡單，所製備的高氧化鈣含量的氧化鈣材料使用溫度高、高溫性能穩定和抗水化性能好，能淨化高溫熔體，適合作為高純淨熔體冶煉用的高溫材料。