一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其製備方法
2023-07-05 15:24:56
專利名稱：一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種耐火材料顆粒及其製備方法，尤其是涉及一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其製備方法。
背景技術：
隨著我國對有色金屬需求的迅猛增長，有色冶煉廠不斷採用新工藝和新技術，使有色冶金爐的大型化和高效化以適應時代要求，這就使得耐火材料的使用條件愈來愈苛刻，對耐火材料提出了許多新的要求，耐火材料的選用已成為生產中的一個關鍵環節之一， 有色冶金窯爐中金屬液接觸部位均採用緻密高質量耐火材料。以鋁冶金為例，熔鋁爐採用常用的緻密高鋁礬土、電熔氧化鋁、燒結氧化鋁等原材料，外加碳化矽、鈦酸鋁、氟化鈣、硫酸鋇等防滲劑，不但成本高昂，而且導熱係數高，熱量損失嚴重；若採用輕質原料和低成本高矽原料則易出現滲鋁或與鋁熔液反應，性能難以滿足生產所需。若這些原料表面塗敷一層抗鋁溶液滲透或反應的氟化鈣，就能很好地解決這些問題。此外在有色冶金中輕引入質骨料作為爐料，可大幅度降低製品導熱係數，減少能耗， 有利於貫徹執行國家節能減排重大戰略，並能大幅度提高製品熱震性能，延長使用壽命，降低使用成本。
發明內容
本發明的目的在於提供一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其製備方法，利用現有耐火材料顆粒作為原材料，使耐火材料顆粒表面有一層具備不粘鋁特性的氟化鈣。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下一、一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒在耐火材料顆粒表面覆有一層質量分數為O. 05 50%的氟化隹丐。所述的耐火材料顆粒為緻密耐火材料顆粒或輕質耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15釐米。所述的緻密耐火材料顆粒為矽石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、 燒結剛玉、電熔剛玉、尖晶石，燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、矽線石，玄武巖鐵渣、 鉻鐵渣或鋼渣。所述的輕質耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。二、一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的製備方法，該方法的步驟如下(I)配料:製備含氟化合物水溶液、含鈣化合物水溶液，氟化鈣溶膠或氟化鈣粉體漿料備用； 其具體成分指標為含氟化合物水溶液質量分數為2 48% ;含鈣化合物水溶液質量分數為5 55% ;氟化鈣溶膠中氟化鈣溶膠質量分數為5 25% ;氟化鈣粉體漿料中氟化鈣質量分數含量為10 30% ;
(2)表面塗敷，有以下五種方法2. I將耐火材料顆粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘乾；然後再將已採用含氟化合物水溶液處理過的耐火材料再浸泡在含鈣化合物水溶液中生成氟化鈣層，清洗之後烘乾;2. 2將含氟化合物水溶液噴塗在耐火材料顆粒的表面至溼潤，烘乾；然後再將含鈣化合物水溶液噴塗在已採用含氟化合物水溶液處理過的耐火材料顆粒的表面生成氟化鈣，清洗之後烘乾；2. 3將氟化鈣溶膠噴在耐火材料顆粒的表面至完全溼潤，烘乾；2. 4將耐火材料顆粒浸泡在氟化鈣溶膠中，浸泡過程中不斷攪拌，浸泡時間為 O. 5 60min,取出後烘乾；2. 5直接將氟化鈣粉體漿料噴在耐火材料顆粒的表面直至完全溼潤，烘乾即可；(3)熱處理將表面塗有一層氟化鈣的耐火材料顆粒置於800 1200°C的熱處理爐中保溫I 4小時，隨爐降溫，完成製備。所述的氟化合物水溶液為氟化銨水溶液、氟化鈉水溶液或氟化鉀水溶液；所述的含鈣化合物水溶液為硝酸鈣水溶液或氯化鈣水溶液。所述的耐火材料顆粒為緻密耐火材料顆粒或輕質耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15釐米。所述的緻密耐火材料顆粒為矽石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、 燒結剛玉、電熔剛玉、燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、鐵渣或鋼渣。所述的輕質耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。本發明具有的有益效果是採用先後浸泡或噴塗含氟離子水溶液和含鈣離子水溶液或直接噴氟化鈣粉體漿料、氟化鈣溶膠的方法進行表面改性。氟化鈣附著耐火材料顆粒的表面，並進入縫隙，裂紋和孔洞中，乾燥後氟化鈣分布在耐火材料顆粒表面，縫隙和晶粒之間。在受熱的條件下氟化鈣與耐火材料顆粒燒結。由於氟化鈣有對鋁液有不浸潤特性，因而經過處理的耐火材料顆粒具有對鋁不浸潤特性。而氟化鈣進入耐火材料顆粒裂紋和孔洞之中，高溫燒結後能修補裂紋和孔洞，從而提高耐火材料顆粒強度。
圖I是形狀不規則的耐火材料顆粒圖解表示。圖2是形狀不規則的耐火材料顆粒局部剖視圖。圖3是球形耐火材料顆粒局部剖視圖。圖中1、形狀不規則的耐火材料顆粒，2、形狀不規則的耐火材料顆粒基體，3、氟化鈣層，4、球形耐火材料顆粒基體。
具體實施例方式實施例I :(浸泡)
先配置好含氟離子水溶液和含鈣離子水溶液，將耐火材料顆粒浸泡在含氟離子水溶液中，烘乾後再將經含氟離子水溶液處理過的耐火材料顆粒浸泡在含鈣離子水溶液中， 使之表面生成氟化鈣，水洗乾燥後，放入高溫爐中熱處理，熱處理溫度為800 1200°C，保溫時間為I 4小時，最後得到表面有一層氟化鈣的耐火材料顆粒。具體實施方案見表I。 未處理前的不定型耐火材料顆粒分布如圖1，其中I矽石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結剛玉、電熔剛玉、尖晶石、燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、鎂白雲石、蛇紋石、矽線石、玄武巖、鐵渣、鋼渣、鉻鐵渣、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。用該方法所得表面有一層氟化鈣的形狀不規則的耐火材料顆粒其局部剖視圖如圖2，其中2是矽石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結剛玉、電熔剛玉、尖晶石、燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、鎂白雲石、蛇紋石、矽線石、玄武巖、鐵渣、鋼渣、鉻鐵渣、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石基體， 3是氟化鈣層；用該方法所得表面有一層氟化鈣的球形耐火材料顆粒其局部剖視圖如圖3， 其中3是氟化鈣層，4是氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球或漂珠基體。表I沉澱法氟化鈣改性耐火材料顆粒在不同溫度下處理
權利要求
1.一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒，其特徵在於在耐火材料顆粒表面覆有一層質量分數為0. 05 50%的氟化鈣。
2.如權利要求I所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒，其特徵在於所述的耐火材料顆粒為緻密耐火材料顆粒或輕質耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15釐米。
3.如權利要求2所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒，其特徵在於所述的緻密耐火材料顆粒為矽石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結剛玉、電熔剛玉、尖晶石，燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、矽線石，玄武巖鐵渣、鉻鐵渣或鋼渣。
4.如權利要求2所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒，其特徵在於所述的輕質耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。
5.如權利要求所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的製備方法，其特徵在於該方法的步驟如下(1)配料製備含氟化合物水溶液、含鈣化合物水溶液，氟化鈣溶膠或氟化鈣粉體漿料備用；其具體成分指標為含氟化合物水溶液質量分數為2 48% ;含鈣化合物水溶液質量分數為5 55% ;氟化鈣溶膠中氟化鈣溶膠質量分數為5 25% ;氟化鈣粉體漿料中氟化鈣質量分數含量為10 30% ；(2)表面塗敷，有以下五種方法.2. I將耐火材料顆粒浸泡在含氟化合物水溶液中，烘乾；然後再將已採用含氟化合物水溶液處理過的耐火材料再浸泡在含鈣化合物水溶液中生成氟化鈣層，清洗之後烘乾；.2. 2將含氟化合物水溶液噴塗在耐火材料顆粒的表面至溼潤，烘乾；然後再將含鈣化合物水溶液噴塗在已採用含氟化合物水溶液處理過的耐火材料顆粒的表面生成氟化鈣，清洗之後烘乾；.2. 3將氟化鈣溶膠噴在耐火材料顆粒的表面至完全溼潤，烘乾；.2. 4將耐火材料顆粒浸泡在氟化鈣溶膠中，浸泡過程中不斷攪拌，浸泡時間為0.5 60min,取出後烘乾；2.5直接將氟化鈣粉體漿料噴在耐火材料顆粒的表面直至完全溼潤，烘乾即可；(3)熱處理將表面塗有一層氟化鈣的耐火材料顆粒置於800 1200°C的熱處理爐中保溫I 4小時，隨爐降溫，完成製備。
6.根據權利要求3所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的製備方法，其特徵在於所述的氟化合物水溶液為氟化銨水溶液、氟化鈉水溶液或氟化鉀水溶液；所述的含鈣化合物水溶液為硝酸鈣水溶液或氯化鈣水溶液。
7.如權利要求5所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的製備方法，其特徵在於耐火材料顆粒為緻密耐火材料顆粒或輕質耐火材料顆粒，耐火材料顆粒尺寸為I微米 15釐米。
8.如權利要求6所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的製備方法，其特徵在於所述的緻密耐火材料顆粒為矽石、熔融石英、蠟石、焦寶石、黏土熟料、高鋁礬土、燒結剛玉、電熔剛玉、燒結鎂砂、電熔鎂砂、鎂橄欖石、蛇紋石、鐵渣或鋼渣。
9.如權利要求6所述的一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒的製備方法，其特徵在於所述的輕質耐火材料顆粒為氧化鋁空心球、剛玉空心球、鎂鋁尖晶石空心球、鋁鈣空心球、漂珠、陶粒、珍珠巖或膨脹蛭石。
全文摘要
本發明公開了一種表面有氟化鈣層的耐火材料顆粒及其製備方法，通過製備含氟化合物水溶液、含鈣化合物水溶液、氟化鈣溶膠、氟化鈣粉體漿料後，對耐火材料顆粒進行表面塗敷和熱處理，使耐火材料顆粒表面覆蓋有一層氟化鈣，由於氟化鈣有對鋁不浸潤特性，因而經過處理的耐火材料顆粒對鋁不浸潤。而氟化鈣進入耐火材料顆粒裂紋和孔洞之中，高溫燒結後能修補裂紋和孔洞，從而提高耐火材料顆粒的耐壓強度。
文檔編號C04B35/66GK102584265SQ201210007028
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者王家邦 申請人:浙江大學