一種閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料及製備方法
2023-05-08 14:30:51
一種閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料及製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料及製備方法。原料成分及質量百分比為：83~99%的氧化鋁粉末、0.1~15%的氧化鎂粉末、0.1~5%的高溫發泡劑。具體的技術步驟為：將氧化鋁、氧化鎂和高溫發泡劑按上述配方進行配料，混合併球磨24~72小時，然後於100~500MPa的壓力下成型，將成型後的素坯在空氣氣氛於1600~1800℃溫度下燒結1~8小時，獲得具有閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料。本發明方法製備的耐火骨料具有純度高、隔熱性能好、抗熱震性能優異等特點。
【專利說明】一種閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料及製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於耐火材料領域中使用的一種耐火骨料，具體涉及一種具有閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]耐火骨料是製備耐火磚、澆注料及耐火預製件等耐火製品的主要基礎原料。在高溫窯爐工作襯用耐火材料中，採用緻密的耐火骨料生產耐火製品一直是傳統耐火材料行業的普遍共識，如電熔剛玉、電熔鎂砂和燒結鎂砂的廣泛應用。緻密耐火骨料雖然具有高強度，優良的抗渣侵蝕和抗衝刷性能，但也存在體積密度高(耐火原料消耗大)、熱導率高(隔熱性能差)和抗熱震性較差等缺點。近年來，隨著我國耐火原料礦產資源的不斷開發，礦產儲量越來越少。以鋁土礦為例，由於我國70%的鋁土礦因品位低、規模小，目前不具備開採的經濟價值，按現有開採能力，鋁土礦靜態可開採年限僅為15年。因此，迫切需要開發一種新型的耐火骨料，在節省礦產資源的基礎上，同時具有良好的隔熱性能和抗熱震性能。
[0003]為了緩解上述問題，有文獻報導了採用微孔耐火骨料替代緻密耐火骨料應用於耐火材料中，總體性能表現優良。然而，微孔耐火骨料中的氣孔主要為開口氣孔，其所製備的耐火材料存在抗渣侵蝕性差的問題，熔渣能通過氣孔滲入耐火材料中，加速了耐火骨料的侵蝕，這在某種程度上限制了其應用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的 是克服目前微孔耐火骨料在耐火材料使用過程中存在的劣勢和缺點，提供一種工藝簡單、適合工業生產的具有閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料及其製備方法。
[0005]為實現上述目的，本發明利用氧化鋁陶瓷具有超塑性的特點，通過在氧化鋁原料中添加一定的氧化鎂增塑劑和高溫發泡劑，高溫燒成製備閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料，具體技術步驟如下。
[0006]以質量百分比為83、9%的氧化鋁粉末、0.1~15%的氧化鎂粉末、0.1~5%的高溫發泡劑進行配料，混合併球磨24~72小時，然後於10(T500MPa的壓力下成型，將成型後的素坯在空氣氣氛於160(Tl800°C溫度下燒結廣8小時。
[0007]其中，原料中氧化鋁粉末的粒徑< 5 μ m,高溫發泡劑為碳化矽、氮化矽、氮化鋁中的一種或幾種。
[0008]本發明通過在氧化鋁陶瓷基體中添加氧化鎂增塑劑，使其具有高溫超塑性，然後利用高溫發泡劑在氧化氣氛下分解產生氣體並被封閉於超塑性氧化鋁陶瓷中的原理，製備具有閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料。本發明製備的產品具有純度高、閉口氣孔含量多、隔熱和抗熱震性能優異等特點。通過本發明，可有效彌補開孔多孔耐火骨料在耐火材料中的使用性能不足，節省鋁土資源礦的使用，提高高溫窯爐的熱效率，實現耐火材料輕量化的目標，具有廣闊的應用前景和實際意義。【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料的X射線衍射圖 圖2為本發明的閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料的掃描電鏡照片
【具體實施方式】
[0010]實施例1
以質量百分比為84%的氧化鋁粉末(粒徑< 0.5 μ m)、15%的氧化鎂粉末、1%的碳化矽(粒徑≤0.5 μ m)進行配料，混合併球磨24小時，然後於300MPa的壓力下成型，將成型後的素坯在空氣氣氛於1600°C溫度下燒結4小時，得到具有閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料。
[0011]用本實施例方法製備的產品，其開口氣孔率為0.9%，閉口氣孔率為14.6%，體積密度為3.21 g/cm3。圖1和圖2均來自本實施例，圖1說明製備的耐火骨料晶相為剛玉和鎂鋁尖晶石相，圖2說明耐火骨料中存在大量的閉口氣孔。
[0012]實施例2
以質量百分比為88.5%的氧化鋁粉末(粒徑≤I μ m)、10%的氧化鎂粉末、1.5%的碳化矽(粒徑≤Iym)進行配料，混合併球磨24小時，然後於300MPa的壓力下成型，將成型後的素坯在空氣氣氛於1600°C溫度下燒結4小時，得到具有閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料。
[0013]用本實施例方法製備的產品，其開口氣孔率為2.9%，閉口氣孔率為17.8%，體積密度為 3.06 g/cm3ο
[0014]實施例3
以質量百分比為94%的氧化鋁粉末(粒徑< 0.5 μ m)、5%的氧化鎂粉末、1%的碳化矽(粒徑≤0.5 μ m)進行配料，混合併球磨24小時，然後於300MPa的壓力下成型，將成型後的素坯在空氣氣氛於1600°C溫度下燒結4小時，得到具有閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料。
[0015]用本實施例方法製備的產品，其開口氣孔率為0.7%，閉口氣孔率為12.6%，體積密度為 3.43 g/cm3ο
【權利要求】
1.一種閉孔結構的剛玉-鎂鋁尖晶石質耐火骨料及製備方法，其特徵在於將質量百分比為83、9%的氧化鋁粉末、0.1~15%的氧化鎂粉末、0.1~5%的高溫發泡劑進行配料，混合併球磨24~72小時，然後於10(T500MPa的壓力下成型，將成型後的素坯在空氣氣氛於1600-1800?溫度下燒結I~8小時。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的氧化鋁粉末，其顆粒粒徑<5 μ m0
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的高溫發泡劑為碳化矽、氮化矽、氣化招中的一種或幾種。
4.根據權利要 求1所述的製備方法，其特徵在於所述的高溫發泡劑的添加量的質量百分比為0.1~5%。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的高溫發泡劑，其顆粒粒徑<I μ m。
【文檔編號】C04B35/66GK103833383SQ201210484106
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優先權日:2012年11月26日
【發明者】袁磊, 於景坤, 顏正國, 韓露, 呂寧寧 申請人:東北大學