[發明專利]一種鋁質耐火材料顆粒的溶膠處理方法

無效

• 申請號: 201010230998.6
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN101913885A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 張顯;郝富鎖
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B41/85
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及鋁質耐火材料的處理，特別一種鋁質耐火材料顆粒的溶膠處理方法，適應于對高鋁質耐火材料顆粒原料的處理。

背景技術

納米材料因顆粒粒度小，具有較大的比表面，從而使納米材料表現出奇異的小尺寸效應、比表面效應和超凡的表面活性。近年來，雖然人們通過實驗手段，如溶膠-凝膠法、真空冷凍干燥法等制備了許多耐火氧化物，但在實際應用中納米顆粒顯著的活性，表現出的團聚問題，成為納米粉在耐火材料應用中的瓶頸，制約了納米材料在耐火材料中的應用，納米鎂鋁尖晶石的合成方法很多，國內外有關鎂鋁尖晶石的方面的研究報道也不少，但由于納米材料顆粒的高活性，在納米粉使用過程中產生的團聚問題，成為直接將納米材料應用于耐火材料中的瓶頸問題。雖然也有將納米氧化物添加到耐火材料中的研究，但實際在耐火材料應用的很少有所報道。與其研究相關的研究有以下幾種：

北京科技大學研究生賈曉林的碩士論文“α-Al₂O₃納米粉復合剛玉磚的制備、結構及性能研究”，提出通過表面活性劑對納米顆粒改性的方法，使納米顆粒帶有ζ電位，力圖解決納米的團聚問題，取得了很好的效果，但缺點是將納米粉直接加入到剛玉磚的制備工藝中，在工藝上也很難達到混合均勻，且納米固體材料的成本也較大。

李曉偉在《2005年全國不定形耐火材料會議論文集》的論文“納米技術在不定形耐火材料中的應用”，提出將前驅體直接引入不定形耐火材料中，實現了分散的效果，但缺點是沒有涉及納米低溫形成的工藝，在使用中前驅體的熱解產生的氣體會使材料中出現氣孔，降低材料的使用性能。

張海霞在《耐火材料》的論文“納米Al₂O₃對剛玉質耐火材料結構和性能的影響”中，雖然提出用機械攪拌與前驅體鋁溶膠與剛玉顆粒混合均勻，但這種前驅體粘度大，效果不如其它前驅體，而且最大的缺點是需要攪拌過程，也沒有采用低溫預處理工藝，同樣前驅體的熱解產生的氣體使制品致密度降低。

汪厚植等人的專利ZL200510018955.0，提出了一種提高鎂質耐火材料性能的方法和用該方法生產的產品，但沒有提及納米低溫形成的工藝和耐火材料顆粒包覆問題，使用的材料體系是鎂質耐火材料，沒有涉及納米材料在鋁質耐火材料中的應用。

印度S.Mukhopadhyay等人在“Materials?and?Manufacturing?Processes”中的論文“Role?of?nanocrystalline?spinel?additive?on?the?properties?of?lowcement?castable?refractories”中提出利用溶膠-凝膠法制備的尖晶石納米粉，向尖晶石澆注料加入量為8.0wt.％，認為納米顆粒在基質中起著粘結劑的作用，該澆注料用作中間鋼包包襯表現出很好的熱震穩定性和抗渣性，也沒有提到前驅體低溫包覆耐火材料顆粒以及低溫處理工藝。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供的一種鋁質耐火材料顆粒的溶膠處理方法，以避免納米粉的團聚，實現納米粉對耐火材料顆粒的均勻包覆。

為實現上述目的，本發明提出如下兩種技術方案：

技術方案1，包括如下步驟：

(1)配制0.5-2M摩爾濃度的硝酸鹽與草酸鹽混合前驅體溶膠，將鋁質耐火材料顆粒放入該混合前驅體溶膠中浸漬5～10分鐘，經篩網過濾后取出；

(2)將浸漬過濾后的顆粒料放置在匣缽里，置于600℃～1200℃的低溫爐中，保溫1～6小時，使其鋁鎂前驅體分解，在鋁質耐火材料顆粒的表面得到均勻附著的納米鎂鋁尖晶石粉。

技術方案2，包括如下步驟：

(1)配制0.5-2M摩爾濃度的硝酸鹽與檸檬酸鹽混合前驅體溶膠，將鋁質耐火材料顆粒放入該混合前驅體溶膠中浸漬5～10分鐘，經篩網過濾后取出；

(2)將浸漬過濾后的顆粒料放置在匣缽里，置于600℃～1200℃的低溫爐中，保溫1～6小時，使其鋁鎂前驅體分解，在鋁質耐火材料顆粒的表面得到均勻附著的納米鎂鋁尖晶石粉。

所述的溶膠，是以硝酸鋁為鋁源，以檸檬酸鎂或草酸鎂為鎂源，按鎂鋁尖晶石MgAl₂O₄中鋁與鎂比為2的化學式量，配制摩爾濃度為0.5～2M的鎂鋁前驅體溶膠。

所述的鋁質耐火材料，包括燒結鎂鋁尖晶石、電熔鎂鋁尖晶石、燒結剛玉和電熔剛玉。

本發明具有如下優點：