[發明專利]一種輕質六鋁酸鈣－鎂鋁尖晶石復合微孔耐火骨料及制備方法

無效

• 申請號: 201010602481.5
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102161591A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 畢玉保;周寧生;王慧芳
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/622
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 苗強

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技術領域

本發明涉及耐火材料領域所用的一種耐火骨料，尤其涉及一種輕質耐火澆注料用的六鋁酸鈣－鎂鋁尖晶石復合微孔耐火骨料以及制備方法。

背景技術

耐火材料由于對高溫介質良好的抗侵蝕性，以及具有保溫隔熱的性能，在冶金、石化、玻璃等高溫行業被廣泛使用。隨著我國對節能降耗的重視程度不斷提高，具有良好保溫隔熱效果的輕質耐火材料得到了更多的研究與發展。其中，輕質耐火澆注料由于具有施工便利、生產成本低，以及襯體的整體結構性好等優勢，而受到了特別的關注。

輕質耐火澆注料根據使用溫度的不同可分為三大類。一是普通隔熱材料，其使用溫度通常低于1200℃；二是高級隔熱材料，使用溫度通常高于1500℃，；三是介于前述二者之間的隔熱材料，其使用溫度在1200～1500℃之間。其中，第三類隔熱耐火材料在鋼鐵與石化行業應用得更為廣泛。通常可使用的耐火材料主要為Al₂O₃-SiO₂系材料，但這類耐火材料在石化行業使用時，由于所處還原氣氛或堿性環境的影響，會導致耐火材料的損毀加劇，從而使得材料的使用壽命降低。另外，由于傳統的輕質耐火澆注料中氣孔尺寸較大，孔徑多處于毫米級，這樣當該材料在高溫環境中使用時，由于輻射傳熱與對流傳熱的加劇，會使耐火材料的導熱系數升高，進而降低了耐火材料的隔熱保溫效果，增大了熱能的流失，加大了生產成本。

為此，需要開發新型的適用于輕質耐火澆注料的高性能耐火骨料，使其能夠在高溫還原氣氛與堿性環境中穩定使用，且材料內部的氣孔孔徑要盡可能低，以利于提高材料使用壽命并降低能耗的損失。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術問題存在的不足，提供一種輕質的六鋁酸鈣－鎂鋁尖晶石復合微孔耐火骨料以及它的制備方法。

本發明所采用的技術方案是：這種輕質六鋁酸鈣－鎂鋁尖晶石復合微孔骨料以石灰、菱鎂礦和工業氫氧化鋁作為起始物料，再外加入占起始料總重量百分比為3~6%的結合劑。起始物料的重量百分比為：石灰3%~7%、菱鎂礦12%~18%、工業氫氧化鋁75%~85%。然后經濕法共磨，機壓成形，坯體經干燥后進行煅燒，燒后產物經破碎后得到該輕質六鋁酸鈣－鎂鋁尖晶石復合微孔耐火骨料。

原料中所述的石灰中CaO含量大于99%；菱鎂礦中MgCO₃含量大于98%。工業氫氧化鋁中，Al(OH)₃的含量大于98%；所用的結合劑為糊精。起始物料在濕式筒磨機內磨細混勻，混好的物料經干燥后，加入結合劑，在壓力機上用20~30MPa的壓力壓制成尺寸為230mm×114mm×65mm的坯體，坯體先經自然干燥，再于干燥窯內在100℃~180℃的溫度下充分干燥。干燥后的坯體放于隧道窯內在1400℃~1600℃的溫度下煅燒，煅燒后得到的成品再經破碎成合適的粒度，就得到本發明所述的輕質六鋁酸鈣－鎂鋁尖晶石復合微孔骨料。

本發明的原理在于利用CaO的水化反應，以形成Ca(OH)₂。Ca(OH)₂與MgCO₃、Al(OH)₃在高溫下發生反應，形成一種化學性質穩定、性能優異的六鋁酸鈣與鎂鋁尖晶石的復合相。六鋁酸鈣本身具有較低的導熱系數(1.7W·(m·K)^-1)、低的熱膨脹系數（8.0×10^-6m·k^-1）及優良的化學穩定性，在還原氣氛與堿性環境中可穩定使用。鎂鋁尖晶石熔點高（2135℃），熱膨脹系數小（8.9×10^-6m·k^-1），熱震穩定性好，對侵蝕介質的抵抗性非常強。六鋁酸鈣與鎂鋁尖晶石的熱膨脹系數相當，二者可以任何比例配合而不影響其體積穩定性。六鋁酸鈣－鎂鋁尖晶石的復合材料兼具了六鋁酸鈣與鎂鋁尖晶石各自的優點，使其能在高溫還原氣氛或堿性環境中穩定使用，且具有良好的抗熱震性。此外，在所采用的起始物料中，Ca(OH)₂、MgCO₃及Al(OH)₃都可在一定的溫度下發生分解，放出H₂O或CO₂，而在材料內部形成氣孔，可提高材料的氣孔率，且形成的氣孔孔徑微小，絕大部分處于微米級，從而降低了六鋁酸鈣－鎂鋁尖晶石復合材料的導熱系數，提升了這種復合材料的保溫隔熱性能，有利于熱能損耗的減少；添加劑促進了復合料中的晶型轉化與晶體生長。

本發明中，輕質六鋁酸鈣與鎂鋁尖晶石復合微孔耐火骨料的制備方法為：