[發明專利]六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相隔熱保溫耐火材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210258839.6
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN103351166A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 田玉明;柴躍生;白頻波;邱*;劉征官;馮芙蓉;鄭建軍;孫剛;宮長偉;丁國巍
• 申請（專利權）人: 田玉明;柴躍生;白頻波
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明設及一種利用鎂渣制備的六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相隔熱保溫耐火材料及其制備方法，屬于耐火材料領域。

背景技術：

鎂渣是金屬鎂廠采用皮江法煉鎂時排出的一種工業廢渣，主要化學成分為CaO、SiO₂、Al₂O₃。研究表明鎂渣具有一定的火山灰活性。大多數鎂渣的處理主要以堆放掩埋為主，利用途徑很少，利用率極低，個別鎂廠雖有將鎂渣用于廠區臨時道路和地坪填筑，但由于強度很低使用效果不佳，這樣既浪費資源，又污染環境。

近年來，六鋁酸鈣作為一種新型的耐火材料骨料，具有獨特的板片狀晶體結構，有利于改善材料的隔熱性能，另外其優良的高溫體積穩定性、抗熱震性、抗渣等性能，已經成功的應用于煉鋼和陶瓷工業窯爐，但強度較低導致承擔結構支撐作用和耐磨性較差。六鋁酸鈣(CaAl₁₂O₁₉，簡稱CA₆)是CaO-Al₂O₃系中Al₂O₃中含量最高的鋁酸鈣相，屬六方晶系，垂直于C軸方向具有優先形成片狀或板狀的晶體的特性。其理論密度為3.79g·cm^-3，熔點為1875℃，熱膨脹系數為8.0×10^-6℃^-1。

鈣鋁黃長石(Ca₂Al₂SiO₇，簡稱C₂AS)屬四方晶系，其晶體一般呈厚板狀或短柱狀，有時也呈粒狀。鈣鋁黃長石有足夠的強度和耐磨性，在六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相輕質保溫耐火材料中對制品晶界起到補強作用，有助于提高制品機械強度和耐磨強度。

現有技術多采用純化學原料合成CA₆，成本較高，工藝復雜，生產效率不高，且其機械強度利耐磨度不高，商業前景受到限制。本發明以工業鎂渣、陽泉高嶺土和工業氧化鋁為原材料，通過高溫反應燒結法制備了六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相輕質保溫耐火材料，該制備方法不僅能夠低成本的制備性能優異的六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相輕質保溫耐火材料，且該材料具有耐高溫、輕質、耐熱沖市性、隔熱保溫效果好、機械強度高和耐磨性好的特點，可適用于高溫容器和窯爐的內襯高溫材料。同時本發明也為鎂渣的綜合處理與合理利用提供一條新的技術路線。

發明內容：

本發明目的在于針對制備CA₆系耐火材料的現有技術的不足，提供一種六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相隔熱保溫耐火材料及其制備方法，采用鎂渣、高嶺土和工業氧化鋁為原料制備六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相隔熱保溫耐火材料，既提高了六鋁酸鈣系隔熱保溫耐火材料的機械強度和磨損性，又很好的利用鎂渣達到保護環境的目的，同時降低了制備六鋁酸鈣系隔熱保溫耐火材料的生產成本。

本發明技術方案如下：

一種復相隔熱保溫耐火材料，該隔熱保溫耐火材料的主要物相為六鋁酸鈣CA₆/鈣鋁黃長石C₂AS復相；該復相的主要化學成份為：Al₂O₃含量55～85wt.％，CaO含在量10～30wt.％，SiO₂含量2～15wt.％，三者之和為100％。

一種利用鎂渣制備六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相隔熱保溫耐火材料的方法，該方法包括如下步驟：1)將過100目篩的鎂渣、高嶺土、氧化鋁按照理論配比配料并以水為研磨介質球磨混料，球磨時間為30min，轉速為300r/min，得到泥漿；2)將上述泥漿烘干并添加4wt.％的PVA塑化劑，然后造粒，形成粒狀粉體；3)將粒狀粉體在20MPa～40MPa壓力下成型以形成坯體；4)將成型好的坯體在爐中燒結，燒結制度為：室溫到1200℃階段的升溫速率為設備所允許的最快升溫速率，1200℃到最終燒成溫度的升溫速率為2～5℃/min，最終燒成溫度為1400～1550℃，在最終燒成溫度下保溫時間為0.5～4h，然后隨爐冷至室溫，即得到六鋁酸鈣/鈣鋁黃長石復相隔熱保溫耐火材料。