[發(fā)明專利]一種高純剛玉-尖晶石復(fù)合材料及其制備方法

無效

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• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103058694A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏耀武;李歆琰;李楠;柯昌明;韓兵強(qiáng);鄢文
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高純剛玉-尖晶石復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

剛玉-尖晶石復(fù)合材料具有熱震穩(wěn)定性好、熔點高、抗渣侵蝕和滲透能力強(qiáng)等特點，因而在冶金行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。但是該復(fù)合材料在制備上尚存在著一些不足，復(fù)合材料通常以剛玉（包括白剛玉或板狀剛玉或亞白剛玉或棕剛玉）、電熔或燒結(jié)鎂鋁尖晶石、鋁酸鈣水泥、氧化硅微粉等為主要原料，混合后經(jīng)澆注而成。由于制備過程中物料的混合方式為機(jī)械混合，各種原料在混合料中難以分布均與，因而導(dǎo)致傳統(tǒng)剛玉-尖晶石復(fù)合材料在使用中出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象。同時，傳統(tǒng)剛玉-尖晶石復(fù)合材料使用了鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑（引入的CaO被視為熔劑），并輔以氧化硅微粉以提高材料施工時的流動性，導(dǎo)致復(fù)合材料的最低共熔點因此有明顯的降低（MgO-Al₂O₃-SiO₂系統(tǒng)中低共熔點在1400℃左右），復(fù)合材料的最高使用溫度低于1700℃，影響了耐火材料在高溫下的服役性能，使得剛玉、尖晶石等礦物的優(yōu)異性能未能得到充分的利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種雜質(zhì)含量低、熔點高、體積密度大、高溫強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性好、抗渣侵蝕和抗渣滲透能力強(qiáng)的高純剛玉-尖晶石復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料適用于超高溫工業(yè)窯爐和容器的內(nèi)襯。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：先將50~60wt%的板狀剛玉顆粒、18~30wt%的板狀剛玉細(xì)粉、8~15wt%的電熔鎂鋁尖晶石、6~12wt%的鎂鋁溶膠攪拌均勻，澆注成型，養(yǎng)護(hù)20~30小時，脫模，再自然放置20~30小時；然后于110℃~300℃條件下保溫12~24小時，最后在900℃~1400℃條件下保溫6~18小時，制得高純剛玉-尖晶石復(fù)合材料。

所述鎂鋁溶膠中的鎂和鋁的摩爾比為1﹕(0.5~2.0)。

所述板狀剛玉中的Al₂O₃含量≥98wt%，板狀剛玉顆粒的粒徑為11~0.2mm，板狀剛玉細(xì)粉的粒徑為1~200μm。

所述電熔鎂鋁尖晶石中：Al₂O₃含量≥65wt%，MgO含量≥20wt%；電熔鎂鋁尖晶石為電熔鎂鋁尖晶石顆粒和電熔鎂鋁尖晶石細(xì)粉中的一種或兩種，電熔鎂鋁尖晶石顆粒的粒徑為1~0.2mm，電熔鎂鋁尖晶石細(xì)粉的粒徑為1~200μm。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明在混合過程中將鎂鋁溶膠包裹在礦物原料表面，鎂鋁溶膠在后續(xù)的燒成和使用過程中轉(zhuǎn)變?yōu)殒V鋁尖晶石，使得材料基質(zhì)中尖晶石分布均勻；同時由于尖晶石生成所帶來的體積效應(yīng)，提高了材料的體積密度，從而進(jìn)一步提高了材料的抗熔渣滲透性能；再者，由于板狀剛玉表面有許多微孔，溶膠滲入空隙后有利于在基質(zhì)中生成鎂鋁尖晶石網(wǎng)絡(luò)，提高了復(fù)合材料的常溫和高溫強(qiáng)度；加之溶膠在加熱過程中的凝膠化，能使材料內(nèi)部形成微細(xì)的網(wǎng)絡(luò)通道用以排出內(nèi)部產(chǎn)生的氣體，從而避免了該復(fù)合材料在使用前期的預(yù)熱過程中發(fā)生爆裂現(xiàn)象。

因此，本發(fā)明所制備的高純剛玉-尖晶石復(fù)合材料雜質(zhì)含量低、熔點高、體積密度大、高溫強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性好、抗渣侵蝕和抗渣滲透能力強(qiáng)，用于超高溫工業(yè)窯爐和超高溫容器的內(nèi)襯。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。

為避免重復(fù)，現(xiàn)將本具體實施方式所涉及的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述：

板狀剛玉中的Al₂O₃含量≥98wt%，板狀剛玉顆粒的粒徑為11~0.2mm，板狀剛玉細(xì)粉的粒徑為1~200μm；

電熔鎂鋁尖晶石中：Al₂O₃含量≥65wt%，MgO含量≥20wt%；電熔鎂鋁尖晶石顆粒的粒徑為1~0.2mm，電熔鎂鋁尖晶石細(xì)粉的粒徑為1~200μm。

實施例1

一種高純剛玉-尖晶石復(fù)合材料及其制備方法。先將55~60wt%的板狀剛玉顆粒、18~20wt%的板狀剛玉細(xì)粉、11~15wt%的電熔鎂鋁尖晶石細(xì)粉、9~12wt%的鎂鋁溶膠攪拌均勻、澆注成型，養(yǎng)護(hù)20~30小時，脫模，再自然放置20~30小時；然后于110℃~150℃條件下保溫12~18小時，最后在900℃~1100℃條件下保溫9~12小時，制得高純剛玉-尖晶石復(fù)合材料。

本實施例所述鎂鋁溶膠中的鎂和鋁的摩爾比為1﹕(0.5~1.0)。