[發明專利]一種微孔輕量礬土耐火骨料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410447797.X
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104177107A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 顧華志;范昌龍;黃奧;張美杰
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B38/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

????本發明屬于礬土耐火骨料技術領域。具體涉及一種微孔輕量礬土耐火骨料及其制備方法。

背景技術

隨著我國經濟的飛速發展，高能耗的產業，如鋼鐵、水泥、電力行業等對能源的需求日益增加，能源短缺與需求迅速增加的矛盾日益突出。輕質耐火材料用來替代重質耐火材料構筑窯爐，能降低能耗，提高窯爐安全系數和工作效率，這要求隔熱耐火材料有更高的使用溫度和更高的強度。由于骨料在輕質澆注料中占整體質量的50~70%，因此輕質澆注料整體性能受骨料性能的影響較大。傳統的輕質骨料存在雜質含量高、使用溫度低(<1200℃)、氣孔大、隔熱效果欠佳及強度低等缺點。人造輕質骨料如氧化鋁空心球、氧化鋯空心球等，這類材料具有使用溫度高（通常高于1500℃）和隔熱效果好的優點，但由于價格昂貴難以廣泛使用。

S.?J.?Li等人采用高嶺石作為發泡劑（S.?J.?Li,?N.?Li,?Effects?of?composition?and?temperature?on?porosity?and?pore?size?distribution?of?porous?ceramics?prepared?from?Al(OH)_3?and?kaolinite?gangue,?Ceram.?Int.?33?(4)?(2007)?551-556.），所制備的多孔剛玉-莫來石骨料雖平均孔徑較小，但顯氣孔率高達40%；方義能等利用聚合物原位分解法制備了一種輕質多孔礬土骨料（Yineng?Fang,?Huazhi?Gu,?Yunsheng?Fen,?et?al.?The?preparation?of?high-strength?and?micropore?lightweight?bauxite?aggregate?by?in-situ?polymerization?and?decomposition.?Advanced?Materials?Research,?2011，194-196：2135-2139.?），所制備的骨料體積密度雖低，但顯氣孔率高達50%以上。由上可知，目前行業內所制備的輕量耐火骨料均存在顯氣孔率高、吸水率大、強度低的缺陷。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，任務是提供一種工藝簡單和成本低的微孔輕量礬土耐火骨料制備方法；用該方法制備的微孔輕量礬土耐火骨料強度高、顯氣孔率低、閉口氣孔率高、體積密度較小、吸水率低、平均孔徑小和熱導率較低。

為實現上述任務，本發明所采用的技術方案是：以70~95wt%的礬土生料、5~30wt%的有機聚合物和0~10wt%的添加劑為原料，外加所述原料30~60wt%的水，用行星球磨機濕磨1~5小時；再將濕磨后的料漿置于模具中，于室溫條件下放置12~24小時，在110~200℃條件下干燥12~36小時，然后在1500~1700℃條件下保溫1~8小時，即得微孔輕量礬土耐火骨料。

所述礬土生料的粒徑≤1mm。

所述有機聚合物為含糖水凝膠、木質素磺酸鈣、淀粉、聚乙烯醇和糊精中的一種，粒徑<15μm。

所述添加劑為TiO₂、MgO、CaO、Mn₂O₃、Y₂O₃和Fe₂O₃中的一種，粒徑<0.088mm。

所述行星球磨機的研磨球為剛玉質球，球料質量比為3︰1。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：

本發明以礬土生料為主要原料，通過濕法研磨注漿成型工藝，使礬土顆粒粒徑減小并使有機聚合物及添加劑均勻分散在料漿中，脫模、干燥后即可直接燒成，故工藝簡單、成本低。本發明使磨細后的礬土細粉在成型過程中顆粒自然堆積，添加少量外加劑，在高溫下促進燒結速度使晶界快速擴散，將氣孔封閉在材料中；燒結過程中，有機聚合物燒失后留下其原來的顆粒尺寸及分布。本發明通過提高燒結溫度，使材料在燒結驅動力的作用下，氣孔逐漸減小，開口氣孔逐漸封閉，閉口氣孔逐漸增多。本發明在顆粒堆積法和燃盡物加入法相結合的基礎上，加入適量外加劑促進燒結速度，獲得強度高、顯氣孔率低、閉口氣孔率高、體積密度較小、吸水率低、平均孔徑小和熱導率較低的微孔輕量礬土耐火骨料。

本發明所制備的微孔輕量礬土耐火骨料：體積密度為2.5~3.1g/cm³，顯氣孔率為6~16%，平均孔徑為0.3~7μm。