[發明專利]原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法

有效

• 申請號: 201510017912.4
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104591566B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 連建偉;陳平安;朱伯銓;李享成
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B7/32
• 分類號: C04B7/32;C04B7/36
• 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

本發明屬于鋁酸鹽水泥技術領域。具體涉及一種原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法。

背景技術

隨著不定形耐火材料的發展，鋁酸鹽水泥結合的耐火澆注料的應用不斷擴大。但鋁酸鹽水泥中的CaO易與高鋁澆注料或剛玉澆注料中的Al₂O₃和SiO₂反應生成鈣長石(?CaO·Al₂O₃·2?SiO₂?)和鋁黃長石(?2CaO·Al₂O₃·SiO₂?)等低熔物，降低了耐火材料的耐火度、高溫強度以及抗渣性等高溫使用性能。鎂鋁尖晶石是一種高熔點（2135℃）耐火氧化物，具有強度高、線膨脹系數低（7.6×10^-6℃^-1，20~1000℃）和導熱性好等特點。同時鎂鋁尖晶石可以固溶渣中大量的二價或三價金屬離子氧化物，改變渣的化學組成，提高渣的黏度，大大降低渣的侵蝕與滲透，從而提高耐火材料的抗侵蝕性能和抗熱震性。

近年來國內外已經有關于制備含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的研究報道。如采用白云石和煅燒氧化鋁為原料(A.H.?De?Aza，P.?Pena,?M.A.?Rodriguez，et?al.?New?spinel-containing?refractory?cements，Journal?of?the?European?Ceramic?Society，2003，23:737-744)?制備了含微米級鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。另如采用埃及白云石和活性氧化鋁為原料(Nagy?M.A.?Khalil，S.A.S.?El-Hemaly，Lamey?G.?Girgis.?Aluminous?cements?containing?magnesium?aluminate?spinel?from?Egyptian?dolomite，Ceramics?International，2001，27:865-873)也制備了含微米級鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。又如“一種含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的制備方法”（CN101891408A）專利技術，采用氧化鋁和輕燒白云石為原料，制備了含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥，但該技術操作不僅過程復雜和燒結溫度高（1550~1600℃），且所得水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑較大，對澆注料高溫性能的提升有限。再如“一種含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥及其制備方法”（CN103073206A）專利技術，該技術所制備的水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑較大。段鋒等采用天然白云石和工業氧化鋁粉為原料制備了含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥（段鋒，肖國慶，荊桂花等.?含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的制備與應用.?耐火材料，2007，41（1）：41~43，53），其煅燒溫度為1600℃，該方法燒結溫度過高，鎂鋁尖晶石晶粒粒徑較大，且成本較高。也有采用石灰石、重燒氧化鎂和鋁礬土熟料為原料（周文彩，李金洪，姜曉謙等.?含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥制備及力學性能研究.?耐火材料，2010，44（3）：217~220），其燒結溫度為1400℃，所得水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為2~5μm，該方法制備的水泥操作復雜，燒結溫度較高，獲得的鎂鋁尖晶石晶粒粒徑也較大。

綜上所述，現有的含鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的工藝復雜，合成溫度較高，且鋁酸鹽水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為微米級。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單和合成溫度低的原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥的制備方法；采用該方法制備的鋁酸鹽水泥中鎂鋁尖晶石晶粒粒徑為納米級，能均勻分布在鋁酸鹽水泥中。

????為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：先將5~40wt%的氫氧化鎂、15~50wt%的工業氧化鋁和30~60wt%的重質碳酸鈣混合，球磨0.5~5h，壓制成塊體；再將裝有塊體的坩堝置于高溫爐中，以2~20℃/min的升溫速率升溫至1000~1500℃，保溫0.1~6小時，隨爐冷卻至室溫；然后將出爐后的燒結體破碎，研磨，即得原位生成納米鎂鋁尖晶石的鋁酸鹽水泥。

所述氫氧化鎂的Mg(OH)₂含量≥98wt%，粒徑≤150μm。

所述工業氧化鋁的Al₂O₃含量≥95wt%，粒徑≤45μm。

所述重質碳酸鈣的CaCO₃含量≥96wt%，粒徑≤45μm。

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：