[發明專利]一種輕量剛玉復合耐火骨料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510440378.8
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN104944996B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 顧華志;付綠平;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;C04B35/10
• 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

本發明屬于剛玉質耐火骨料技術領域。具體涉及一種輕量剛玉復合耐火骨料及其制備方法。

背景技術

中國是目前世界上第二大能源生產國和消費國，《節能減排“十二五”規劃》明確提出應大力推行工業窯爐的節能改造。研究和開發高溫輕量耐火材料可大大降低工業窯爐能耗，對整個高溫工業節能減排具有舉足輕重的意義。

目前，高溫輕量耐火材料研究相對滯后，在一定程度上制約了我國高溫窯爐節能技術的發展。在現行的隔熱耐火材料中，絕大多數都使用在保溫層或隔熱層，而未直接使用在與鋼鐵等高溫熔體接觸的工作層。究其原因，主要是由于目前所制備的隔熱耐火材料顯氣孔率過高且孔徑過大、強度較低，若在工作層使用，熔渣會較容易地通過開口氣孔滲透進入耐火材料內部，對耐火材料帶來毀滅性的破壞。然而，隔熱耐火材料越靠近工作面，其隔熱效果更加顯著。因此，開展可直接用于工作層的低導熱、高強、耐熱震、抗侵蝕的耐火材料，已成為目前本領域所關注的重要課題之一。

耐火骨料輕量化是實現工作襯耐火材料輕量化的主要途徑。目前報道的輕量骨料制備方法主要有：有機物分解法、原位發泡成孔技術及氫氧化物等無機物分解法。O. Lyckfeldt等人采用淀粉作為結合劑及發泡劑，制備了多孔氧化鋁（O. Lyckfeldt, J. M. F. Ferreira, Processing of porous ceramics by starch consolidation, J. Eur. Ceram. Soc. 18 (2) (1998) 131–140.），所制備骨料體積密度明顯降低，然而顯氣孔率及孔徑較大；S. J. Li等人采用高嶺石作為發泡劑，制備了多孔剛玉-莫來石骨料（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.），所制備骨料平均孔徑較小，然而顯氣孔率高達40%；R. Salom?oa 等人利用水滑石的原位分解，制備了多孔剛玉-尖晶石骨料（R. Salom?oa, M.V. B?asa, V.C. Pandolfellia, Porous alumina-spinel ceramics for high temperature applications, Ceram. Int. 37 (4) (2011) 1393-1399.），所制備骨料在顯氣孔率及孔徑方面也無法達到生產要求，耐渣蝕方面無法達到高溫熱面使用要求。

綜上所述，目前所制備的輕量耐火骨料均存在顯氣孔率高、平均孔徑大、不耐渣蝕的缺陷，難以達到實際工業生產和使用的要求。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，任務是提供一種體積密度小、閉口氣孔率高、熱導率低和抗熔渣侵蝕能力強的輕量剛玉復合耐火骨料及其制備方法。

為實現上述任務，本發明所采用的技術方案是：所述制備方法的具體步驟是：

步驟一、以80~95wt%的γ-Al₂O₃細粉、1~10wt%的Al(OH)₃微粉、1~10wt%的糖類聚合物和0.1~5wt%的抗凍蛋白為原料，外加所述原料20~60wt%的水，用行星球磨機濕磨0.5~3小時，制得料漿ⅰ。

步驟二、將所述料漿ⅰ經圓盤造粒成粒徑為1~2.5mm的顆粒，再于-30~-90℃條件下冰凍6~24小時；然后在110~200℃條件下干燥12~36小時，在300~800℃條件下保溫3~6小時，得到多孔剛玉顆粒。

步驟三、以85~97wt%的α-Al₂O₃微粉、2~10wt%的納米氧化鋁溶膠和1~5wt%的MgO微粉為混合料，外加所述混合料30~50wt%的有機醇，用行星球磨機混合濕磨0.1~1小時，得到料漿ⅱ。

步驟四、按照所述料漿ⅱ和所述多孔剛玉顆粒的質量比為(0.1～1)︰1，將所述料漿ⅱ和所述多孔剛玉顆粒一起經圓盤造粒成粒徑為3~10mm的顆粒，在60~90℃條件下保溫6~12小時，在110~200℃條件下干燥24~36小時，在1700~1900℃條件下燒結1~5小時，即得輕量剛玉復合耐火骨料。