[發(fā)明專(zhuān)利]一種Al2O3?TiO2?CaO系復(fù)相隔熱耐火材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710116949.1
• 申請(qǐng)日: 2017-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106747526A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寒;王天怡;陳建威;趙惠忠;余俊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/66
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/66;C04B35/101;C04B35/622;C04B35/634
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)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)明屬于復(fù)相隔熱耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種Al₂O₃-TiO₂-CaO系復(fù)相隔熱耐火材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隔熱耐火材料是高溫工業(yè)窯爐節(jié)能降耗的關(guān)鍵功能材料，低導(dǎo)熱、高強(qiáng)度等功能化要求已經(jīng)成為隔熱耐火材料的發(fā)展趨勢(shì)。

Al₂O₃-TiO₂-CaO三元體系所形成的復(fù)合材料具有熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)小和強(qiáng)度大等優(yōu)良特點(diǎn)，適于作為隔熱耐火材料的原料。

目前，隔熱耐火材料的制備以發(fā)泡法、化學(xué)法和燒失法為主。發(fā)泡法制備工藝較復(fù)雜，對(duì)發(fā)泡劑的選擇和泡沫的強(qiáng)度等要求較高，如“一種莫來(lái)石質(zhì)輕質(zhì)耐火材料及其制備方法”(201510186484.8)；化學(xué)法則難以穩(wěn)定控制化學(xué)反應(yīng)造孔的速率；燒失法所引入的燒失物難以分散均勻，導(dǎo)致所制備的隔熱耐火材料強(qiáng)度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種成本低廉、工藝簡(jiǎn)單和成品率高的Al₂O₃-TiO₂-CaO系復(fù)相隔熱耐火材料的制備方法，用該方法制備的Al₂O₃-TiO₂-CaO系復(fù)相隔熱耐火材料的體積密度低、耐壓強(qiáng)度大和導(dǎo)熱系數(shù)小。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的制備方法的具體步驟是：

第一步、按鈦鐵渣細(xì)粉︰石灰石細(xì)粉︰ρ-氧化鋁微粉的質(zhì)量比為100︰(1～4)︰(3～8)配料，球磨至粒度≤80μm，制得混合料。

第二步、在30～40℃的水浴條件下，按鈦酸四丁酯∶聚乙二醇400∶水的質(zhì)量比為1∶(0.1～0.3)∶(20～25)，將鈦酸四丁酯、聚乙二醇400和水置入容器中，超聲分散15～20分鐘，制得混合液。

第三步、按所述混合料∶所述混合液的質(zhì)量比為100∶(10～15)，向所述混合料中加入所述混合液，攪拌3～5分鐘，加入模具，振動(dòng)成型，在150～180℃條件下干燥6～12小時(shí)，制得干燥后的坯料。

第四步、將干燥后的坯料置于馬弗爐中，在1450～1500℃條件下保溫40～60分鐘，隨爐自然冷卻，即得Al₂O₃-TiO₂-CaO系復(fù)相隔熱耐火材料。

所述鈦鐵渣細(xì)粉為冶煉鈦鐵合金所產(chǎn)生的爐渣，鈦鐵渣細(xì)粉的主要化學(xué)成分是：Al₂O₃含量為70～75wt％，TiO₂含量為10～15wt％，CaO含量為5～8wt％；所述鈦鐵渣細(xì)粉的粒度為90～100μm。

所述石灰石細(xì)粉的CaCO₃含量≥95wt％；石灰石細(xì)粉的粒度為90～100μm。

所述ρ-氧化鋁微粉的Al₂O₃含量≥98wt％；ρ-氧化鋁微粉的粒度為90～100μm。

所述鈦酸四丁酯為化學(xué)純。

所述聚乙二醇400為化學(xué)純。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明以冶煉鈦鐵合金所產(chǎn)生的爐渣為主要原料，通過(guò)結(jié)合劑的水解作用形成網(wǎng)絡(luò)包覆，不僅成本低廉和工藝簡(jiǎn)單，且能提高Al₂O₃-TiO₂-CaO系復(fù)相隔熱耐火材料的強(qiáng)度。

2、本發(fā)明利用原料組分的分解反應(yīng)原位形成固-固結(jié)合，降低了隔熱耐火材料的體積密度，提高了Al₂O₃-TiO₂-CaO系復(fù)相隔熱耐火材料的成品率。

本發(fā)明所制備的Al₂O₃-TiO₂-CaO系復(fù)相隔熱耐火材料經(jīng)檢測(cè)：成品率為99.2～99.7％；體積密度為0.88～0.93g·cm^-3；耐壓強(qiáng)度為9～14MPa；導(dǎo)熱系數(shù)為0.18～0.23W·m^-1·K^-1。

因此，本發(fā)明具有成本低廉、工藝簡(jiǎn)單和成品率高的特點(diǎn)；所制備的Al₂O₃-TiO₂-CaO系復(fù)相隔熱耐火材料體積密度低、耐壓強(qiáng)度大和導(dǎo)熱系數(shù)小。

具體實(shí)施方式