[發(fā)明專利]一種碳?鋁酸鈣復合粉及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107089834B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 肖國慶;雷紫涵;丁冬海;任耘;楊守磊
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/44;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 李婷,王孝明

技術領域

本發(fā)明屬于無機非金屬材料領域，涉及耐火澆筑材料，具體涉及一種碳-鋁酸鈣復合粉及其制備方法。

背景技術

隨著耐火材料的不斷發(fā)展，以鋁酸鈣水泥為主體的不定形耐火澆注料，更因節(jié)能環(huán)保、施工便捷、性能優(yōu)良等特點被廣泛應用在高爐出鐵口、鋼包、水泥回轉窯內襯等。

對于傳統(tǒng)耐火澆注料而言，鋁酸鈣水泥的含量越少，整體澆注料的強度、使用溫度和壽命就會越好，因此耐火澆注料發(fā)展越來越趨于低水泥、超低水泥用量。

氧化物作為耐火澆注料的主要組成，不可避免會存在抗侵蝕性差、抗剝落性較差等問題。含碳澆注料具有抗熔渣侵蝕性與抗熱震性良好等優(yōu)點成為解決這一問題的關鍵。

但在實際應用過程中，存在碳在澆注料中分散性差，潤濕性差和抗氧化性差，這限制備了含碳澆注料更廣泛的應用。采用表面活性劑技術、人工造粒技術和涂層技術雖然對碳在澆注料中的分散性和潤濕性有一定程度改善，但也會引起含碳澆注料的氣孔率增加，碳的分布不均和涂層易脫落等問題，導致含碳澆注料性能劣化。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的缺陷與不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種碳-鋁酸鈣復合粉及其制備方法，解決現(xiàn)有技術中通過物理方法向耐火澆注料滲碳產生的分散性差，潤濕性差和抗氧化性差的技術問題。

為了解決上述技術問題，本申請采用如下技術方案予以實現(xiàn)：

一種碳-鋁酸鈣復合粉的制備方法，該方法以氧化鋁為原料，該方法還以有機酸鈣為原料，在非氧化性氣氛下，通過高溫燒結法制得碳-鋁酸鈣復合粉。

所述的高溫燒結法的具體過程為：將有機酸鈣和氧化鋁按氧化鈣-氧化鋁相圖進行配料，混勻后置于剛玉坩堝中升溫至1200℃～1600℃后保溫，進行高溫合成反應，反應后的試樣粉碎、研磨，制得碳-鋁酸鈣復合粉。

所述的保溫時間為3～4h。

所述的升溫過程的升溫速率為1℃～5℃/min。

優(yōu)選的，在700℃以下，升溫速率為5℃/min；

在700℃～1100℃，升溫速率為4℃/min；

在1100℃～1200℃，升溫速率為3℃/min；

在1200℃～1400℃，升溫速率按2℃/min；

在1400℃～1600℃，升溫速率按1℃/min。

按質量份數(shù)計，由以下原料制成：有機酸鈣為55.65％～85.61％，氧化鋁為14.39％～44.35％，原料的重量份數(shù)之和為100％。

所述有機酸鈣為硬脂酸鈣、葡萄糖酸鈣或草酸鈣。

按質量份數(shù)計，由以下原料制成：

硬脂酸鈣為85.61％，氧化鋁為14.39％；

或葡萄糖酸鈣為80.8％，氧化鋁為19.2％；

或草酸鈣為55.65％，氧化鋁為44.35％。

所述的非氧化性氣氛為氮氣氣氛、氬氣氣氛或通過埋碳獲得的非氧化性氣氛。

一種碳-鋁酸鈣復合粉，所述的碳-鋁酸鈣復合粉為采用如上方法制得的碳-鋁酸鈣復合粉。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，有益的技術效果是：

(Ⅰ)本發(fā)明以有機酸鈣為原料，采用高溫固相燒結法制備碳-鋁酸鈣復合粉。本發(fā)明中的有機酸鈣有兩個作用，有機酸鈣在作為鈣源的同時充當碳源，利用這一特點，通過在高溫非氧化氣氛中，燒結有機酸鈣和氧化鋁，有機酸鈣熱解，碳被還原出來，新生成的氧化鈣和原料中的氧化鋁反應生成鋁酸鈣，利用這一特點一步合成出碳/鋁酸鈣復合粉。

(Ⅱ)本發(fā)明的方法為原位合成，并且是通過化學反應的方式添加碳源，碳源在經過化學反應后進入復合材料中，使得碳的分散性大大提高，遠遠優(yōu)于現(xiàn)有技術中通過物理滲透的方式添加的碳的分散性。

顆粒的分散是指顆粒在一定環(huán)境下分離散開的過程，主要包括摻合、浸濕、顆粒群(團塊和團粒)的解體以及已分離散開的顆粒再凝結四個階段。實現(xiàn)顆粒在水中的分散的基礎為：增大顆粒表面的Zeta電位，增強顆粒表面的親水性，以及顆粒表面形成位阻效應等作用。

如圖7所示，石墨的表面是疏水的，水對它的潤濕能力差，這可用楊氏定理解釋：潤濕效率：BS＝T_SV-T_SL或BS＝T_LV·cosθ；