[發明專利]一種多級孔結構礬土熟料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810748874.3
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN108558378B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 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: C04B35/117
• 分類號: C04B35/117;C04B35/119;C04B35/622;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

本發明涉及一種多級孔結構礬土熟料及其制備方法。其技術方案是：先以85～93wt％的礬土生料微粉、0.1～10wt％的氧化鋁微粉、0.1～5wt％二氧化硅微粉和0.1～8wt％的可溶鹽為原料，外加占所述原料30～50wt％的水，在行星球磨機中混合均勻，得到泥料；再將所述泥料在真空擠泥機中成型，得到生坯；然后將所述生坯在110～200℃條件下干燥12～36小時，在1550～1750℃條件下保溫1～8小時，即得多級孔結構礬土熟料。本發明成本低和工藝簡單，所制備的多級孔結構礬土熟料含微?納米多級晶內氣孔，具有力學性能好、抗熱震性能好、熱導率低和抗熔渣能力強的特點。

技術領域

本發明屬于礬土熟料技術領域。具體涉及一種多級孔結構礬土熟料及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的飛速發展，高能耗產業如鋼鐵、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。現代高溫行業不僅要求所使用的耐火材料具有優異的機械強度、抗熱剝落性能好和抗侵蝕及沖刷性能優良，還要求能耗低和熱效率高。因此，開發滿足上述多種功能的高品質耐火材料成為耐火材料行業的研究重點。

工作層耐火材料輕量化被認為是有可能實現耐火材料具有高品質、多功能的有效途徑。首先，輕量化能夠提升工作層的隔熱性能、減少散熱，從而降低熱量散失及加熱成本，有利于實現節能減排；其次，輕量化過程中引入的氣孔能夠在溫度劇變時有效容納熱應力，有利于提升工作層耐火材料的抗熱剝落性能；最后，當所制備的輕量耐火材料氣孔尺寸較小時，對耐火材料的抗渣性能及機械強度影響不大，甚至可能有所提升。

然而，在輕量化過程中引入的氣孔會對材料的機械強度及抗渣性產生影響，因此，工作層耐火材料輕量化的關鍵在于使其具有可靠的機械強度及抗渣性能。由于耐火材料輕量化通常是通過制備輕量耐火骨料來實現的，通常認為降低輕量耐火材料的顯氣孔率和孔徑有望實現低導熱系數、高機械強度及可靠抗渣性能之間的平衡。

近年來，世界各地開展了許多關于輕量骨料及其相應的工作襯用輕量耐火材料的研究，并報道了許多制備輕量骨料的方法，主要是通過兩種方式成孔：(1)在生坯中引入某些可以占據一定空間的物質，經熱處理將該物質分解或排出，從而形成孔隙，如添加造孔劑法、原位分解法、直接發泡法等。(2)通過引入添加劑或者細微顆粒而將生坯中顆粒堆積形成的孔隙保存在材料內部，如顆粒堆積法、反應結合法等。前者由于在熱處理過程中物質分解及排出必然會形成的通道，孔隙以開口氣孔的形式存在；后者主要是通過降低材料燒結過程中的擴散速率從而阻礙孔隙的排出；然而，由于擴散被抑制，晶界移動速率也隨之降低，材料內部的孔隙也主要是顯氣孔。

綜上所述，采用上述方法所制備的耐火骨料通常顯氣孔率較高、孔徑較大，使用過程中無法抵御熔渣及高溫介質的侵蝕與滲透。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，任務是提供一種成本低和工藝簡單的多級孔結構礬土熟料的制備方法；用該方法制備的多級孔結構礬土熟料含微-納米多級晶內氣孔，力學性能好、抗熱震性能好、熱導率低和抗熔渣能力強。

為實現上述任務，本發明所采用的技術方案是：先以85～93wt％的礬土生料微粉、0.1～10wt％的氧化鋁微粉、0.1～5wt％的二氧化硅微粉和0.1～8wt％的可溶鹽為原料，外加占所述原料30～50wt％的水，在行星球磨機中混合均勻，即得泥料；然后將所述泥料在真空擠泥機中成型，得到生坯；再將所述生坯在110～200℃條件下干燥12～36小時，在1550～1750℃條件下保溫1～8小時，制得多級孔結構礬土熟料。

所述礬土生料微粉的Al₂O₃含量≥45wt％，粒徑D₅₀為1～10μm。

所述氧化鋁微粉的Al₂O₃含量≥98wt％，粒徑D₅₀為1～8μm。