[發明專利]一種原位碳化硅晶須強化輕量礬土熟料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011067169.0
• 申請日: 2020-10-05
• 公開（公告）號: CN112341169A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 付綠平;顧華志;黃奧;張美杰;李子巖
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/117
• 分類號: C04B35/117;C04B35/81;C04B35/622;C04B35/66;C04B38/02
• 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

本發明涉及一種原位碳化硅晶須強化輕量礬土熟料及其制備方法。其技術方案是：以80～92wt％的礬土生料微粉、5～11wt％的炭黑和3～9wt％的二氧化硅微粉為原料，先將所述炭黑和所述二氧化硅微粉在行星球磨機中混合，得到混合料；再將所述礬土生料微粉加入到所述混合料中，在行星球磨機中混合均勻，然后在100～200MPa條件下機壓成型，得到生坯；最后將所述生坯在110～200℃條件下干燥12～36小時，在1550～1750℃埋碳條件下保溫3～8小時，即得原位碳化硅晶須強化輕量礬土熟料。本發明制備的原位碳化硅晶須強化輕量礬土熟料具有孔徑小、強度高、抗熱震性能好和抗熔渣能力強的特點。

技術領域

本發明屬于輕量礬土熟料技術領域。具體涉及一種原位碳化硅晶須強化輕量礬土熟料及其制備方法。

背景技術

2016年，全球175個國家聯合簽署《巴黎協定》，主要目標是將本世紀全球平均氣溫上升幅度控制在2攝氏度以內，節約能源和提高能源利用效率已成為國際社會的共識。鋼鐵、水泥和石化等高溫行業能源和資源消耗量大，是節能降耗的重點。研究和開發高溫工業用高溫輕量化耐火材料可大大降低工業爐窯能耗，對整個高溫工業節能減排具有舉足輕重的意義。

隔熱耐火材料越靠近工作面，其隔熱效果越顯著。開發可直接用于工作層的低導熱、高強、耐熱震和抗侵蝕的耐火材料，已成為目前本領域所關注的重要課題之一，其關鍵在于制備孔徑小、高強、耐熱震和耐渣蝕的輕量耐火骨料。

礬土熟料是耐火材料消耗量最大的耐火原料之一，被廣泛用于高溫工業爐的耐火材料。目前國內外針對輕量礬土熟料的制備開展了一定的研究。方義能等(方義能,顧華志,馮運生,等.有機聚合物原位分解法制備微孔輕質礬土骨料[C]//耐火材料綜合學術會議,全國不定形耐火材料學術會議,耐火原料學術交流會.2013)采用有機聚合物原位分解法，雖制得微孔輕質礬土骨料，但是所制備的骨料孔徑較大、強度不佳、抗熱震性能和抗渣性能都不理想。“一種微孔輕量礬土耐火骨料及其制備方法”(ZL 201410447797.X)專利技術，該技術以礬土生料、有機聚合物和添加劑為原料，加水后在行星球磨機濕磨，固化，干燥，高溫燒成，制得微孔輕量礬土耐火骨料，但所制備的微孔輕量礬土耐火骨料孔徑較大，抗熔渣侵蝕滲透能力有待提高。范昌龍等(范昌龍.輕量微孔礬土熟料的制備與性能研究[D].2015.)以礬土生料、造孔劑、氧化鎂為原料，采用濕法球磨雖制得輕量微孔礬土熟料，但是孔徑較大，抗熱震性能和抗熔渣侵蝕滲透能力不佳。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種孔徑小、強度高、抗熱震性能好和抗熔渣能力強的原位碳化硅晶須強化輕量礬土熟料及其制備方法。

為實現上述任務，本發明所采用的技術方案是：以80～92wt％的礬土生料微粉、5～11wt％的炭黑和3～9wt％的二氧化硅微粉為原料，先將所述炭黑和所述二氧化硅微粉在行星球磨機中混合，得到混合料；再將所述礬土生料微粉加入到所述混合料中，在行星球磨機中混合均勻，在100～200MPa條件下機壓成型，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℃和埋碳條件下保溫3～8小時，即得原位碳化硅晶須強化輕量礬土熟料。

所述礬土生料微粉的Al₂O₃含量≥60wt％；礬土生料微粉的粒徑D₅₀為1～10μm。

所述炭黑的C含量≥99wt％；炭黑的粒徑≤100nm。

所述二氧化硅微粉的SiO₂含量≥98wt％；二氧化硅微粉的粒徑≤1μm。

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：