[發明專利]以鈦鐵渣為主料的六鋁酸鈣-尖晶石多孔陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202110292826.X
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113087517B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 趙惠忠;李軼翀;劉艷麗;馮立
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學;錦州國泰實業有限公司
• 主分類號: C04B35/44
• 分類號: C04B35/44;C04B35/622;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

本發明涉及一種以鈦鐵渣為主料的六鋁酸鈣?尖晶石多孔陶瓷及其制備方法。其技術方案是：按活性氧化鋁微粉∶天然菱鎂礦的質量比為1∶(1～1.05)配料，于球磨機中球磨至粒度小于100μm，即得球磨粉料；按所述球磨粉料∶鈦鐵渣細粉的質量比為1∶(5～6)配料，置于球磨機中，外加所述球磨粉料與所述鈦鐵渣細粉之和的8～12wt％的聚乙二醇溶液，濕磨，再于110～200℃條件下干燥12～24小時，機壓成型；然后將成型后的坯體置于馬弗爐中，在空氣氣氛和1650～1750℃條件下保溫3～5小時，冷卻，制得以鈦鐵渣為主料的六鋁酸鈣?尖晶石多孔陶瓷。本發明工藝簡單、生產成本低和環境友好；所制備的六鋁酸鈣?尖晶石多孔陶瓷具有使用穩定性好和材料強度高的特點。

技術領域

本發明屬于六鋁酸鈣-尖晶石多孔陶瓷技術領域。具體涉及一種以鈦鐵渣為主料的六鋁酸鈣-尖晶石多孔陶瓷及其制備方法。

背景技術

多孔陶瓷是一種經高溫燒成，內部具有大量彼此連通或孤立氣孔的陶瓷材料。六鋁酸鈣是一種具有熔點高、導熱系數低、化學穩定性好等優異的性能的新型材料，六鋁酸鈣多孔陶瓷具有良好的儲熱應用前景。目前，六鋁酸鈣多孔陶瓷的制備方法主要有有機物燒失法、發泡法以及燒結法。

(1)有機物燒失法，如李勝等使用不同有機或含碳造孔劑制得六鋁酸鈣多孔陶瓷(李勝等.不同造孔劑對CA₆-MA多孔材料性能的影響[J].硅酸鹽通報，2010，29(005):1021-1025.)，其制品的氣孔率及氣孔大小雖易于控制，但有機物在燒失過程中容易污染環境。

(2)發泡法，如“一種六鋁酸鈣泡沫陶瓷的制備方法”(ZL201410560494.9)專利技術，該技術用Al₂O₃粉末和納米碳酸鈣通過熱發泡法制備六鋁酸鈣泡沫陶瓷，所制得的陶瓷生坯孔隙率高，且六鋁酸鈣片狀晶粒在高溫下難以燒結，導致所制得的六鋁酸鈣泡沫陶瓷強度不高，原料中使用高純納米碳酸鈣也提高了生產成本，發泡劑中殘留的雜質也容易對產品造成污染。

(3)燒結法，如“一種六鋁酸鈣多孔陶瓷的制備方法”(CN201811595141.7)專利技術，該技術以ρ-Al₂O₃和碳酸鈣粉末為原料，利用ρ-Al₂O₃于水反應生成的凝膠提供網狀氣孔，該方法雖環保且產品氣孔率高，但是燒結法制得的六鋁酸鈣強度較低，所得產品強度不高。

此外六鋁酸鈣多孔陶瓷還可以預合成六鋁酸鈣作為原料制備，但市場上的六鋁酸鈣依舊存在價格高昂、因燒結制備的六鋁酸鈣不夠致密導致強度不高的缺點(劉新彧等.博耐特(Bonite)—一種新型的合成致密CA₆耐火原料[J].耐火材料，2006，40(1):60-64.)。

鈦鐵渣是鋁熱還原法生產鈦鐵合金產生的爐渣，由于鈦鐵合金生產中加入石灰作為造渣劑，該方法生產鈦鐵合金得到的鈦鐵渣為一種Ca(Al,Ti)₁₂O₁₉型固溶體，也被稱為鈦鋁酸鈣。其具有六鋁酸鈣型晶體結構且價格低廉，因其由熔融態冷卻形成，相比燒結法制備的六鋁酸鈣密度更高，但是在其晶體結構中摻雜的三價Ti離子會因高溫下氧化成四價鈦離子從而破壞Ca(Al,Ti)₁₂O₁₉型固溶體的結構穩定，制約了將鈦鐵渣作為一種六鋁酸鈣源使用的發展。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單、生產成本低和環境友好的以鈦鐵渣為主料的六鋁酸鈣-尖晶石多孔陶瓷的制備方法；用該方法制備的以鈦鐵渣為主料的六鋁酸鈣-尖晶石多孔陶瓷強度高、穩定性好。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

步驟1、按活性氧化鋁微粉∶天然菱鎂礦的質量比為1∶(1～1.05)，將所述活性氧化鋁微粉和天然菱鎂礦置于球磨機中，球磨至粒度小于100μm，即得球磨粉料。