[發明專利]球殼-海綿結構六鋁酸鈣-鎂鋁尖晶石復相材料的制備方法

有效

• 申請號: 202111110575.5
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113636852B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 范沐旭;武剛;李森寅;馮志源;王晗;侯曉靜;趙志龍;李坤鵬;張濤
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/44;C04B35/443;C04B35/622
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所(普通合伙) 41118
• 代理人: 李娟

本發明屬于耐火材料領域，涉及一種球殼?海綿結構六鋁酸鈣?鎂鋁尖晶石復相材料的制備方法。涉及的一種球殼?海綿結構六鋁酸鈣?鎂鋁尖晶石復相材料的制備方法以重質六鋁酸鈣顆粒、六鋁酸鈣細粉、氧化鋁微粉、電熔氧化鎂為起始物料；加入結合劑，經輪碾機混合，機壓成型，坯體經干燥后，在高溫窯爐或電爐中進行燒成，在小于1100℃的溫度下電熔氧化鎂表面和氧化鋁微粉產生固相反應形成鎂鋁尖晶石殼，同時在1100~1200℃還原氣氛下保溫3~6h，隨后恢復氧化氣氛，最高燒成溫度為1600℃~1750℃。本發明大大改善了六鋁酸鈣?鎂鋁尖晶石復相材料的熱震穩定性，使得六鋁酸鈣材料能夠在在高堿侵蝕、高熱震條件下使用。

技術領域

本發明屬于耐火材料領域，具體涉及一種球殼-海綿結構六鋁酸鈣-鎂鋁尖晶石復相材料的制備方法。

背景技術

六鋁酸鈣（CaAl₁₂O₁₉，簡寫為CA₆，礦物名稱：黑鋁鈣石）是 CaO-Al₂O₃系中Al₂O₃含量最高的鋁酸鈣相，其理論密度為 3.38g/cm³，熔點高達1875℃。六鋁酸鈣具有一系列的優良性能：與含氧化鐵的熔渣形成固溶體的范圍大，在堿性環境中有足夠強的抗化學侵蝕能力，在還原氣氛中高度穩定，主要結晶區大，在幾種多元系統中有較低的溶解性。

六鋁酸鈣還原氣氛下的高穩定性決定了其適用于有還原氣氛的熱工窯爐爐襯，堿蒸氣環境中抗侵蝕能力強決定了其適用于堿蒸氣環境下使用的耐火材料，與熔融金屬及熔渣的潤濕性低決定了其可作為金屬冶煉用耐火材料。

雖然有關六鋁酸鈣的研究及專利眾多，但多集中在利用原位反應膨脹制備輕質隔熱材料、輕質骨料、輕質制品等方面；對于高熱震穩定性的六鋁酸鈣-鎂鋁尖晶石復相材料研究較少，六鋁酸鈣和鎂鋁尖晶石由于熱膨脹系數較高，熱震穩定性不如常規的剛玉-莫來石、堇青石-莫來石等材料，但是六鋁酸鈣卻有著從低溫到高溫，極其優良的抗堿侵蝕能力。

發明內容

本發明的目的是提出一種球殼-海綿結構六鋁酸鈣-鎂鋁尖晶石復相材料的制備方法，通過引入球殼-海綿結構，改善六鋁酸鈣-鎂鋁尖晶石復相材料熱震穩定性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種球殼-海綿結構六鋁酸鈣-鎂鋁尖晶石復相材料的制備方法，六鋁酸鈣-鎂鋁尖晶石復相材料以重質六鋁酸鈣顆粒、六鋁酸鈣細粉、氧化鋁微粉、電熔氧化鎂為起始物料；起始物料的質量百分比為：重質六鋁酸鈣顆粒55-75%；六鋁酸鈣細粉10-30%，氧化鋁微粉3-24%；電熔氧化鎂1-8%；外加2-3%的結合劑，經輪碾機混合，機壓成型，坯體經干燥后，在高溫窯爐或電爐中進行燒成，在小于1100℃的溫度下電熔氧化鎂表面和氧化鋁微粉產生固相反應形成鎂鋁尖晶石殼，同時在1100~1200℃還原氣氛下保溫3~6h，還原氣氛下鎂蒸氣極易從電熔氧化鎂未反應的中心區域以氣相的形式揮發，從而形成球殼-海綿結構的鎂鋁尖晶石；隨后恢復氧化氣氛，最高燒成溫度為1600℃~1750℃。

所述的重質六鋁酸鈣顆粒粒度為5-0.088mm。

所述的六鋁酸鈣細粉粒度為≤0.088mm。

所述的氧化鋁微粉中位徑≤5μm。

所述的電熔氧化鎂既能夠以細顆粒的形式，也能夠以細粉的形式引入，粒度范圍在0.5~0.074mm。

所述結合劑為紙漿溶液、糊精溶液、水性樹脂溶液的一種或幾種的復合。