專利名稱：具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于剛玉骨料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的隔熱材料中，氧化鋁隔熱材料占據(jù)了主導(dǎo)地位，氧化鋁空心球是由泡沫氧化鋁產(chǎn)品演變而來(lái)的，原有的泡沫氧化鋁產(chǎn)品強(qiáng)度較低，高溫蠕變性差，氧化鋁空心球雖然改善了這些缺點(diǎn)，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。因此，氧化鋁隔熱材料還需要更全面的改善。剛玉質(zhì)耐火澆注料雖具有良好的抗沖刷和抗侵蝕能力，但其致密的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了熱震穩(wěn)定性差，容易引起剝落現(xiàn)象，大大減少了澆注料的使用壽命。因此，改善剛玉質(zhì)耐火澆注料的熱震穩(wěn)定性對(duì)于提高其使用壽命有著重要的意義。目前，氧化鋁空心球的制備方法較多，如“一種礬土基剛玉空心球的制備方法”(CN101863672A)專利技術(shù)，該專利技術(shù)采用價(jià)格低廉的礬土為原料，添加脫硅材料在熔煉過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)礬土的提純，所制備的剛玉空心球使用溫度與氧化鋁空心球相近。該方法的不足在于:(1)引入脫硅材料使礬土提純后制備的剛玉空心球Al2O3含量不高。(2)在三相交流電弧礦熱爐或直流電弧礦熱爐中熔煉提純，脫硅的溫度較高，消耗了大量的能源。另外，對(duì)提高剛玉體系澆注料的熱震穩(wěn)定性的研究也很多，如“一種剛玉尖晶石澆注料及其制備方法”(CN102617169A)專利技術(shù)，該專利技術(shù)通過改變鋯源的粒度和含量，控制材料中裂紋的尺寸和數(shù)量，提高了材料的熱震穩(wěn)定性。該方法的不足在于:(I)在升溫的過程中發(fā)生馬氏體相變，產(chǎn)生微裂紋，但是裂紋的尺寸和數(shù)量的穩(wěn)定性很難得到保證。(2)含鋯原料的價(jià)格昂貴，增加了生產(chǎn)的成本，提高了材料的價(jià)格
發(fā)明內(nèi)容
·本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低和節(jié)能環(huán)保的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的制備方法，用該方法所制備的剛玉骨料的熱震穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:以6(T82wt%的a -Al2O3細(xì)粉、6 15wt%的a -Al2O3微粉、3 15wt%的P -Al2O3微粉和5 15wt%的硅線石為原料，再外加所述原料5 50wt%的泡沫、8 35wt%的水和0.5 2.5wt%的促燒劑，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1600°C 1780°C，保溫2 4小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。所述a -Al2O3 細(xì)粉的粒度< 0.044mm。所述a -Al2O3微粉的粒度< 2μ。所述P -Al2O3微粉的粒度< 2μ。所述娃線石的粒度< 0.075mm。所述促燒劑為二氧化鈦和硅微粉中的一種或兩種。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:本發(fā)明制備具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，避免了使用一些大型的耗能設(shè)備，既節(jié)約了生產(chǎn)成本，也對(duì)環(huán)境起到了保護(hù)作用。本發(fā)明通過對(duì)泡沫加入量的控制，能制備不同體積密度的剛玉骨料，具有不同的強(qiáng)度，故其制品的應(yīng)用范圍廣，既能取代氧化鋁空心球，用作石化工業(yè)炭黑爐的隔熱襯，陶瓷、耐火材料等高溫窯爐的內(nèi)襯材料，也能用作重質(zhì)工作層耐火澆注料，提高其熱鎮(zhèn)穩(wěn)定性；所得的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料:體積密度為1.12^3.08g/cm3，常溫耐壓強(qiáng)度13.6^42.4MPa，顯氣孔率為14.3^30.1%，粒徑分布在12 0.5mm, 1100°C熱震(水冷)斷裂次數(shù)為29次以上。因此，本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。所制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料熱震穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣，即能用作窯爐的內(nèi)襯材料，也能用作煉鋼時(shí)重質(zhì)工作層耐火澆注料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)保護(hù)范圍的限制:
為了避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式
中所涉及到原料的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下:a -Al2O3細(xì)粉的粒度< 0.044mm ； a -Al2O3微粉的粒度< 2μ ； P -Al2O3微粉的粒度< 2μ ;硅線石的粒度< 0.075mm。實(shí)施例中不再贅述。實(shí)施例1
一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。以60飛4￥丨％的C1-Al2O3細(xì)粉、13 15wt%的a -Al2O3微粉、l(Tl5wt%的P -Al2O3微粉和12 15wt%的硅線石為原料，再外加所述原料5 7.5wt%的泡沫、32 35wt%的水和0.5 1.0wt%的二氧化鈦，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1750°C 1780°C，保溫2.(Γ2.5小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。 本實(shí)施例制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料，體積密度為2.93^3.08g/cm3,常溫耐壓強(qiáng)度38.Γ42.4MPa，顯氣孔率為14.3^16.9%，1100°C熱震(水冷)29次斷裂。實(shí)施例2
一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。以63飛7￥丨％的C1-Al2O3細(xì)粉、12 14wt%的a -Al2O3微粉、9 14wt%的P -Al2O3微粉和ll 14wt%的硅線石為原料，再外加所述原料7.5 10wt%的泡沫、3(T32wt%的水和1.0 2.0wt%的二氧化鈦，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1710°C 1750°C，保溫2.2^2.8小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。本實(shí)施例制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料，體積密度為2.7Γ2.93g/cm3,常溫耐壓強(qiáng)度30.7^38.1MPa，顯氣孔率為16.9^18.3%，1100°C熱震(水冷)30次斷裂。實(shí)施例3
一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。以67 70被％的C1-Al2O3細(xì)粉、iri3wt%的a -Al2O3微粉、8 13wt%的P -Al2O3微粉和l(Tl3wt%的硅線石為原料，再外加所述原料l(T20wt%的泡沫、25 30wt%的水、0.5 1.0wt%的二氧化鈦和0.5 0.7wt%的硅微粉，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1680°C 1710°C，保溫2.Γ3.0小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。
本實(shí)施例制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料，體積密度為2.32^2.71g/cm3，常溫耐壓強(qiáng)度26.2^30.7MPa，顯氣孔率為18.3^20.5%，1100°C熱震(水冷)30次未斷裂。實(shí)施例4
一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。以70 73被％的C1-Al2O3細(xì)粉、l(Tl2wt%的a -Al2O3微粉、7 12wt%的P -Al2O3微粉和9 12wt%的硅線石為原料，再外加所述原料2(T30wt%的泡沫、2(T25wt%的水和1.(Tl.5wt%的二氧化鈦和0.7 1.0wt%的硅微粉，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1660°C 1680°C，保溫2.6^3.5小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。本實(shí)施例制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料，體積密度為1.8Γ2.32g/cm3,常溫耐壓強(qiáng)度19.5^26.2MPa，顯氣孔率為20.5^25.2%，1100°C熱震(水冷)30次未斷裂。實(shí)施例5
一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。以73 76被％的a -Al2O3細(xì)粉、9 llwt%的a -Al2O3微粉、6 llwt%的P -Al2O3微粉和8 llwt%的硅線石為原料，再外加所述原料30 40wt%的泡沫、15 20wt%的水和0.5 1.0wt%的硅微粉，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1650°C 1660°C，保溫2.8^3.6小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。本實(shí)施例制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料，體積密度為1.65^1.84g/cm3,常溫耐壓強(qiáng)度18.4^19.5MPa，顯氣孔率為25.2^27.1%，1100°C熱震(水冷)30次未斷裂。實(shí)施例6
一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。以76、0被％的a -Al2O3細(xì)粉、7 10wt%的a -Al2O3微粉、5 10wt%的P -Al2O3微粉和7 10wt%的硅線石為原料，再外加所述原料40 45wt%的泡沫、12 15wt%的水和1.0 1.5wt%的娃微粉,混合均勻，制成球狀素還；自然干燥，烘烤，升溫至1610°C 1650°C，保溫3.(Γ3.8小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。本實(shí)施例制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料，體積密度為1.43^1.65g/cm3,常溫耐壓強(qiáng)度15.4^18.4MPa，顯氣孔率為27.Γ28.0%，1100°C熱震(水冷)30次未斷裂。實(shí)施例7
一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。以8(T82wt%的a -Al2O3細(xì)粉、6、wt%的a -Al2O3微粉、3^5wt%的P -Al2O3微粉和5 9wt%的硅線石為原料，再外加所述原料45 50wt%的泡沫、8 12wt%的水和1.5 2.0wt%的硅微粉，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1600°C 1610°C，保溫3.5^4.0小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。本實(shí)施例制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料，體積密度為1.12^1.43g/cm3,常溫耐壓強(qiáng)度13.6^15.4MPa，顯氣孔率為28.(Γ30.1%，1100°C熱震(水冷)30次未斷裂。本具體實(shí)施方式
制備具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，避免了使用一些大型的耗能設(shè)備，既節(jié)約了生產(chǎn)成本，也對(duì)環(huán)境起到了保護(hù)作用。本具體實(shí)施方式
通過對(duì)泡沫加入量的控制，能制備不同體積密度的剛玉骨料，具有不同的強(qiáng)度，故其制品的應(yīng)用范圍廣，既能取代氧化鋁空心球，用作石化工業(yè)炭黑爐的隔熱襯，陶瓷、耐火材料等高溫窯爐的內(nèi)襯材料，也能用作重質(zhì)工作層耐火澆注料，提高其熱鎮(zhèn)穩(wěn)定性；所得的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料:體積密度為1.12^3.08g/cm3，常溫耐壓強(qiáng)度
13.6^42.4MPa，顯氣孔率為14.3^30.1%，粒徑分布在12 0.5mm, 1100°C熱震(水冷)斷裂次數(shù)為29次以上。
因此，本具體實(shí)施方式
具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。所制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料熱震穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣，即能用作窯爐的內(nèi)襯材料，也能用作煉鋼時(shí)重質(zhì)工作層 耐火澆注料 。
權(quán)利要求
1.一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的制備方法，其特征在于以60 82被％的CI-Al2O3細(xì)粉、6 15wt%的a -Al2O3微粉、3 15wt%的P -Al2O3微粉和5 15wt%的硅線石為原料，再外加所述原料5飛0wt%的泡沫、8 35wt%的水和O. 5 2. 5wt%的促燒劑，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1600°C 1780°C，保溫2 4小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的制備方法，其特征在于所述a -Al2O3 細(xì)粉的粒度< O. 044mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的制備方法，其特征在于所述Ci-Al2O3微粉的粒度< 2μ。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的制備方法，其特征在于所述P-Al2O3微粉的粒度< 2μ。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的制備方法，其特征在于所述硅線石的粒度< O. 075mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的制備方法，其特征在于所述促燒劑為二氧化鈦和硅微粉中的一種或兩種。
7.一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料，其特征在于所述剛玉骨料是根據(jù)權(quán)利要求1飛項(xiàng)中任一項(xiàng)所述具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料的制備方法所制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料及其制備方法。其技術(shù)方案是以60～82wt%的α-Al2O3細(xì)粉、6～15wt%的α-Al2O3微粉、3～15wt%的ρ-Al2O3微粉和5～15wt%的硅線石為原料，再外加所述原料5～50wt%的泡沫、8～35wt%的水和0.5～2.5wt%的促燒劑，混合均勻，制成球狀素坯；自然干燥，烘烤，升溫至1600℃～1780℃，保溫2～4小時(shí)，既得具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料。本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。所制備的具有微納孔結(jié)構(gòu)的剛玉骨料熱震穩(wěn)定性好，應(yīng)用范圍廣，既能用作窯爐的內(nèi)襯材料，也能用作煉鋼時(shí)重質(zhì)工作層耐火澆注料。
文檔編號(hào)C04B38/08GK103253983SQ20131022065
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年6月5日
發(fā)明者趙雷, 陳歡, 王鑫, 陳輝, 杜星, 李遠(yuǎn)兵 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)