CN101397212A - 纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米复合氧化物陶瓷结合铝－尖晶石耐火浇注料及其制造方法。其配料组成是采用各种不同粒级的特级矾土熟料、棕刚玉、亚白刚玉、白刚玉、铝－镁尖晶石为骨料；以板状刚玉粉、煅烧α－Al₂O₃粉、活性Al₂O₃粉、铝－镁尖晶石粉、纯铝酸钙水泥和纳米Al₂O₃－MgO复合陶瓷结合剂氢氧化物胶体悬浮液结合剂，以及各种外加剂组成的基质料。将上述配料经混合搅拌制成本发明的纳米Al₂O₃－MgO复合陶瓷结合铝－尖晶石耐火浇注料。本发明的耐火浇注料具有优异的显微结构和力学性能，又具有特殊的抗渣侵蚀性能、高温结构稳定性能以及耐高温性能等，它在整体浇注LF精炼炉中使用，其使用寿命显著提高，并满足了二次精炼设备高效运行的发展需求，为钢铁行业提供最佳服务。

Description

纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于一种炼钢二次精炼整体钢包用耐火浇注料，具体涉及采用纳米复合氧化物陶瓷作结合剂，并能形成纳米结构基质的纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料。

背景技术

现代炼钢生产的发展趋势是连铸比例增多，广泛采用炉外精炼工艺技术，以减少钢中夹杂，增加钢的特殊品种，提高品种钢的质量。因此，钢包的功能发生显著变化，由盛装钢水容器变为新的冶炼工艺设备。由于精炼温度升高，钢水停留时间加长，添加合金元素和造渣精炼，并从钢包底部吹氩进行强烈搅拌，致使精炼钢包使用条件更加恶化，钢包内衬损毁加剧。因此，对精炼钢包内衬使用材质、质量和经济性提出了新的更高要求，以保证炉外精炼的顺利进行，生产出高质量的品种钢。

LF炉外精炼法是目前国内外采用较多的一种精炼方法，其内衬采用镁碳砖或铝镁碳砖砌筑，是目前精炼钢包使用较为普遍的一种形式。

采用含有磷片状石墨的镁碳砖是一种性能优良的耐火材料，既能抵抗侵蚀，又有抗热震，因此在钢包中得到广泛应用。但是，最近几年日本炼钢过程中使用镁碳砖出现了一些问题，一是，鳞片状石墨高的导热率引起的隔热效果下降，从而造成热损失率增加，导致包体炉壳变形和使用寿命降低；二是镁碳砖中碳会进入钢水中造成钢水增碳，尤其是在钢水二次精炼后，严重影响钢水质量。为了解决这些问题，钢铁行业强烈要求降低镁碳砖中的碳含量，因此研究人员正在重点开发碳含量少于5％的新型镁碳砖。通过使用纳米级碳颗粒及混合碳黑，能够将传统结构基质变成纳米结构基质，成功地开发出了具有高抗热震性、高抗侵蚀性及较好的隔热性能的MgO包裹的镁碳砖。[Shigeyuki Takanaga.纳米技术耐火材料-IIIMgO包裹镁碳砖的开发，第九届联合国际耐火材料学术会议(UNTECR′05)论文选译“国外耐火材料科技的最新进展”P27-31]

近年来，镁碳砖及铝碳砖的研究成就了铝镁碳砖的发展与应用。由于原位尖晶石的形成表现出良好的抗渣及抗钢水侵蚀性能，铝镁碳砖还具有良好的热性能和力学性能。并且由于尖晶石的形成使铝镁碳砖产生膨胀，从而砖缝衔接紧密，阻碍了钢水的渗入。目前在国内铝镁碳砖在精炼钢包中得到了广泛应用。但是，铝镁碳砖在二次精炼炉中使用，其使用寿命普遍不高，存在使用寿命低的问题，国内某钢厂195t精炼钢包包壁、包底用铝镁碳砖砌筑，一次性平均使用寿命为75炉次左右，这个使用寿命水平，在LF炉外精炼钢包中使用是很有代表性的水平。此外，用铝镁碳砖砌筑钢包，还存在施工时间长、劳动强度大、容易造成钢水污染(砌缝火泥)等问题。所以与二次精炼技术发展不相适应，不能满足二次精炼技术发展要求。

在国外，特别是在日本，普遍采用耐火浇注料整体浇注钢包技术，以达到机械化快速筑炉和提高钢水质量目的。在整体内衬使用材质方面，目前日本钢包广泛使用铝-镁浇注料与铝-尖晶石浇注料。然而这两种浇注料在结构稳定性、抗侵蚀性与抗渣渗透性方面有所不同。因此在设计浇注料内衬时，必须考虑使用条件、使用部位和损毁机理。铝-镁浇注料的抗侵蚀性与抗渣渗透性优于铝-尖晶石浇注料，因此适合于钢包侧墙和冲击区使用；铝-尖晶石浇注料的膨胀性和结构稳定性极好，适合于钢包包底使用。侧墙的损毁主要是由于渣的渗透引起的化学侵蚀和结构剥落，因此侧墙内衬要求既有好的抗侵蚀性又有好的抗渣渗透性的浇注料，所以在大多数情况下使用铝-镁浇注料。钢包底部的损毁主要是热震引起的剥落，因此底部内衬浇注料需要优异的体积稳定性和抗渣渗透性，从这方面考虑铝-尖晶石浇注料更适合钢包底部位使用。从浇注料材质方面考虑，日本钢包用浇注料，基本上适应了二次精炼整体钢包使用要求[Mitsuo Sugawara.日本浇注料技术的最新进展.第九届联合国际耐火材料学术会议(UNITECR′05)论文选译.P303-309]。但是，随着精炼钢种的增加，二次精炼钢的应用也越来越普遍，目前广泛使用的这种类型的浇注料自身在性能上还存在一些缺陷，比如包身用铝-镁浇注料因渣渗透性差引起的化学侵蚀和结构剥落损毁；炉底用铝-尖晶石浇注料因抗热震性不适应要求引起的裂纹和剥落损毁，都是严重影响精炼钢包使用寿命主要原因，所以从材质方面仍显示出钢包使用寿命与精炼技术发展要求不相适应的情况。因此，寻找一种经济价廉、组织结构合理、全面提升浇注料性能、不污染钢水、并能充分满足LF精炼炉苛刻使用条件要求的新型耐火浇注料是当前急需解决的关键技术问题。

发明内容

本发明目的是采用纳米技术和纳米材料，在传统的耐火材料中进行应用，开创纳米耐火材料新领域，解决以往耐火材料在技术性能方面存在的问题，生产出能形成纳米结构基质的铝-尖晶石耐火浇注料。使其纳米技术、纳米材料所具有的功能和特性在耐火浇注料中都能够充分显示出来，全面提升和改善耐火浇注料的组织结构，特别是显微结构及各项性能指标，以适应二次精炼技术发展需求，确保二次精炼设备的高效运转。为钢铁工业提供最佳服务。为此，提供一种纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料，解决目前已有技术存在的问题。

本发明的纳米复合氧化物陶瓷结合铝—尖晶石耐火浇注料是采用以下配料工艺制成的。配料(质量百分比)由骨料和基质粉料组成，其中，骨料的加入量为67—73％，基质粉料的加入量为27—33％；

骨料配料组成：

特级矾土熟料：33-50％，其中10-25mm大颗粒料为25-35％，5-10mm颗粒料为8-15％；

亚白刚玉或棕刚玉：3-5mm颗粒料为6-12％；

电熔白刚玉或板状刚玉：6-16％，其中1-3mm颗粒料为0-8％，0.1-1mm颗粒料为6-10％；

铝镁尖晶石：6-14％，其中1-3mm颗粒料为0-8％，0.1-1mm颗粒料6-10％；

基质粉料组成：

白刚玉或板状刚玉：，≤44μm为6-16％；

铝镁尖晶石粉：≤44μm为0-10％；

烧结氧化镁或电熔氧化镁：≤44μm为0-10％；

煅烧α-AL₂O₃超细粉：≤4μm为0-5％；

活性氧化铝超微粉：≤2-4μm为1-5％；

纯铝酸钙水泥：2-5％；

硅灰：0.5-2％；

纳米氢氧化物胶体悬浮液，以干料量计：2-5％；

六偏磷酸钠，外加：0-0.35％；

三聚磷酸钠，外加：0-0.35％

乙二醇，外加：0-0.2％；

丁醇，外加：0-0.2％；

水，外加：0-1％.

配料中的纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂的制备是以水合氧化铝和烧结氧化镁超细粉体为起始原料，采用溶胶—凝胶工艺方法，将定量的水和溶胶剂加入到高速旋转搅拌机(1500-2000转/分钟)中，搅拌12-36小时，进行分散和溶胶化处理，以制成钠米氢氧化物胶体悬浮液，并加入酸或碱调节该溶胶体系的PH值达到2.5-3，其具体配料是：水合氧化铝:烧结氧化镁:水＝2-4:1-3:5-6.5的质量比进行配制，制成本发明的浓度为46-49％高浓度纳米复合氢氧化物胶体悬浮液结合剂。

这种复合氢氧化物悬浮液结合剂的制备还可以采用按水合氧化铝:水＝2-5:3-6的质量比进行配制，制成单相纳米氢氧化铝胶体悬浮液结合剂，此时，超细烧结氧化镁粉体是以干粉形式加入到混合料中，氧化镁是在搅拌机中与加入混合料的水进行水化反应，生成氢氧化镁溶胶液，再与悬浮液中氢氧化铝溶胶液互相混合，同样可制成本发明的复合氢氧化物溶胶悬浮液结合剂。

整体钢包的浇注是在钢厂现场进行的，主要包括：模型的制作与安装、浇注料的混合与搅拌、浇注施工、震动成型、烘烤等工序。

按照本发明的配料要求将干式混合浇注料加入到强制式搅拌机中干混1-2分钟，然后将制成的浓度为46-49％的纳米氢氧化物胶体悬浮液直接加入到干混合料中再湿混5分钟，在混合过程中，根据混合料实际需水情况补加0-1％的水，湿混合后的浇注料，通过布料器加入到钢包模型中。物料的成型是采用震动棒震动成型，在包壁浇注后再整体浇注包底，经过24小时养护后移至烘包器中进行烘烤，烘烤是在煤气加热烤包器中按规定制度和升温曲线进行，经烘烤后的整体钢包即可投入使用。

在纳米耐火浇注料生产工艺中一个关键问题是使纳米粒子均匀地分散在纳米陶瓷基质结构中，制取混合均匀，团聚少的复合粉体是获得性能优异和显微结构均匀的纳米复相陶瓷结构基质的前提。本发明纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石浇注料，是采用溶胶-凝胶法将本发明制备的氢氧化物溶胶悬浮液作为纳米陶瓷结合剂，并且经过充分的稀释和分散处理后，直接加入到混合料中，使纳米粒子在混合料的基质料中得到充分的分散，这是纳米耐火浇注料生产工艺中一项重大改进，其重要意义在于：一是解决了纳米耐火浇注料生产工艺中一项重要难题，即纳米粒子的分散和团聚问题，为制取性能优异和显微结构均匀的纳米耐火浇注料创造了先决条件；二是，大大改善了耐火浇注料的工艺学性能和流变学性能，在浇注料流动性好，用水量低的条件下生产出高强度、高致密度的优质产品；三是较好地解决了纳米陶瓷粉体在制备与生产过程中纳米粉尘的环境污染问题，所以这种以氢氧化物胶体悬俘液作陶瓷结合剂直接加入到混合料中的湿法工艺，对纳米耐火浇注料的生产具有十分重要的意义。采用溶胶-凝胶法制取的氢氧化物溶胶悬浮液结合剂，其自身就具有相当高的结合能力，而且它具有添充空隙和气孔的作用，使浇注料体积密度提高、气孔率降低、孔隙减少、形成微孔结构的高致密度、高强度的浇注料。

在烘干和加热过程中通过原位合成反应，形成了以铝镁尖晶石为主要成分的纳米结构基质，实现了溶胶向凝胶的转化，同时也实现了浇注料的凝结与硬化。另一方面是在高温使用时纳米陶瓷结合剂表现出相当高的化学活性而产生的结构反应。在这类高纯的Al₂O₃-MgO体系中，约在800℃开始形成最初的晶体发育不完整的原始尖晶石化学骨架，在1200℃煅烧后，尖晶石晶体逐渐发育完全，随着温度的提高，晶体尖晶石数量增加，致密化程度进一步提高。在纳米耐火浇注料中，这类原始化学骨架将导致合理显微结构的形成，这对在钢包中成功的使用是非常关键的。

精炼钢包内衬的整体化是钢包发展的必然趋势，它首先体现在施工过程的连续化和机械化，与以往用砖砌筑相比，实现了省时、省工、省力、改善操作环境的快速施工程序，从材料配料、搅拌、浇注、震动成型及烘烤实现了一条龙的流水作业。从安全方面考虑，与具有大量砖缝的砌衬相比，无砖缝的整体内衬具有显著的优点，因为这些砖缝常常是造成“跑钢”和“漏钢”事故的主要原因。然而，对钢厂来说，上述理由并不是改用不定形整体内衬的根本原因，对钢的生产采用二次精炼工艺技术，生产超洁净钢，减少夹杂，提高钢的质量才是根本目的。另一方面，这种现场浇注的整体钢包还具有连续套修补的巨大潜在能力，即整体钢包使用损坏到一定程度时，无须全部拆除所剩包衬，而是将包衬表面钢渣清理后重新支模，使残存内衬成为表层套浇基础，续浇后进行简单烘烤并投入使用，即实现所谓“永久内衬”的目的。对整体钢包而言，这一措施是降低材料消耗与成本最有效方法，同时也是提高资源利用率，减少环境污染最为有效措施.由此可见，发展整体浇注精炼钢包具有重要的社会、技术和经济意义，是二次精炼技术发展的重要方向。

本发明纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石浇注料，根据在精炼钢包实际使用部位和使用条件以及损毁机理的不同，对耐火浇注料的特性要求也不相同。因此通过改变配料组成和生产工艺成功地开发出了具有不同特性的二种类型的纳米铝-尖晶石浇注料。即反应合成铝-尖晶石浇注料和预合成铝-尖晶石浇注料。两种类型耐火浇注料的各自特点是前者具有很高的力学性能和抗渣侵蚀性及抗渣渗透性，但是，高温膨胀性较大，结构稳定性差；后者具有高温热膨胀性小以及优异的结构稳定性，在实际使用中不易产生裂纹和剥落损毁。因此，反应合成铝-尖晶石浇注料适合于精炼钢包的侧墙和冲击区部位使用，而预合成铝-尖晶石浇注料适合炉底使用。二种具有不同特性铝-尖晶石浇注料的研发成功和在精炼钢包中成功地使用有力地推动了炼钢二次精炼技术的发展。

本发明纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料，完全证实纳米技术和纳米材料所具有的功能特性在纳米耐火浇注料能够充分显示出来，这就为纳米技术在耐火材料领域中应用成为现实与可能，同时也为耐火材料工业发展指明了方向。它的最突出特点是各项力学性能指标得到显著改善和提高，110℃烘干后气孔率为12％；耐压和抗折强度分别高达130MPa和25MPa以上；1550℃煅烧后体积密度达3.15g/cm³，气孔率降至9％以下，耐压和抗折强度分别达200MPa和30MPa以上，与以往用普通铝-尖晶石浇注料相比，耐压和抗折强度成倍提高，生产出高强、高致密度铝-尖晶石耐火浇注料。另一个突出特点是抗钢水、熔渣侵蚀性和抗渣渗透性显著改善和提高，这就为它在钢铁冶炼中应用提供了十分优越的条件。此外，它的高温体积稳定性、抗热震性、抗裂纹和剥落性以及高温蠕变性等方面也显示出优异的性能，这些特性为它在炼钢二次精炼炉中成功使用奠定了基础。

采用这种新型耐火浇注料整体浇注的LF炉精炼钢包的使用是在太钢集团公司第二炼钢厂195t精炼钢包中进行的。使用部位为整个钢水接触区域包括包身、包底及钢水冲击区，渣线部位仍使用镁碳砖，二次精炼比例达100％，整体精炼钢包一次性平均使用寿命为120炉次，最高使用寿命达180炉次以上。原采用铝镁碳砖砌筑钢包，一次性平均使用寿命为75炉次左右，其使用寿命分别提高70％和一倍以上，创二钢精炼钢包使用寿命最高水平，也是国内外精炼钢包使用的先进水平，取得了本发明纳米铝-尖晶石浇注料在LF精炼炉中使用的成功经验。

具体实施方式

实施例1

按着本发明列于表1的实施例1的反应形成铝-尖晶石耐火浇注料配方，将混合料加入到强制式搅拌机中干混1-2分钟，然后将经过稀释和分散处理浓度为46-49％纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂直接加入到该混合料中，再湿混5分钟，混合过程中根据混合料实际需水情况补加0-1％的水，制成本发明的反应形成纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石浇注料。本实施例浇注料的主要性能例于表2，其最大特点是抗渣侵蚀性和抗渣渗透性优良，适用于精炼炉包壁和冲击区使用。

实施例2

按着本发明列于表1的实施例2预合成铝-尖晶石耐火浇注料配方，将混合料加入在强制式搅拌机中干混合1-2分钟，然后将经过稀释和分散处理浓度为46-49％纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂直接加入到混合料中，再湿混5分钟，混合过程中根据混合料实际水分情况补加0-1％的水，制成本发明的预合成纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料。本实施例浇注料的主要性能列于表2，其最大特点是结构稳定好，不易产生裂纹和剥落，适合于LF精炼炉炉底部位使用。

表1，本发明实施例1和实施例2耐火浇注料的配方

表2 本发明实施例1和实施例2纳米铝—尖晶石浇注料主要性能

 

指标                   实施例                实施例1            实施例2
	耐压强度，MPa          110℃-24h             120.31             107.131100℃-3h             93.38              98.941550℃-3h             216.65             192.10
抗折强度，MPa          110℃-24h             18.26              18.401100℃-3h             14.67              13.901550℃-3h             28.96              26.72
	体积密度，g/cm3        110℃-24h             3.06               3.041100℃-3h             2.99               3.011550℃-3h             3.16               3.12
显气孔率，％           110℃-24h             12                 141100℃-3h             15                 171550℃-3h             9                  10
	烧后线变化率，％       1100℃-3h             -0.08              -0.101550℃-3h             -0.25              -0.30
荷重软化温度(4％)，℃                        >1700             1680
	抗渣侵蚀性             1550℃-3h               抗渣侵蚀性强         抗渣侵蚀性强渣侵深度2mm          稍差于实施例1渣侵深度3-4mm抗渣渗透性             1550℃-3h               抗渣渗透极佳，       抗渣渗透性良好，熔渣和浇注料界线清晰 熔渣和浇注料界线清晰
备注                  ※1、抗渣实验采用静态坩埚法2、实验熔渣成分为：成分：TFe   FeO   TCa    CaO     MgO   SiO2   MnO   Al2O3  Cr2O3  TiO2   P2O5   CaF2含量：1.47  1.70   34.40  47.75   7.64   12.45   0.85  24.63    0.14   1.10    0.09    0.57

Claims (6)

1、一种纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法，其特征在于耐火浇注料配料组成的质量百分比是由67-73％的骨料和27-33％的基质粉料组成，其中骨料配料为：特级矾土熟料：33-50％，其中10-25mm大颗粒料为25-35％，5-10mm颗粒料为8-15％；亚白刚玉或棕刚玉：3-5mm颗粒料为6-12％；白刚玉或板状刚玉：6-16％，其中1-3mm颗粒料为0-8％，0.1-1mm颗粒料为6-10％；铝镁尖晶石：6-14％，其中1-3mm颗粒料为0-8％，0.1-1mm颗粒料6-10％；基质粉料组成：白刚玉或板状刚玉：≤44μm为6-16％；铝镁尖晶石粉：≤44μm为0-10％；烧结MgO：≤44μm为0-10％；电熔MgO：≤44μm为0-10％；煅烧α-AL₂O₃超细粉：≤4μm为0-4％；活性氧化铝超微粉：2-4μm为1-5％；纯铝酸钙水泥：2-5％；硅灰：0.5-2％；纳米氢氧化物胶体悬浮液，以干料量计：2-5％；六偏磷酸钠，外加：0-0.35％；三聚磷酸钠，外加：0-0.35％，乙二醇，外加：0-0.2％；丁醇，外加：0-0.2％；水，外加：0-1％。

2、一种纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法，其特征在于耐火浇注料的制备工艺是将配制的混合料在强制式搅拌机中干混1-2分钟，然后将制成的46-49％纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂直接加入到混合料中再湿混搅拌4-6分钟，混合过程中根据料浆失水情况外加0-1％的水，再经湿混搅拌、浇注、震动成型、养护、烘烤，制成本发明纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料，这种采用湿法工艺以氢氧化物悬浮液作为纳米陶瓷结合剂的工艺方法，能使纳米粒子在基质料中得到充分分散，制取纳米粒子分散均匀、团聚少的纳米耐火浇注料，同时，它还解决了纳米材料在制备与生产过程中的粉尘污染问题，另一方面，这种氢氧化物胶体悬浮液结合剂在养护和烘干过程中实现了由溶胶向凝胶工艺的转化过程，同时也实现了浇注料的凝结与硬化，所以，这种采用溶胶-凝胶法制取的氢氧化物胶体悬浮液结合剂能使纳米浇注料的生产工艺更加合理、更为有效，为本发明的纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料成功制备创造了先决可行条件；根据在精炼钢包中实际使用部位、使用条件及损毁机理的不同，对耐火浇注料的特性要求也不相同，通过改变配料组成和工艺方法成功地开发出了具有不同特性的两种类型的纳米铝-尖晶石浇注料，即反应合成铝-尖晶石浇注料和预合成反应铝-尖晶石浇注料。

3、根据权利要求1、2所述纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石浇注料及其制备方法，其特征是以水合氧化铝和烧结氧化镁为起始原料，采用溶胶-凝胶工艺方法，制备出了纳米复合氧化物为前驱体的高浓度胶体悬浮液作为纳米复合氧化物陶瓷结合剂，并直接加入到混合料中，通过原位合成反应形成了以铝镁尖晶石为主要成分的纳米结构基质铝-尖晶石耐火浇注料，纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂的制备方法是按水合氧化铝:烧结氧化镁:水＝2-4:1-3:5-6的质量比；或是水合氧化铝:水＝2-5:3-5.5的质量比进行配料，再将各种稀释剂和分散剂按着配方的质量比要求加入到该配料中，然后将该混合配料在高速旋转搅拌机中(1500-2000转/分钟)搅拌12-36小时进行溶胶化过程制成高浓度氢氧化物胶体悬浮液，再加入酸或碱调节该溶胶体系的PH值达到2.5-3.0制成本发明浓度为46-49％的高浓度纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂。

4、根据权利要求1、2所述，纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法，其特征是在耐火浇注料配料组成中约占总料量70％的耐火骨料，它的材质选择和颗粒级配，对浇注料结构、性能和使用产生重要影响和作用，在材质选择方面，选用具有不同种类、不同特性、不同等级多种骨料在同一种浇注料中复合使用，以平衡品种、质量与生产成本之间的矛盾，浇注料中骨料这一系统也是由多品种复合材料构成，本发明的浇注料骨料分别选用：特级矾土熟料、棕刚玉、亚白刚玉、板状刚玉或白刚玉、镁铝尖晶石等五种不同特性的骨料构成，特别是大颗粒部分全部采用天然特级矾土熟料，其量达40％以上，这与目前国内外全部采用高档、高纯人工合成原料相比，使其生产成本显著降低，而且对产品质量没有造成负面影响，在某种意义上说，还促进了质量的改进，对提高烧结能力起到了重要作用；在小颗粒部分，选用高档的板状刚玉和铝镁尖晶石，对提高浇注料性能和使用寿命起到了重要作用；在骨料颗粒级配方面，最突出特点是：临界粒度大，为25mm；大颗粒料含量多，10-25mm达35％，大于5mm颗粒高达43％以上；颗粒分级范围广，分为大小五种颗粒粒级，并以不同比例配制为生产高致密度、高强度耐火浇注料提供了重要保证条件，也是本发明耐火浇注料重要技术内容之一。

5、根据权利要求1、2、3所述，纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法，其特征在于以纳米陶瓷结合剂为代表的基质相的组成及其应用，它是本发明耐火浇注料的技术核心部分，浇注料的基质粉料或结合剂系统对浇注料的浇注成型和性能是很关键的，基质粉料系统用料品种多、粒级细，采用多组分复合配料，是形成纳米结构基质铝-尖晶石耐火浇注料最重要特点之一，基质粉料一般很细，通常小于44μm，有些组分是采用超细粉料，其粒级2-4μm，还有纳米粒级粉体，因此材料的反应活性高，这就为高分散的纳米粒子与微米和亚微米级基质粉料之间的复合和所发生的反应，以及纳米结构基质的形成奠定了基础，在基质粉料的材质方面，采用多组分复合配料，主要品种有：在氧化铝系中包括煅烧氧化铝、反应性氧化铝、电熔白刚玉、板状刚玉、活性氧化铝等，各种不同品种都具有各自性能特点，例如：煅烧氧化铝可被用做结合剂来提高浇注料的耐火度、强度和抗侵蚀性；反应性氧化铝是一种含碱低煅烧氧化铝磨细得到的单一形态或多晶形态的氧化铝，其颗粒尺寸从2μm到晶体粒级，它具有非常高的反应活性和低需水量，以强化低水泥浇注料的基质提高其应用效果；板状刚玉显微结构特征是具有大量的封闭气孔和很少开口气孔，含有板状刚玉的浇注料在高温下具有较高的强度和良好的抗热疲劳性能和抗渣侵蚀性能；电熔白刚玉是单晶产品，应用在耐火浇注料中主要是提高高温蠕变性和抗熔渣侵蚀性，在氧化镁组分中，分别采用电熔氧化镁和烧结氧化镁，以控制尖晶石的反应过程，引用的尖晶石是采用超细的电熔尖晶石和烧结尖晶石，它们的作用有：控制流变，从而便于施工和浇注；大大促进了低温下的合成反应；在高温下反应可生成有益的耐火合成相，因此，以上所述的基质相组成中采用的不同品种、加入数量及粒度要求，都是本发明耐火浇注料的重要技术内容之一，也是本发明耐火浇注料的重要保证条件。

6、根据权利要求1、2、3、5所述，纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法，其特征在于各种外加剂的使用是本发明纳米铝-尖晶石浇注料重要技术内容，现代新型耐火浇注料，特别是纳米氧化物陶瓷结合耐火浇注料没有各种有效外加剂的使用是无法制成的，这是纳米陶瓷结合浇注料最重要特征之一，本发明纳米耐火浇注料的外加剂是指稀释剂、减水剂、分散剂以及胶溶剂等，对于稀释剂、减水剂、分散剂而言主要品种有六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、乙二醇、丁醇等，其加入品种有时加入其中的一种，有时是两种或两种以上的复合外加剂，加入量为0.1-0.35％，对胶溶剂来说，是加入各种酸或碱以调节该溶胶体系的PH值达到2.5-3.0，制成本发明浓度为46-49％高浓度纳米氢氧化物胶体悬浮液结合剂。