CN102603313A - 一种钙长石-莫来石复相耐高温材料及其制备方法 - Google Patents
一种钙长石-莫来石复相耐高温材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102603313A CN102603313A CN2011104331796A CN201110433179A CN102603313A CN 102603313 A CN102603313 A CN 102603313A CN 2011104331796 A CN2011104331796 A CN 2011104331796A CN 201110433179 A CN201110433179 A CN 201110433179A CN 102603313 A CN102603313 A CN 102603313A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mullite
- base substrate
- anorthite
- resistant material
- temperature resistant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
本发明涉及一种钙长石-莫来石复相耐高温材料及其制备方法，属耐火材料技术领域。该复相耐高温材料以石灰石、石英粉和γ-氧化铝为主要原料，石灰石按照占总配料质量分数的1.0～31％、石英粉按照占总配料质量分数的28.2～37.5％、γ-氧化铝按照占总配料质量分数的31.5～72％进行配料，经湿法球磨混合后，加入结合剂干压成形，于1400℃～1600℃下烧结制备得到钙长石-莫来石复相耐高温材料。本发明制备的钙长石-莫来石复相耐高温材料具有优良的耐高温、抗热震性和低导热性能，可有效降低含钙长石、莫来石复相耐高温材料的成本，同时能够为钙长石和莫来石的综合高效利用开辟新的技术途径。
Description
技术领域：
本发明涉及一种利用石灰石、石英粉和γ-氧化铝制备钙长石-莫来石复相耐高温材料的方法，属耐火材料技术领域。
背景技术：
石灰石是石灰岩作为矿物原料的商品名称，主要化学成分为CaCO3，也有少量的SiO2(0.07-2％)、Al2O3(0.02-1％)、Fe2O3(0.03-1％)、MgO(0.08-1％)等。石灰岩在人类文明史上，以其在自然界中分布广、易于获取的特点而被广泛应用。作为重要的建筑材料有着悠久的开采历史，在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。据不完全统计，水泥生产消耗的石灰石和建筑石料、石灰生产、冶金熔剂，超细碳酸钙消耗石灰石的总和之比为1∶3。石灰岩是不可再生资源，随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域还将进一步拓宽。
中国是世界上石灰岩矿资源丰富的国家之一。除上海、香港、澳门外，在各省、直辖市、自治区均有分布。据原国家建材局地质中心统计，全国石灰岩分布面积达43.8万km2(未包括西藏和台湾)，约占国土面积的1/20，其中能供做水泥原料的石灰岩资源量约占总资源量的1/4～1/3。为了满足环境保护、生态平衡，防止水土流失，风景旅游等方面的需要，特别是随着我国小城镇建设规划的不断完善和落实，可供水泥石灰岩的开采量还将减少。全国已发现水泥石灰岩矿点七、八千处，其中已有探明储量的有1286处，其中大型矿床257处、中型481处、小型486处(矿石储量大于8000万吨为大型、4000～8000万吨为中型、小于4000万吨为小型)，共计保有矿石储量542亿吨，其中石灰岩储量504亿吨，占93％；大理岩储量38亿吨，占7％。保有储量广泛分布于除上海市以外29个省、直辖市、自治区，其中陕西省保有储量49亿吨，为全国之冠；其余依次为安徽省、广西自治区、四川(含重庆市)省，各保有储量34～30亿吨；山东、河北、河南、广东、辽宁、湖南、湖北7省各保有储量30～20亿吨；黑龙江、浙江、江苏、贵州、江西、云南、福建、山西、新疆、吉林、内蒙古、青海、甘肃13省各保有储量20～10亿吨；北京、宁夏、海南、西藏、天津5省各保有储量5～2亿吨。
石英粉(同石英砂)又称硅微粉。 石英粉是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的矿物，其主要矿物成分是石英，其主要化学成分是SiO2，常含有少量杂质成分如Al2O3、CaO、MgO等。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，硬度7，密度为2.65，堆积密度(20-200目为1.5)，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，在160℃以上时溶于NaOH、KOH水溶液，熔点1650℃。从矿山开采出的石英石经加工后，一般粒度在120目筛上的产品称石英砂。过120目筛的产品称为石英粉。石英是地球表面分布最广的矿物之一，它的用途也相当广泛。用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料等工业。
铝矾土，在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二磷，使用后在175℃以下加热6-8h还能再生重复使用.我国具有较丰富的铝土矿资源，迄今已探明保守储量23亿吨，位居世界第4，具备发展氧化铝工业的资源条件。据2004年以来的不完全统计，国内已公布的氧化铝投资项目达26个，测算总规模达1604.1万t。即使不考虑利用国外铝土矿资源和到海外投资办厂的项目，总规模也达到2814.1万t。2006年底，中铝公司氧化铝生产952万t，除目前已公布在建的氧化铝规模外，全国还有拟建氧化铝总规模1992万t接近国外所有拟建(扩建)氧化铝项目的总和。氧化铝工业的迅速发展不同于以往的低水平重复建设，而是上规模、高水平，优化了结构，极大地提升了我国氧化铝工业整体水平和竞争力。但是，如果这种投资热继续无序膨胀，势必造成产品相对过剩。
目前我国氧化铝企业达40多家，已建和在建产能达4350多万吨/年，其中处理国内铝土矿的产能为3250万吨/年。2010年全国氧化铝产量2896万吨，是世界第一大氧化铝生产国。
据文献，对于钙长石及莫来石的合成及其复合材料也相继出现过相关报导，中国发明专利“一种轻质耐火砖”(CN1424280)利用蓝晶石、煅烧煤矸石(低铁)为原料，制备钙长石-莫来石复相轻质耐火砖的专利文献报道。
发明内容：
本发明的目的是针对目前单相钙长石熔点低，单相莫来石导热系数高，以及其采用两步法烧结生产成本较高等问题，提出一种以石灰石、石英粉和铝矾土为原料通过一次烧结制备低成本、高性能的钙长石-莫来石复相耐高温材料。
石灰石中存在CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等，石英粉中主要化学成分为SiO2，铝矾土主要提供铝源，石灰石在高温下分解形成CaO，并与SiO2作用生成钙长石，钙长石在在液相中互相扩散渗透而加速莫来石的形成。利用石灰石、石英粉和铝矾土制备钙长石-莫来石复相材料将进一步降低成本，尤其是钙长石本身分解会产生CO2，形成气孔，有利于降低材料的导热系数。
本发明提出的一种钙长石-莫来石复相耐高温材料，其特征在于：该复相耐高温材料以石灰石、石英粉和铝矾土为主要原料。所述石灰石(CaCO3含量大于98.0wt.％)占总配料质量分数的0.1～31％，粒度小于0.10mm；所述石英粉(SiO2的含量大于90.0wt.％)占总配料质量分数的28.2～37.5％。γ-氧化铝(Al2O3含量大于95wt.％)按照占总配料质量分数的31.5～72％。
本发明提出的一种钙长石-莫来石复相耐高温材料的方法，其特征在于：所述方法将原料分别振动磨细过200目筛，按所需比例进行配料，将配合料湿法球磨混合1-12h，加入约占粉料总质量3％～10％的结合剂(结合剂一般可采用浓度为30％左右工业糊精、浓度为30％左右的木质素磺酸钙溶液或浓度为10％左右的聚乙烯醇溶液)压成坯体，通过压机压制成为试样坯体，成型压力30-100MPa。将坯体经过冷等静压处理，压力为150-200MPa，保压时间为1-2min。坯体在50℃干燥0.5-2小时，100℃干燥0.5-5小时。将坯体置于高温炉中，在900℃保温0.5-1h，1200℃保温0.5-1h，1400℃(1500℃、1600℃)保温3h，升温制度：从室温到900℃升温速率10℃/min，900℃以上，2～5℃/min。将干燥好的砖坯装入窑中烧成，最终烧成温度1300～1550℃，将烧成后出窑冷却后的砖坯按要求尺寸进行切割，即得到本发明的钙长石-莫来石复相耐高温材料。
本发明不仅能够为石灰石、石英粉的综合利用提供一条新的技术途径，同时能够获得一种低成本、综合性能优良的高级复合耐高温材料，为高温工业发展做出一定的贡献。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
本发明采用的原料配方和配比分别为：石灰石(CaCO3含量大于98.0wt.％)占总配料质量分数的0.1～31％，粒度小于0.10mm；所述石英粉(SiO2的含量大于90.0wt.％)占总配料质量分数的28.2～37.5％。γ-氧化铝(Al2O3含量大于95wt.％)按照占总配料质量分数的31.5～72％。
本发明首先将原料分别振动磨细过200目筛，按所需比例进行配料，将配合料湿法球磨混合1-12h，加入约占粉料总质量3％～10％的结合剂(结合剂一般可采用浓度为30％左右工业糊精、浓度为30％左右的木质素磺酸钙溶液或浓度为10％左右的聚乙烯醇溶液)压成坯体，通过压机压制成为试样坯体，成型压力30-100MPa。将坯体经过冷等静压处理，压力为150-200MPa，保压时间为1-2min。坯体在50℃干燥0.5-2小时，100℃干燥0.5-5小时。将坯体置于高温炉中，在900℃保温0.5-1h，1200℃保温0.5-1h，1400℃(1500℃、1600℃)保温3h，升温制度：从室温到900℃升温速率10℃/min，900℃以上，2～5℃/min。将干燥好的砖坯装入窑中烧成，最终烧成温度1300～1550℃，将烧成后出窑冷却后的砖坯按要求尺寸进行切割，即得到本发明的钙长石-莫来石复相耐高温材料。
一种钙长石-莫来石复相耐高温材料的制备工艺流程为：
原料→原料预处理(破碎磨细过筛)→配料→湿法球磨混合→干燥→加入结合剂制成坯体→等静压处理→干燥→烧结→钙长石-莫来石复相耐高温材料
本发明制备的复相耐高温材料具有优良的耐高温、低导热和高强度性能，可有效降低含钙长石、莫来石的复相耐高温材料的成本，同时为石灰石和石英粉的高效利用开辟了新的应用途径。
实施例1
原料：
石灰石，其化学组成为(w)：CaCO3 88.2332％，MgCO3 8.2827％，SiO2 1.7295％，Fe2O30.6325％，Al2O3 0.5913％，K2O 0.2196％，SrO 0.1148％，TiO2 0.1053％，Cr2O3 0.0913％，加入量占总配料质量分数的6.20％；石英粉，加入量占总配料质量分数的30.02％；山东淄博的铝矾土，加入量占总配料质量分数的63.78％。
原料预处理：
将上述原料分别利用振动磨磨细过200目筛，使原料在使用前的粒度较细。
配料及球磨：
将上述各种处理过的原料按所述的比例进行配料，然后在将配合料湿法球磨混合6h。
成形与干燥：
将上述混合料加入约占混合料总质量3％的浓度为30％左右聚乙烯醇作为结合剂，通过压机压制成为试样坯体，成型压力50MPa。将试样坯体经过冷等静压加压密实，压力200MPa保压1min。坯体在50℃干燥1小时，100℃干燥2小时。
热处理：
将坯体置于高温炉中于，在900℃保温1h，1200℃保温1h，1400℃保温3h，升温制度：从室温到900℃升温速率10℃/min，900℃以上，2～5℃/min。最后随炉自然冷却到室温即可得到该钙长石-莫来石复相耐高温材料。
试样的理化性能为：其主晶相为钙长石相、莫来石相、刚玉相；烧结后试样的显气孔率为14.8％，体积密度为1.20g/cm3，常温抗折强度为120MPa，抗热震性能良好。
实施例2
原料：
石灰石，其化学组成为(w)：CaCO3 88.2332％，MgCO3 8.2827％，SiO2 1.7295％，Fe2O30.6325％，Al2O3 0.5913％，K2O 0.2196％，SrO 0.1148％，TiO2 0.1053％，Cr2O3 0.0913％，加入量占总配料质量分数的6.20％；石英粉，加入量占总配料质量分数的30.02％；山东淄博的铝矾土，加入量占总配料质量分数的63.78％。
原料预处理：
将上述原料分别利用振动磨磨细过200目筛，使原料在使用前的粒度较细。
配料及球磨：
将上述各种处理过的原料按所述的比例进行配料，然后在将配合料湿法球磨混合6h。
成形与干燥：
将上述混合料加入约占混合料总质量3％的浓度为30％左右聚乙烯醇作为临时结合剂，通过压机压制成为试样坯体，成型压力50MPa。将试样坯体经过冷等静压加压密实，压力200MPa保压1min。坯体在50℃干燥1小时，100℃干燥2小时。
热处理：
将坯体置于高温炉中于，在900℃保温1h，1200℃保温1h，1500℃保温3h，升温制度：从室温到900℃升温速率10℃/min，900℃以上，2～5℃/min。最后随炉自然冷却到室温即可得到该钙长石-莫来石复相耐高温材料。
试样的理化性能为：其主晶相为钙长石相、莫来石相、刚玉相；烧结后试样的显气孔率为10.8％，体积密度为1.96g/cm3，常温抗折强度为100MPa，抗热震性能良好。
实施例3
原料：
石灰石，其化学组成为(w)：CaCO3 88.23％，MgCO3 8.28％，SiO2 1.73％，Fe2O3 0.63％，Al2O3 0.59％，K2O 0.22％，SrO 0.11％，TiO2 0.10％，Cr2O3 0.09％，加入量占总配料质量分数的6.20％；石英粉，加入量占总配料质量分数的30.02％；山东淄博的铝矾土，加入量占总配料质量分数的63.78％。
原料预处理：
将上述原料分别利用振动磨磨细过200目筛，使原料在使用前的粒度较细。
配料及球磨：
将上述各种处理过的原料按所述的比例进行配料，然后在将配合料湿法球磨混合6h。
成形与干燥：
将上述混合料加入约占混合料总质量3％的浓度为30％左右聚乙烯醇作为临时结合剂，通过压机压制成为试样坯体，成型压力50MPa。将试样坯体经过冷等静压加压密实，压力200MPa保压1min。坯体在50℃干燥1小时，100℃干燥2小时。
热处理：
将坯体置于高温炉中于，在900℃保温1h，1200℃保温1h，1400℃保温3h，升温制度：从室温到900℃升温速率10℃/min，900℃以上，2～5℃/min。最后随炉自然冷却到室温即可得到该钙长石-莫来石复相耐高温材料。
试样的理化性能为：其主晶相为钙长石相、莫来石相、刚玉相；烧结后试样的显气孔率为2.8％，体积密度为2.82g/cm3，常温抗折强度为145MPa，抗热震性能良好。
Claims (2)
1.一种钙长石-莫来石复相耐高温材料及其制备方法，其特征在于：采用天然矿物原料石灰石、石英粉及铝矾土为原料，将原料分别振动磨细过200目筛，将配合料湿法球磨混合1-12h，加入约占粉料总质量3％～10％的结合剂(结合剂一般可采用浓度为30％左右工业糊精、浓度为30％左右的木质素磺酸钙溶液或浓度为10％左右的聚乙烯醇溶液)压成坯体，通过压机压制成为试样坯体，成型压力30-100MPa。将坯体经过冷等静压处理，压力为150-200MPa，保压时间为1-2min。坯体在50℃干燥0.5-2小时，100℃干燥0.5-5小时。将坯体置于高温炉中，在900℃保温0.5-1h，1200℃保温0.5-1h，1400℃(1500℃、1600℃)保温3h，升温制度：从室温到900℃升温速率10℃/min，900℃以上，2～5℃/min。将干燥好的砖坯装入窑中烧成，最终烧成温度1300～1550℃，将烧成后出窑冷却后的砖坯按要求尺寸进行切割，即得到本发明的钙长石-莫来石复相耐高温材料。
2.如权利要求1所述的一种钙长石-莫来石复相耐高温材料，其特征在于：石灰石按照占总配料质量分数的1.0～31.0％，要求CaCO3含量大于98.0％，粒度小于0.10mm；石英粉按照占总配料质量分数的28.2～37.5％，要求SiO2含量大于90.0wt.％；γ-氧化铝按照占总配料质量分数的31.5～72.0％，要求Al2O3含量大于95.0wt.％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011104331796A CN102603313A (zh) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | 一种钙长石-莫来石复相耐高温材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011104331796A CN102603313A (zh) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | 一种钙长石-莫来石复相耐高温材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102603313A true CN102603313A (zh) | 2012-07-25 |
Family
ID=46521171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011104331796A Pending CN102603313A (zh) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | 一种钙长石-莫来石复相耐高温材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102603313A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104557093A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-29 | 魏书林 | 一种新型耐火材料及其生产方法 |
| CN107973619A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-01 | 淄博市鲁中耐火材料有限公司 | 莫来石-钙长石-刚玉复相微孔隔热材料及其制备方法 |
| CN107986805A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-04 | 武汉科技大学 | 一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法 |
| CN110590361A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 复合相荧光陶瓷及其制备方法、应用 |
| CN111995412A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-11-27 | 山东鲁阳浩特高技术纤维有限公司 | 一种不易出现裂纹的钙长石轻质耐火材料及其制备方法 |
-
2011
- 2011-12-21 CN CN2011104331796A patent/CN102603313A/zh active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104557093A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-29 | 魏书林 | 一种新型耐火材料及其生产方法 |
| CN107973619A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-01 | 淄博市鲁中耐火材料有限公司 | 莫来石-钙长石-刚玉复相微孔隔热材料及其制备方法 |
| CN107986805A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-04 | 武汉科技大学 | 一种基于钛铝酸钙的轻质隔热耐火材料及其制备方法 |
| CN110590361A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 复合相荧光陶瓷及其制备方法、应用 |
| CN110590361B (zh) * | 2019-09-20 | 2021-12-14 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 复合相荧光陶瓷及其制备方法、应用 |
| CN111995412A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-11-27 | 山东鲁阳浩特高技术纤维有限公司 | 一种不易出现裂纹的钙长石轻质耐火材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Microstructural evolution, phase transformation, and variations in physical properties of coal series kaolin powder compact during firing | |
| CN102701763B (zh) | 一种低铝烧结铝硅质耐火材料及其制备方法 | |
| CN102674861B (zh) | 一种含塑性相的耐火浇注料及其制备方法 | |
| Ren et al. | Mechanism of low temperature sintered high-strength ferric-rich ceramics using bauxite tailings | |
| CN103553689B (zh) | 高强耐碱耐火浇注料 | |
| CN104496438B (zh) | 一种石英砂矿尾矿或硅砂矿尾矿基高强度陶瓷板及其制备方法 | |
| CN103242051A (zh) | 一种轻质刚玉-莫来石浇注料及其制备方法 | |
| CN103342465B (zh) | 利用赤泥和粉煤灰复合制备玻璃陶瓷的方法 | |
| CN102603313A (zh) | 一种钙长石-莫来石复相耐高温材料及其制备方法 | |
| CN102363286A (zh) | 一种微晶陶瓷结合剂磨钢坯砂轮 | |
| CN106588059A (zh) | 一种石灰回转窑用预制件及其制备方法 | |
| CN103011870B (zh) | 一种镁橄榄石耐火原料及其制备方法 | |
| CN102826862A (zh) | 一种铝矾土基致密均化料的原料配比及生产方法 | |
| CN104725058A (zh) | 方镁石-镁铁铁铝尖晶石/镁橄榄石复合砖 | |
| CN104355638B (zh) | 一种耐火材料、其制备方法及耐火砖 | |
| CN106938922A (zh) | 硅钢玉耐磨砖 | |
| CN103951394A (zh) | 一种高温抗热震氧化铝陶瓷承烧板及其制备工艺 | |
| CN103848618A (zh) | 一种合成铁铝尖晶石及其生产方法 | |
| CN104261848A (zh) | 一种含氧化铬的莫来石砖及其制备方法 | |
| CN104150794A (zh) | 一种铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法 | |
| CN102838377B (zh) | 一种轻质闭孔陶瓷保温板 | |
| CN103030415A (zh) | 一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法 | |
| CN102659421A (zh) | 一种莫来石浇钢砖的生产方法 | |
| CN103755330B (zh) | 利用沙漠风积沙制备石英质陶瓷的方法 | |
| CN103864443B (zh) | 水泥窑用硅莫砖及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120725 |