CN103145428B - 一种微孔轻量刚玉耐火骨料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微孔轻量刚玉耐火骨料及其生产方法。其技术方案是：以55wt%~100wt%工业氧化铝细粉、0wt%~45wt%工业氢氧化铝细粉或α-Al2O3微粉作为原料，在球磨机上干法粉磨0.5~3小时，再在成球机中成球，球坯大小为20-30mm，最后在1700~1950℃条件下竖窑中快速烧成，即可得到微孔轻量刚玉耐火骨料。这种微孔轻量刚玉骨料生产工艺简便，适于大批量工业生产，具有孔径小、强度高、热导率较低、抗冲刷及耐侵蚀等优点，能用于钢包包壁与钢水直接接触的部位，亦可用于出铁沟、滑板、透气砖等以及石化、陶瓷等其它工业窑炉中，可明显降低能源消耗。
Description
技术领域
本发明属于刚玉质耐火材料技术领域。具体涉及一种微孔轻量刚玉耐火骨料及其制备方法。
背景技术
耐火材料的技术进步和高温工业的发展相互影响、互相促进，耐火材料对于现代高温技术已不仅是消耗性的材料，也是实现高温新技术所必需的功能型材料。耐火材料中约70%用于钢铁冶炼，但与国际先进水平相比，我国钢铁冶炼吨钢能源消耗高出20-40%，吨钢耐火材料消耗平均为32Kg，而世界发达国家在20Kg以下，差距较大。
在钢铁冶炼过程中，钢包是储存、运输与精炼钢水的重要设备，许多新的钢种都是在钢包中完成的。其耐火材料与钢水接触时间长，温度高，是钢水夹杂物的主要来源之一。随着洁净钢、品种钢冶炼技术的发展，LF、VOD、VD、RH等精炼手段的采用，由于长时间高温钢水频繁冲刷以及真空下合金、精炼渣腐蚀等的交互作用，从而导致精炼钢包的使用寿命显著降低。因此，精炼钢包耐火材料不仅吨钢耐火材料消耗大，而且，能量损失极大，直接影响着出钢和钢包中钢水的温度变化，而钢水温度的变化对精炼和浇铸过程以及最终产品的质量造成影响。并且，工业上精炼钢包工作衬目前基本为致密型铝镁系耐火材料，其主要原料为致密型刚玉骨料，因此，更加增加了钢包的热量损耗。
传统隔热耐火材料的绝热效果优良，但抗侵蚀能力、强度与耐磨性都较差，通常不能直接用作工作面，而是作为保温层或永久层。而实际上，隔热耐火材料越靠近工作面，它的隔热节能效果越好。随着对节能减排要求的提高，对于能在工作面直接使用的高强度、耐高温、抗侵蚀的隔热耐火材料的开发研究越来越受到人们的重视。
发明内容
本发明的任务旨在提供一种具有显气孔率和普通板状刚玉相似，但体积密度较小，且热导率较低、微小气孔的微孔轻量刚玉耐火骨料及其制备方法。
为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：该微孔轻量刚玉耐火骨料的原料及其质量百分含量是以55wt%~100wt%工业氧化铝细粉、0wt%~45wt%工业氢氧化铝细粉或α-Al2O3微粉作为原料。
在球磨机上干法粉磨0.5~3小时，在成球机中成球，球坯大小为20-30mm，再在1700~1950℃条件下竖窑中快速烧成，烧后产物经破碎后即可得到微孔轻量刚玉耐火骨料。
在上述技术方案中：工业氧化铝细粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径为0.045~0.088mm；工业氢氧化铝细粉的Al(OH)3的含量>98%，其粒径<0.02mm；α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.01mm；球磨机中的研磨球为刚玉质球。
由于采用上述技术方案，一方面，以工业氧化铝细粉中主要物相γ-氧化铝为骨架，充分利用其固有的微晶团聚体优势，在其间填充工业氢氧化铝或α-Al2O3微粉，工业氢氧化铝受热分解后生成的氧化铝以及α-Al2O3微粉，结晶缺陷多，活性高，晶界扩散速度快，因此，将γ-氧化铝晶粒烧结粘结在一起。另一方面，相对于湿法粉磨，由于加入水分较少，通常少于10%，而湿法粉磨加入水分高达40%，所以，水分挥发留下的贯通气孔较少，有利于材料烧结而获得闭口气孔。此外，利用竖窑烧成，由于上部物料对下部物料施加的重力，为烧结提供了烧结促进力，有利于物料快速烧结，并且，物料在竖窑中烧成停留时间较短，气孔得不到充分排除而封闭在物料中。因为这三方面的协同作用，最终获得微孔轻量刚玉骨料。本发明所制备的微孔轻量刚玉耐火骨料其体积密度介于2.8~3.5 g/cm3，显气孔率为2~6%，平均孔径为0.5~2μm。
因此，该法所制备的微孔轻量刚玉耐火骨料具有显气孔率低、质轻、热导率较低、微孔、高强、抗冲刷和耐侵蚀性能优异的特点，并且，生产工艺简便，适于大批量工业生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和工艺参数统一描述如下，实施例中不再重复：工业氧化铝细粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径为0.045~0.088mm；工业氢氧化铝细粉的Al(OH)3的含量>98%，其粒径<0.02mm；α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.01mm；球磨机中的研磨球为刚玉质球。
实施例1
一种微孔轻量刚玉耐火骨料及其制备方法。该微孔轻量刚玉耐火骨料的原料及质量百分含量是：55wt%~80wt%工业氧化铝细粉、20wt%~45wt%工业氢氧化铝细粉；
在球磨机上干法粉磨2~3小时，在成球机中成球，球坯大小为20-30mm，再在1700~1950℃条件下竖窑中快速烧成，烧后产物经破碎后即可得到微孔轻量刚玉耐火骨料。
本实施例1所制得的微孔轻量刚玉耐火骨料其体积密度介于3.1~3.3 g/cm3，显气孔率为3~4%，平均孔径为0.5~1μm。
实施例2
一种微孔轻量刚玉耐火骨料及其制备方法。该微孔轻量刚玉耐火骨料的原料及质量百分含量是：75wt%~100wt%工业氧化铝细粉、0wt%~25wt%工业氢氧化铝细粉；
在球磨机上干法粉磨1.5~2小时，在成球机中成球，球坯大小为20-30mm，再在1700~1950℃条件下竖窑中快速烧成，烧后产物经破碎后即可得到微孔轻量刚玉耐火骨料。
本实施例1所制得的微孔轻量刚玉耐火骨料其体积密度介于2.8~3.1 g/cm3，显气孔率为2~4%，平均孔径为1~2μm。
实施例3
一种微孔轻量刚玉耐火骨料及其制备方法。该微孔轻量刚玉耐火骨料的原料及质量百分含量是：55wt%~80wt%工业氧化铝细粉、20wt%~45wt%α-Al2O3微粉；
在球磨机上干法粉磨0.5~2小时，在成球机中成球，球坯大小为20-30mm，再在1700~1950℃条件下竖窑中快速烧成，烧后产物经破碎后即可得到微孔轻量刚玉耐火骨料。
本实施例1所制得的微孔轻量刚玉耐火骨料其体积密度介于3.2~3.4 g/cm3，显气孔率为3~5%，平均孔径为0.5~1μm。
实施例4
一种微孔轻量刚玉耐火骨料及其制备方法。该微孔轻量刚玉耐火骨料的原料及质量百分含量是：75wt%~100wt%工业氧化铝细粉、0wt%~25wt%α-Al2O3微粉；
在球磨机上干法粉磨0.5~1小时，在成球机中成球，球坯大小为20-30mm，再在1700~1950℃条件下竖窑中快速烧成，烧后产物经破碎后即可得到微孔轻量刚玉耐火骨料。
本实施例1所制得的微孔轻量刚玉耐火骨料其体积密度介于3.3~3.5 g/cm3，显气孔率为5~6%，平均孔径为1~2μm。
由于采用上述技术方案，一方面，以工业氧化铝细粉中主要物相γ-氧化铝为骨架，充分利用其固有的微晶团聚体优势，在其间填充工业氢氧化铝或α-Al2O3微粉，工业氢氧化铝受热分解后生成的氧化铝以及α-Al2O3微粉，结晶缺陷多，活性高，晶界扩散速度快，因此，将γ-氧化铝晶粒烧结粘结在一起。另一方面，相对于湿法粉磨，由于加入水分较少，通常少于10%，而湿法粉磨加入水分高达40%，所以，水分挥发留下的贯通气孔较少，有利于材料烧结而获得闭口气孔。此外，利用竖窑烧成，由于上部物料对下部物料施加的重力，为烧结提供了烧结促进力，有利于物料快速烧结，并且，物料在竖窑中烧成停留时间较短，气孔得不到充分排除而封闭在物料中。因为这三方面的协同作用，最终获得微孔轻量刚玉骨料。本发明所制备的微孔轻量刚玉耐火骨料其体积密度介于2.8~3.5 g/cm3，显气孔率为2~6%，平均孔径为0.5~2μm。
因此，该法所制备的微孔轻量刚玉耐火骨料具有显气孔率低、质轻、热导率较低、微孔、高强、抗冲刷和耐侵蚀性能优异的特点。
Claims (5)
1.一种微孔轻量刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于制备该微孔轻量刚玉耐火骨料的原料及其质量百分含量是：80wt%工业氧化铝细粉、20wt%工业氢氧化铝细粉或α-Al2O3微粉；
将原料在球磨机上干法粉磨0.5~3小时，再在成球机中成球，最后在1700~1950℃条件下竖窑中快速烧成，即可得到微孔轻量刚玉耐火骨料；
所述的成球机为圆盘式、糖衣机中的一种，球坯大小为20-30mm。
2.根据权利要求1所述的微孔轻量刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于，所述的工业氧化铝细粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径为0.045~0.088mm。
3.根据权利要求1所述的微孔轻量刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于，所述的工业氢氧化铝细粉的Al(OH)3的含量>98%，其粒径<0.02mm。
4.根据权利要求1所述的微孔轻量刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于，所述的α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.01mm。
5.根据权利要求1所述的微孔轻量刚玉耐火骨料的制备方法，其特征在于，所述的球磨机中的研磨球为刚玉质球。
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