CN103833383A

CN103833383A - 一种闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料及制备方法

Info

Publication number: CN103833383A
Application number: CN201210484106.4A
Authority: CN
Inventors: 袁磊; 于景坤; 颜正国; 韩露; 吕宁宁
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN103833383B

Abstract

本发明公开了一种具有闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料及制备方法。原料成分及质量百分比为：83~99%的氧化铝粉末、0.1~15%的氧化镁粉末、0.1~5%的高温发泡剂。具体的技术步骤为：将氧化铝、氧化镁和高温发泡剂按上述配方进行配料，混合并球磨24~72小时，然后于100~500MPa的压力下成型，将成型后的素坯在空气气氛于1600~1800℃温度下烧结1~8小时，获得具有闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料。本发明方法制备的耐火骨料具有纯度高、隔热性能好、抗热震性能优异等特点。

Description

一种闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料及制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域中使用的一种耐火骨料，具体涉及一种具有闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料及其制备方法。

背景技术

耐火骨料是制备耐火砖、浇注料及耐火预制件等耐火制品的主要基础原料。在高温窑炉工作衬用耐火材料中，采用致密的耐火骨料生产耐火制品一直是传统耐火材料行业的普遍共识，如电熔刚玉、电熔镁砂和烧结镁砂的广泛应用。致密耐火骨料虽然具有高强度，优良的抗渣侵蚀和抗冲刷性能，但也存在体积密度高(耐火原料消耗大)、热导率高(隔热性能差)和抗热震性较差等缺点。近年来，随着我国耐火原料矿产资源的不断开发，矿产储量越来越少。以铝土矿为例，由于我国70%的铝土矿因品位低、规模小，目前不具备开采的经济价值，按现有开采能力，铝土矿静态可开采年限仅为15年。因此，迫切需要开发一种新型的耐火骨料，在节省矿产资源的基础上，同时具有良好的隔热性能和抗热震性能。

为了缓解上述问题，有文献报导了采用微孔耐火骨料替代致密耐火骨料应用于耐火材料中，总体性能表现优良。然而，微孔耐火骨料中的气孔主要为开口气孔，其所制备的耐火材料存在抗渣侵蚀性差的问题，熔渣能通过气孔渗入耐火材料中，加速了耐火骨料的侵蚀，这在某种程度上限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是克服目前微孔耐火骨料在耐火材料使用过程中存在的劣势和缺点，提供一种工艺简单、适合工业生产的具有闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明利用氧化铝陶瓷具有超塑性的特点，通过在氧化铝原料中添加一定的氧化镁增塑剂和高温发泡剂，高温烧成制备闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料，具体技术步骤如下。

以质量百分比为83~99%的氧化铝粉末、0.1~15%的氧化镁粉末、0.1~5%的高温发泡剂进行配料，混合并球磨24~72小时，然后于100~500MPa的压力下成型，将成型后的素坯在空气气氛于1600~1800℃温度下烧结1~8小时。

其中，原料中氧化铝粉末的粒径≤5μm，高温发泡剂为碳化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或几种。

本发明通过在氧化铝陶瓷基体中添加氧化镁增塑剂，使其具有高温超塑性，然后利用高温发泡剂在氧化气氛下分解产生气体并被封闭于超塑性氧化铝陶瓷中的原理，制备具有闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料。本发明制备的产品具有纯度高、闭口气孔含量多、隔热和抗热震性能优异等特点。通过本发明，可有效弥补开孔多孔耐火骨料在耐火材料中的使用性能不足，节省铝土资源矿的使用，提高高温窑炉的热效率，实现耐火材料轻量化的目标，具有广阔的应用前景和实际意义。

附图说明

图1为本发明的闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料的X射线衍射图

图2为本发明的闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料的扫描电镜照片

具体实施方式

实施例1

以质量百分比为84%的氧化铝粉末(粒径≤0.5μm)、15%的氧化镁粉末、1%的碳化硅(粒径≤0.5μm)进行配料，混合并球磨24小时，然后于300MPa的压力下成型，将成型后的素坯在空气气氛于1600℃温度下烧结4小时，得到具有闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料。

用本实施例方法制备的产品，其开口气孔率为0.9%，闭口气孔率为14.6%，体积密度为3.21 g/cm³。图1和图2均来自本实施例，图1说明制备的耐火骨料晶相为刚玉和镁铝尖晶石相，图2说明耐火骨料中存在大量的闭口气孔。

实施例2

以质量百分比为88.5%的氧化铝粉末(粒径≤1μm)、10%的氧化镁粉末、1.5%的碳化硅(粒径≤1μm)进行配料，混合并球磨24小时，然后于300MPa的压力下成型，将成型后的素坯在空气气氛于1600℃温度下烧结4小时，得到具有闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料。

用本实施例方法制备的产品，其开口气孔率为2.9%，闭口气孔率为17.8%，体积密度为3.06 g/cm³。

实施例3

以质量百分比为94%的氧化铝粉末(粒径≤0.5μm)、5%的氧化镁粉末、1%的碳化硅(粒径≤0.5μm)进行配料，混合并球磨24小时，然后于300MPa的压力下成型，将成型后的素坯在空气气氛于1600℃温度下烧结4小时，得到具有闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料。

用本实施例方法制备的产品，其开口气孔率为0.7%，闭口气孔率为12.6%，体积密度为3.43 g/cm³。

Claims

1.一种闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料及制备方法，其特征在于将质量百分比为83~99%的氧化铝粉末、0.1~15%的氧化镁粉末、0.1~5%的高温发泡剂进行配料，混合并球磨24~72小时，然后于100~500MPa的压力下成型，将成型后的素坯在空气气氛于1600~1800℃温度下烧结1~8小时。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的氧化铝粉末，其颗粒粒径≤5μm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的高温发泡剂为碳化硅、氮化硅、氮化铝中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的高温发泡剂的添加量的质量百分比为0.1~5%。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的高温发泡剂，其颗粒粒径≤1μm。