CN106631074A - 一种高氧化钙含量的氧化钙材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高氧化钙含量的氧化钙材料及其制备方法。其技术方案是：以30~70wt%氧化钙颗粒和30~70wt%氧化钙细粉为原料，外加所述原料2~6wt%的无水酚醛树脂，搅拌2~20分钟，压制成型，然后于180~300℃条件下热处理8~24小时，自然冷却，即得高氧化钙含量的氧化钙材料。本发明工艺简单，所制备的高氧化钙含量的氧化钙材料使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好，能净化高温熔体，适合作为高纯净熔体冶炼用的高温材料。

Description

一种高氧化钙含量的氧化钙材料及其制备方法
技术领域
本发明属于氧化钙材料技术领域。尤其涉及一种高氧化钙含量的氧化钙材料及其制备方法。
背景技术
氧化钙材料是以氧化钙（方钙石）为主要矿物（CaO为主要成分）制得的特种耐火材料。方钙石（CaO）的真密度为3.75g/cm3、熔点为2570℃、莫氏硬度为6度、0~1700℃平均线膨胀系数为13.8×10-6/℃、1000℃的热导率为7.71 W/(m·K)、930℃电阻率为4.175×106Ω·cm、1460℃电阻率为91Ω·cm，属碱性耐火材料。氧化钙制品虽具有高温性能好、抗碱性炉渣侵蚀强等优点，但与水或水汽极易反应，因此氧化钙的熟料和氧化钙制品在自然状态下极难保存。如烧结氧化钙熟料颗粒只能存放约100h，制出的等静压制品只能存放10余天，使其生产和应用上受到了很大的限制。即使采用电熔氧化钙颗粒料制成的耐火砖，又经过1780℃高温处理，再包以严密的防潮包装，其存放时间也只能延长到3~4个月。
现有的氧化钙材料的制备方法：
一、用烧结法或电熔法制造氧化钙熟料
(1)烧结法是将纯石灰石在1200～1300℃条件下煅烧，压制团块后在1700℃左右的温度下烧成；
(2)电熔法是将大理石块在三相电弧中电熔。
二、氧化钙制品的生产工艺
将颗粒级配的氧化钙熟料熟料预热到160℃，加入软化点为110℃的沥青4~8%，混合后用50~70MPa的压力成型，得砖坯。
(1)烧成砖：将所述砖坯在低温时升温速度较要慢，以防止排除烧失物时砖坯发生崩散；制品烧成温度为1428~1650℃；
(2)轻烧砖：将所述砖坯在260℃下加热5h；
(3)烧成浸渍砖（油浸砖）：将所述砖坯浸入软化点为90℃的沥青液中，在200℃下保持20min。
可见，现有的制备氧化钙材料的方法比较繁琐，需要高温烧成，制备的成本较高。
发明内容
本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种工艺简单的高氧化钙含量的氧化钙材料的制备方法，用该方法制备的高氧化钙含量的氧化钙材料使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好，能净化高温熔体，适合作为高纯净熔体冶炼用的高温材料。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以30~70wt%氧化钙颗粒和30~70wt%氧化钙细粉为原料，外加所述原料2~6wt%的无水酚醛树脂，搅拌2~20分钟，压制成型，然后于180~300℃条件下热处理8~24小时，自然冷却，即得高氧化钙含量的氧化钙材料。
所述氧化钙颗粒的制备方法是：先按氢氧化钙细粉∶添加剂的质量比为1∶(0.002~0.02)配料，湿磨1~5小时，过滤，烘干，粉磨至粒度为1~300μm，得混合粉体；再将所述混合粉体置于造粒设备的料桶中，在1000~3000转/分钟条件下，向所述料桶中加入混合粉体8~30wt%的水，当开始有颗粒形成时，将转速调至500~1000转/分钟，待料桶中混合粉体全部转化成颗粒时止；将所述颗粒置于加热炉中，于1400~1800℃条件下保温1~5小时，然后以0.5~5升/分钟的流量向所述加热炉内通入氮气或氩气至室温，即得氧化钙颗粒；氧化钙颗粒的粒径为0.2~7mm。
所述添加剂为氢氧化锆粉末、氧化锆粉末或氧化钇粉末的一种；所述添加剂的粒径为1~300μm。
所述氧化钙颗粒中CaO含量≥95wt%；粒径为0.2~7mm。
所述氧化钙细粉中CaO含量≥95wt%；粒径为1~200μm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1）生产工艺简单，无需烧成等高温设备；
2）由于使用了无水树脂，在混合过程中，树脂包裹在氧化钙材料的表面形成保护膜，提高了高氧化钙含量的氧化钙材料料的抗水化性能。
本发明制备的高氧化钙含量的氧化钙材料经检测：CaO含量≥95wt%，耐压强度≥30MPa，体积密度≥2.90g/cm3。在50和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干，高氧化钙含量的氧化钙材料的水化增重率≤1.4%。
因此，本发明工艺简单，所制备的高氧化钙含量的氧化钙材料使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好，能净化高温熔体，适合作为高纯净熔体冶炼用的高温材料。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述添加剂的粒径为1~300μm。
所述氧化钙颗粒中CaO含量≥95wt%；粒径为0.2~7mm。
所述氧化钙细粉中CaO含量≥95wt%；粒径为1~200μm。
实施例1
一种高氧化钙含量的氧化钙材料及其制备方法。以50~70wt%氧化钙颗粒和30~50wt%氧化钙细粉为原料，外加所述原料2~3wt%的无水酚醛树脂，搅拌2~8分钟，压制成型，然后于180~220℃条件下热处理8~12小时，自然冷却，即得高氧化钙含量的氧化钙材料。
所述氧化钙颗粒的制备方法是：先按氢氧化钙细粉∶添加剂的质量比为1∶(0.002~0.02)配料，湿磨1~5小时，过滤，烘干，粉磨至粒度为1~300μm，得混合粉体；再将所述混合粉体置于造粒设备的料桶中，在1000~3000转/分钟条件下，向所述料桶中加入混合粉体8~30wt%的水，当开始有颗粒形成时，将转速调至500~1000转/分钟，待料桶中混合粉体全部转化成颗粒时止；将所述颗粒置于加热炉中，于1400~1800℃条件下保温1~5小时，然后以0.5~5升/分钟的流量向所述加热炉内通入氮气或氩气至室温，即得氧化钙颗粒；氧化钙颗粒的粒径为0.2~7mm。
所述添加剂为氢氧化锆粉末。
本实施例制备的高氧化钙含量的氧化钙材料经检测：CaO含量为95.5~96.2wt%，耐压强度为30.5~35.5MPa，体积密度2.95~3.02g/cm3；在50℃和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干，氧化钙材料的水化增重率为1.2~1.4%。
实施例2
一种高氧化钙含量的氧化钙材料及其制备方法。以40~50wt%氧化钙颗粒和50~60wt%氧化钙细粉为原料，外加所述原料3~5wt%的无水酚醛树脂，搅拌8~14分钟，压制成型，然后于220~250℃条件下热处理12~18小时，自然冷却，即得高氧化钙含量的氧化钙材料。
所述氧化钙颗粒的制备方法同实施例1。
所述添加剂为氧化锆粉末。
本实施例制备的高氧化钙含量的氧化钙材料经检测：CaO含量为96.1~96.6wt%，耐压强度为34.8~39.5MPa，体积密度2.99~3.10g/cm3；在50℃和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干，氧化钙原料坯体的水化增重率为1.1~1.3%。
实施例3
一种高氧化钙含量的氧化钙材料及其制备方法。以30~40wt%氧化钙颗粒和60~70wt%氧化钙细粉为原料，外加所述原料5~6wt%的无水酚醛树脂，搅拌14~20分钟，压制成型，然后于250~300℃条件下热处理18~24小时，自然冷却，即得高氧化钙含量的氧化钙材料。
所述氧化钙颗粒的制备方法同实施例1。
所述添加剂为氧化钇粉末。
本实施例制备的高氧化钙含量的氧化钙材料经检测：CaO含量为96.4~97wt%，耐压强度为38.5~45MPa，体积密度3.05~3.12g/cm3；在50℃和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干，氧化钙原料坯体的水化增重率为0.95~1.2%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1）生产工艺简单，无需烧成等高温设备；
2）由于使用了无水树脂，在混合过程中，树脂包裹在氧化钙材料的表面形成保护膜，提高了高氧化钙含量的氧化钙材料的抗水化性能。
本具体实施方式制备的高氧化钙含量的氧化钙材料经检测：CaO含量≥95wt%，耐压强度≥30MPa，体积密度≥2.90g/cm3。在50和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干，高氧化钙含量的氧化钙材料的水化增重率≤1.4%。
因此，本具体实施方式工艺简单，所制备的高氧化钙含量的氧化钙材料使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好，能净化高温熔体，适合作为高纯净熔体冶炼用的高温材料。

Claims (5)

1.一种高氧化钙含量的氧化钙材料的制备方法，其特征在于：以30~70wt%氧化钙颗粒和30~70wt%氧化钙细粉为原料，外加所述原料2~6wt%的无水酚醛树脂，搅拌2~20分钟，压制成型，然后于180~300℃条件下热处理8~24小时，自然冷却，即得高氧化钙含量的氧化钙材料；
所述氧化钙颗粒的制备方法是：先按氢氧化钙细粉∶添加剂的质量比为1∶(0.002~0.02)配料，湿磨1~5小时，过滤，烘干，粉磨至粒度为1~300μm，得混合粉体；再将所述混合粉体置于造粒设备的料桶中，在1000~3000转/分钟条件下，向所述料桶中加入混合粉体8~30wt%的水，当开始有颗粒形成时，将转速调至500~1000转/分钟，待料桶中混合粉体全部转化成颗粒时止；将所述颗粒置于加热炉中，于1400~1800℃条件下保温1~5小时，然后以0.5~5升/分钟的流量向所述加热炉内通入氮气或氩气至室温，即得氧化钙颗粒；氧化钙颗粒的粒径为0.2~7mm。
2.根据权利要求1所述的氧化钙材料的制备方法，其特征在于所述添加剂为氢氧化锆粉末、氧化锆粉末或氧化钇粉末的一种；所述添加剂的粒径为1~300μm。
3.根据权利要求1所述的氧化钙材料的制备方法，其特征在于所述氧化钙颗粒中CaO含量≥95wt%；粒径为0.2~7mm。
4.根据权利要求1所述的氧化钙材料的制备方法，其特征在于所述氧化钙细粉中CaO含量≥95wt%；粒径为1~200μm。
5.一种高氧化钙含量的氧化钙材料，其特征在于所述高氧化钙含量的氧化钙材料是根据权利要求1~4项中任一项所述的高氧化钙含量的氧化钙材料的制备方法所制备的高氧化钙含量的氧化钙材料。
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