CN106892668A - 一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法。其技术方案是：按γ‑氧化铝微粉︰石灰石的质量比为(6.5~7.0)︰1配料，球磨，得到混合料A；将混合料A压制成型，在马弗炉中于1375~1425℃条件下热处理30~40分钟，冷却，破碎，研磨，得到热处理料；再按所述热处理料∶ρ‑氧化铝微粉∶碳酸氢铵∶水的质量比为(40~70)∶(1.0~1.5)∶(2.0~2.5)∶100配料，搅拌，得到混合料B；然后按所述混合料B︰电石的质量比为100︰(2~3)配料，搅拌，成型，困料，在马弗炉中于1450~1500℃条件下保温30~40分钟，随炉自然冷却，制得六铝酸钙轻质耐火材料。本发明具有成本低廉、工艺简单和成品率高的特点；所制备的六铝酸钙轻质耐火材料体积密度低、耐压强度大和导热系数小。

Description

一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明属于轻质耐火材料技术领域。具体涉及一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法。
背景技术
六铝酸钙（CaO·6Al2O3，简写为CA6）是CaO-Al2O3二元体系内重要的化合物，具有熔点高、导热系数小和抗水化性强等优点而广泛应用于轻质耐火材料的制备（王长宝.“六铝酸钙轻质耐火材料的研究”，武汉科技大学硕士学位论文，2008；易帅.“CaAl12O19及其复相材料的制备与性能研究”，中国地质大学(北京)博士学位论文，2015）。
目前，六铝酸钙轻质耐火材料的制备大多以可分解钙盐（如碳酸钙、氢氧化钙等）和可分解铝盐（如氢氧化铝、碳酸铝等）为原料，并辅以一定量的发泡剂或可燃物等组分，经混合成型后，在高温条件下烧成，如“一种六铝酸钙和刚玉复相多孔轻质隔热保温耐火材料及其制备方法”（CN201010269867.9）、“一种高强六铝酸钙轻质隔热材料及其制备方法”（CN201310434127.X）。但采用原位分解反应造孔，其化学反应速率难以控制；采用发泡剂造孔不仅浪费大量化学热，而且制备工艺过程复杂；采用烧失法造孔则孔隙结构完全依赖于可燃物的形态，大大降低了轻质耐火材料的成品率与性能。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低廉、工艺简单和成品率高的六铝酸钙轻质耐火材料的制备方法，用该方法制备的六铝酸钙轻质耐火材料的体积密度低、耐压强度大和导热系数小。
为实现上述目的，本发明所采用的制备方法的具体步骤是：
第一步、按γ-氧化铝微粉︰石灰石的质量比为(6.5~7.0)︰1配料，球磨至粒度≤80μm，得到混合料A。
第二步、将所述混合料A在30~50MPa条件下压制成型，再置于马弗炉中，于空气气氛和1375~1425℃条件下热处理30~40分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为40~60μm，得到热处理料。
第三步、按所述热处理料∶ρ-氧化铝微粉∶碳酸氢铵∶水的质量比为(40~70)∶(1.0~1.5)∶(2.0~2.5)∶100，将所述热处理料、ρ-氧化铝微粉、碳酸氢铵和水搅拌5~7分钟，得到混合料B。
第四步、按所述混合料B︰电石的质量比为100︰(2~3)，搅拌3~5分钟，加入模具中成型，困料6~12小时，得到坯体。
第五步、将所述坯体置于马弗炉中，在1450~1500℃条件下保温30~40分钟，随炉自然冷却，制得六铝酸钙轻质耐火材料。
所述γ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥96wt%。
所述石灰石的CaCO3含量≥95wt%。
所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥96wt%；ρ-氧化铝微粉的粒度为40~60μm。
所述碳酸氢铵为化学纯。
所述电石的CaC2含量≥96wt%；电石的粒度为60~80μm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明选用的原料来源丰富，成本低廉，无需特殊的处理技术与设备，工艺简单。
2、本发明利用原料组分的原位反应及其化学热，实现轻质耐火材料坯体的免干燥，有效抑制孔隙坍塌，提升了六铝酸钙轻质耐火材料的成品率与强度，降低了六铝酸钙轻质耐火材料的体积密度和导热系数。
本发明所制备的六铝酸钙轻质耐火材料经检测：成品率为99.0~99.5%；体积密度为0.45~0.70g·cm-3；耐压强度为8~13MPa；导热系数为0.10~0.15W·m-1·K-1。
因此，本发明具有成本低廉、工艺简单和成品率高的特点；所制备的六铝酸钙轻质耐火材料体积密度低、耐压强度大和导热系数小。
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，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述γ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥96wt%。
所述石灰石的CaCO3含量≥95wt%。
所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥96wt%；ρ-氧化铝微粉的粒度为40~60μm。
所述碳酸氢铵为化学纯。
所述电石的CaC2含量≥96wt%；电石的粒度为60~80μm。
实施例1
一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按γ-氧化铝微粉︰石灰石的质量比为(6.5~6.7)︰1配料，球磨至粒度≤80μm，得到混合料A。
第二步、将所述混合料A在30~50MPa条件下压制成型，再置于马弗炉中，于空气气氛和1375~1425℃条件下热处理30~40分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为40~60μm，得到热处理料。
第三步、按所述热处理料∶ρ-氧化铝微粉∶碳酸氢铵∶水的质量比为(40~52)∶(1.0~1.2)∶(2.0~2.2)∶100，将所述热处理料、ρ-氧化铝微粉、碳酸氢铵和水搅拌5~7分钟，得到混合料B。
第四步、按所述混合料B︰电石的质量比为100︰(2~2.4)，搅拌3~5分钟，加入模具中成型，困料6~12小时，得到坯体。
第五步、将所述坯体置于马弗炉中，在1450~1470℃条件下保温30~40分钟，随炉自然冷却，制得六铝酸钙轻质耐火材料。
本实施例所制备的六铝酸钙轻质耐火材料经检测：成品率为99.0~99.2%；体积密度为0.45~0.55g·cm-3；耐压强度为8~10MPa；导热系数为0.10~0.12W·m-1·K-1。
实施例2
一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按γ-氧化铝微粉︰石灰石的质量比为(6.6~6.8)︰1配料，球磨至粒度≤80μm，得到混合料A。
第二步、将所述混合料A在30~50MPa条件下压制成型，再置于马弗炉中，于空气气氛和1375~1425℃条件下热处理30~40分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为40~60μm，得到热处理料。
第三步、按所述热处理料∶ρ-氧化铝微粉∶碳酸氢铵∶水的质量比为(46~58)∶(1.1~1.3)∶(2.1~2.3)∶100，将所述热处理料、ρ-氧化铝微粉、碳酸氢铵和水搅拌5~7分钟，得到混合料B。
第四步、按所述混合料B︰电石的质量比为100︰(2.2~2.6)，搅拌3~5分钟，加入模具中成型，困料6~12小时，得到坯体。
第五步、将所述坯体置于马弗炉中，在1460~1480℃条件下保温30~40分钟，随炉自然冷却，制得六铝酸钙轻质耐火材料。
本实施例所制备的六铝酸钙轻质耐火材料经检测：成品率为99.1~99.3%；体积密度为0.50~0.60g·cm-3；耐压强度为9~11MPa；导热系数为0.11~0.13W·m-1·K-1。
实施例3
一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按γ-氧化铝微粉︰石灰石的质量比为(6.7~6.9)︰1配料，球磨至粒度≤80μm，得到混合料A。
第二步、将所述混合料A在30~50MPa条件下压制成型，再置于马弗炉中，于空气气氛和1375~1425℃条件下热处理30~40分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为40~60μm，得到热处理料。
第三步、按所述热处理料∶ρ-氧化铝微粉∶碳酸氢铵∶水的质量比为(52~64)∶(1.2~1.4)∶(2.2~2.4)∶100，将所述热处理料、ρ-氧化铝微粉、碳酸氢铵和水搅拌5~7分钟，得到混合料B。
第四步、按所述混合料B︰电石的质量比为100︰(2.4~2.8)，搅拌3~5分钟，加入模具中成型，困料6~12小时，得到坯体。
第五步、将所述坯体置于马弗炉中，在1470~1490℃条件下保温30~40分钟，随炉自然冷却，制得六铝酸钙轻质耐火材料。
本实施例所制备的六铝酸钙轻质耐火材料经检测：成品率为99.2~99.4%；体积密度为0.55~0.65g·cm-3；耐压强度为10~12MPa；导热系数为0.12~0.14W·m-1·K-1。
实施例4
一种六铝酸钙轻质耐火材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按γ-氧化铝微粉︰石灰石的质量比为(6.8~7.0)︰1配料，球磨至粒度≤80μm，得到混合料A。
第二步、将所述混合料A在30~50MPa条件下压制成型，再置于马弗炉中，于空气气氛和1375~1425℃条件下热处理30~40分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为40~60μm，得到热处理料。
第三步、按所述热处理料∶ρ-氧化铝微粉∶碳酸氢铵∶水的质量比为(58~70)∶(1.3~1.5)∶(2.3~2.5)∶100，将所述热处理料、ρ-氧化铝微粉、碳酸氢铵和水搅拌5~7分钟，得到混合料B。
第四步、按所述混合料B︰电石的质量比为100︰(2.6~3)，搅拌3~5分钟，加入模具中成型，困料6~12小时，得到坯体。
第五步、将所述坯体置于马弗炉中，在1480~1500℃条件下保温30~40分钟，随炉自然冷却，制得六铝酸钙轻质耐火材料。
本实施例所制备的六铝酸钙轻质耐火材料经检测：成品率为99.3~99.5%；体积密度为0.60~0.70g·cm-3；耐压强度为11~13MPa；导热系数为0.13~0.15W·m-1·K-1。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下优点：
1、本具体实施方式选用的原料来源丰富，成本低廉，无需特殊的处理技术与设备，工艺简单。
2、本具体实施方式利用原料组分的原位反应及其化学热，实现轻质耐火材料坯体的免干燥，有效抑制孔隙坍塌，提升了六铝酸钙轻质耐火材料的成品率与强度，降低了六铝酸钙轻质耐火材料的体积密度和导热系数。
本具体实施方式所制备的六铝酸钙轻质耐火材料经检测：成品率为99.0~99.5%；体积密度为0.45~0.70g·cm-3；耐压强度为8~13MPa；导热系数为0.10~0.15W·m-1·K-1。
因此，本具体实施方式具有成本低廉、工艺简单和成品率高的特点；所制备的六铝酸钙轻质耐火材料体积密度低、耐压强度大和导热系数小。

Claims (7)

1.一种六铝酸钙轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤如下：
第一步、按γ-氧化铝微粉︰石灰石的质量比为(6.5～7.0)︰1配料，球磨至粒度≤80μm，得到混合料A；
第二步、将所述混合料A在30～50MPa条件下压制成型，再置于马弗炉中，于空气气氛和1375～1425℃条件下热处理30～40分钟，随炉冷却，破碎，研磨至粒度为40～60μm，得到热处理料；
第三步、按所述热处理料∶ρ-氧化铝微粉∶碳酸氢铵∶水的质量比为(40～70)∶(1.0～1.5)∶(2.0～2.5)∶100，将所述热处理料、ρ-氧化铝微粉、碳酸氢铵和水搅拌5～7分钟，得到混合料B；
第四步、按所述混合料B︰电石的质量比为100︰(2～3)，搅拌3～5分钟，加入模具中成型，困料6～12小时，得到坯体；
第五步、将所述坯体置于马弗炉中，在1450～1500℃条件下保温30～40分钟，随炉自然冷却，制得六铝酸钙轻质耐火材料。
2.根据权利要求1所述的六铝酸钙轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述γ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥96wt％。
3.根据权利要求1所述的六铝酸钙轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述石灰石的CaCO3含量≥95wt％。
4.根据权利要求1所述的六铝酸钙轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥96wt％；ρ-氧化铝微粉的粒度为40～60μm。
5.根据权利要求1所述的六铝酸钙轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述碳酸氢铵为化学纯。
6.根据权利要求1所述的六铝酸钙轻质耐火材料的制备方法，其特征在于所述电石的CaC2含量≥96wt％；电石的粒度为60～80μm。
7.一种六铝酸钙轻质耐火材料，其特征在于所述六铝酸钙轻质耐火材料是根据权利要求1～6项中任一项所述的六铝酸钙轻质耐火材料的制备方法所制备的六铝酸钙轻质耐火材料。
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