CN107311680A - 一种轻量化刚玉‑莫来石浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻量化刚玉‑莫来石浇注料及其制备方法。其技术方案是：以7～20wt％、20～40wt％和8～20wt％的粒径依次为3～5mm、1～2.8mm和0.088～0.9mm的纳米孔径的多孔刚玉‑莫来石陶瓷颗粒为骨料，以11～35wt％的粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔刚玉‑莫来石陶瓷细粉、7～20wt％的刚玉细粉、1～3wt％的二氧化硅微粉和2～4wt％的α‑Al2O3微粉为基质，以1～5％的铝酸钙水泥和1～5wt％的ρ‑Al2O3为结合剂。先将骨料置于搅拌机中，再将基质、结合剂和减水剂混匀，倒入搅拌机中搅拌，然后加入水，搅拌，成型，即得轻量化刚玉‑莫来石浇注料。本发明所制制品气孔孔径为纳米级，具有导热系数低、高温力学性能优良和抗介质侵蚀性能好的特点。

Description

一种轻量化刚玉-莫来石浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于刚玉-莫来石浇注料技术领域。尤其涉及一种轻量化刚玉-莫来石浇注料及其制备方法。
背景技术
刚玉-莫来石浇注料施工方便，具有优良的高温力学性能和良好的化学稳定性能，已广泛应用于高温窑炉的内衬。目前，刚玉-莫来石浇注料仍存在一些问题：首先，致密浇注料一般采用致密刚玉骨料制得，具有较高的导热系数，导致窑炉外壳温度较高，造成热量散失；其次，莫来石在材料中分布不均(仅存在于基质中)，造成浇注料因局部成分不均产生一定内应力；最后，致密刚玉骨料表面相对光滑，骨料和基质之间桥接程度较差，势必降低材料的力学性能。
采用多孔骨料制备耐火材料是解决这些问题的重要途径。如“一种轻质刚玉-莫来石浇注料及其制备方法”(CN201310208834.7)专利技术，采用多孔刚玉-莫来石陶瓷材料为骨料制得轻质刚玉-莫来石浇注料，由于所用骨料的气孔孔径较大，导致抗介质侵蚀性能较差。又如“轻质微孔隔热浇注料及制备方法”(CN201310705104.8)专利技术，以轻质微孔刚玉为骨料，向基质中引入泡沫制得轻质微孔隔热浇注料，但一方面，莫来石在材料中的分布仍然不均匀，另一方面，泡沫在基质中产生的大气孔将严重降低材料的强度和抗侵蚀性能。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种气孔孔径为纳米级的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，用该方法制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料的导热系数低、高温力学性能优良和抗介质侵蚀性能好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述轻量化刚玉-莫来石浇注料的原料是：以7～20wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒、20～40wt％的粒径为1～2.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒和8～20wt％的粒径为0.088～0.9mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，以11～35wt％的粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷细粉、7～20wt％的刚玉细粉、1～3wt％的二氧化硅微粉和2～4wt％的α-Al2O3微粉为基质，以1～5％的铝酸钙水泥和1～5wt％的ρ-Al2O3为结合剂。
按上述成分及其含量，先将所述骨料置于搅拌机中，然后将所述基质、所述结合剂和占所述原料0.02～0.5wt％的减水剂混合均匀，倒入所述搅拌机中，搅拌3～5分钟，再向所述搅拌机中加入占所述原料6～12wt％的水，搅拌5～10分钟；浇注振动成型，即得轻量化刚玉-莫来石浇注料。
所述纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷的制备方法是：
第一步、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，先以1.5～2.5℃/min的速率升温至400～500℃，保温3～5小时，再以2.5～3.2℃/min的速率升温至1000～1300℃，保温4～6小时，冷却，得到高孔隙率的氧化铝粉体；
第二步、按所述高孔隙率的氧化铝粉体为75～94wt％、硅溶胶为3～20wt％和所述二氧化硅微粉为3～6wt％，先将所述高孔隙率的氧化铝粉体置于真空搅拌机中，抽真空至2.3kPa以下，再将所述硅溶胶和所述二氧化硅微粉倒入所述真空搅拌机中，搅拌20～35min，关闭抽真空系统，得到混合料；
第三步、将所述混合料在180～250℃条件下保温4～6h，冷却，在60～200MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥24～48小时；然后置于高温炉内，以2.5～3.5℃/min的速率升温至1000～1200℃，保温2～6h，再以4～6℃/min的速率升温至1500～1700℃，保温5～10h，即得纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷。
所述刚玉细粉的粒径小于0.074mm；所述刚玉细粉的Al2O3含量大于99wt％。
所述二氧化硅微粉的粒径小于0.002mm；所述二氧化硅微粉的SiO2含量大于96wt％。
所述α-Al2O3微粉的粒径小于0.005mm；所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量大于97wt％。
所述ρ-Al2O3的粒径小于0.005mm；所述ρ-Al2O3的Al2O3含量大于97wt％。
所述铝酸钙水泥的粒径小于0.088mm；所述铝酸钙水泥的Al2O3含量大于70～90wt％。
所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、FS10和FS20中的一种。
所述氢氧化铝细粉的粒径小于0.088mm，所述氢氧化铝细粉的Al2O3含量为60～66wt％。
所述硅溶胶的SiO2含量为30～40wt％。
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)本发明采用的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷：首先利用氢氧化铝细粉在400～500℃条件下分解产生纳米级气孔，形成氧化铝微晶；在1000～1300℃时氧化铝微晶之间产生颈部连接，限制烧结中后期的颗粒重排，得到了高孔隙率的氧化铝粉体；其次向高孔隙率的氧化铝粉体中引入硅溶胶和二氧化硅微粉，在真空条件下，硅溶胶中的SiO2富集在高孔隙率的氧化铝粉体中的氧化铝颗粒颈部，高温下生成具有一定体积膨胀的莫来石，阻碍纳米孔合并长大；二氧化硅微粉填充于高孔隙率氧化铝粉体之间的空隙，一方面会使高孔隙率的氧化铝粉体间的气孔纳米化，另一方面与高孔隙率的氧化铝粉体中的氧化铝原位反应形成莫来石颈部连接，以阻止高孔隙率的氧化铝粉体中的氧化铝颗粒在高温烧结过程中的重排，得到强度和热震稳定性高的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷，从而使所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料的强度和热震稳定性高。
(2)本发明在制备轻量化刚玉-莫来石浇注料的过程中：(a)以纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，利用其纳米级气孔降低导热系数的同时，有效阻挡熔渣渗透；另外，还可以有效吸收因温度剧变产生的热应力，提高轻量化刚玉-莫来石浇注料的抗渣性和热震稳定性。(b)多孔骨料中含有预合成莫来石，基质中的刚玉细粉、α-Al2O3微粉和ρ-Al2O3与基质中的二氧化硅微粉和硅溶胶在高温下原位反应生成原位莫来石，使轻量化刚玉-莫来石浇注料中物相分布更加均匀，改善了因热膨胀系数不匹配造成的应力集中，同时，原位莫来石会因体积膨胀堵塞基质中细粉间的孔隙，使气孔孔径纳米化，提高了轻量化刚玉-莫来石浇注料在高温下的稳定性及抗渣性。(c)本发明利用骨料表面纳米孔与基质中纳米粉体更好的咬合程度及骨料与基质之间的原位反应，增强骨料与基质之间的界面结合强度，从而进一步提高了轻量化刚玉-莫来石浇注料的强度和热震稳定性能。所以，制得的轻量化刚玉-莫来石浇注料具有导热系数低、高温力学性能优良和抗介质侵蚀能力强等特点。
(3)本发明所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料在室温条件下养护12h、110℃条件下干燥12h和1500℃条件下保温3h，经检测：显气孔率为25～50％；体积密度为1.62～2.30g/cm3；平均孔径为300～1500nm；耐压强度为45～130MPa；物相组成为刚玉相和莫来石相。
因此，本发明所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料气孔孔径为纳米级，具有导热系数低、高温力学性能优良和抗介质侵蚀性能好的特点。
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中的原料和结合剂统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷经破碎和筛分，分别得到：
粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒；
粒径为1～2.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒；
粒径为0.088～0.9mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒；
粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷细粉。
所述纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷的显气孔率为20～53％；体积密度为1.43～2.45g/cm3；平均孔径为200～1100nm；物相组成为刚玉相和莫来石相。
所述刚玉细粉的粒径小于0.074mm；所述刚玉细粉的Al2O3含量大于99wt％。
所述二氧化硅微粉的粒径小于0.002mm；所述二氧化硅微粉的SiO2含量大于96wt％。
所述α-Al2O3微粉的粒径小于0.005mm；所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量大于97wt％。
所述ρ-Al2O3的粒径小于0.005mm；所述ρ-Al2O3的Al2O3含量大于97wt％。
所述铝酸钙水泥的粒径小于0.088mm；所述铝酸钙水泥的Al2O3含量大于70～90wt％。
所述氢氧化铝细粉的粒径小于0.088mm，所述氢氧化铝细粉的Al2O3含量为60～66wt％。
所述硅溶胶的SiO2含量为30～40wt％。
实施例1
一种轻量化刚玉-莫来石浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
所述轻量化刚玉-莫来石浇注料的原料是：以7～14wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒、26～40wt％的粒径为1～2.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒和8～14wt％的粒径为0.088～0.9mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，以11～23wt％的粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷细粉、13～20wt％的刚玉细粉、1～3wt％的二氧化硅微粉和2～4wt％的α-Al2O3微粉为基质，以1～2％的铝酸钙水泥和4～5wt％的ρ-Al2O3为结合剂。
按上述成分及其含量，先将所述骨料置于搅拌机中，然后将所述基质、所述结合剂和占所述原料0.02～0.5wt％的减水剂混合均匀，倒入所述搅拌机中，搅拌3～5分钟，再向所述搅拌机中加入占所述原料6～8wt％的水，搅拌5～10分钟；浇注振动成型，即得轻量化刚玉-莫来石浇注料。
所述减水剂为三聚磷酸钠。
所述纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷的制备方法是：
第一步、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，先以2.0～2.5℃/min的速率升温至400～500℃，保温3～5小时，再以2.8～3.2℃/min的速率升温至1000～1200℃，保温4～6小时，冷却，得到高孔隙率的氧化铝粉体；
第二步、按所述高孔隙率的氧化铝粉体为75～82wt％、硅溶胶为15～20wt％和所述二氧化硅微粉为3～6wt％，先将所述高孔隙率的氧化铝粉体置于真空搅拌机中，抽真空至2.3kPa以下，再将所述硅溶胶和所述二氧化硅微粉倒入所述真空搅拌机中，搅拌20～35min，关闭抽真空系统，得到混合料；
第三步、将所述混合料在180～250℃条件下保温4～6h，冷却，在60～140MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥24～30小时；然后将干燥后的坯体置于高温炉内，以3.0～3.5℃/min的速率升温至1000～1100℃，保温2～3h，再以5～6℃/min的速率升温至1500～1550℃，保温5～7h，即得纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷。
本实施例得到的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒经检测：显气孔率为30～53％；体积密度为1.43～2.14g/cm3；平均孔径为800～1100nm；物相组成为刚玉和莫来石。
本实施例所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料在室温条件下养护12h、110℃条件下干燥12h和1500℃条件下保温3h，经检测：显气孔率为40～50％；体积密度为1.62～1.89g/cm3；平均孔径为900～1500nm；耐压强度为45～100MPa。
实施例2
一种轻量化刚玉-莫来石浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
所述轻量化刚玉-莫来石浇注料的原料是：以9～16wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒、24～38wt％的粒径为1～2.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒和10～16wt％的粒径为0.088～0.9mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，以15～27wt％的粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷细粉、11～18wt％的刚玉细粉、1～3wt％的二氧化硅微粉和2～4wt％的α-Al2O3微粉为基质，以2～3％的铝酸钙水泥和3～4wt％的ρ-Al2O3为结合剂。
按上述成分及其含量，先将所述骨料置于搅拌机中，然后将所述基质、所述结合剂和占所述原料0.02～0.5wt％的减水剂混合均匀，倒入所述搅拌机中，搅拌3～5分钟，再向所述搅拌机中加入占所述原料6～8wt％的水，搅拌5～10分钟；浇注振动成型，即得轻量化刚玉-莫来石浇注料。
所述减水剂为六偏磷酸钠。
所述纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷的制备方法是：
第一步、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，先以2.0～2.5℃/min的速率升温至400～500℃，保温3～5小时，再以2.8～3.2℃/min的速率升温至1100～1300℃，保温4～6小时，冷却，得到高孔隙率的氧化铝粉体；
第二步、按所述高孔隙率的氧化铝粉体为79～86wt％、硅溶胶为11～16wt％和所述二氧化硅微粉为3～6wt％，先将所述高孔隙率的氧化铝粉体置于真空搅拌机中，抽真空至2.0kPa以下，再将所述硅溶胶和所述二氧化硅微粉倒入所述真空搅拌机中，搅拌20～35min，关闭抽真空系统，得到混合料；
第三步、将所述混合料在180～250℃条件下保温4～6h，冷却，在80～160MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥30～36小时；然后将干燥后的坯体置于高温炉内，以3.0～3.5℃/min的速率升温至1000～1100℃，保温3～4h，再以5～6℃/min的速率升温至1550～1600℃，保温6～8h，即得纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷。
本实施例得到的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒经检测：显气孔率为27～43％；体积密度为1.74～2.23g/cm3；平均孔径为600～900nm；物相组成为刚玉和莫来石。
本实施例所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料在室温条件下养护12h、110℃条件下干燥12h和1500℃条件下保温3h，经检测：显气孔率为35～45％；体积密度为1.76～2.03g/cm3；平均孔径为700～1400nm；耐压强度为65～110MPa。
实施例3
一种轻量化刚玉-莫来石浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
所述轻量化刚玉-莫来石浇注料的原料是：以11～18wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒、22～36wt％的粒径为1～2.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒和12～18wt％的粒径为0.088～0.9mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，以19～31wt％的粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷细粉、9～16wt％的刚玉细粉、1～3wt％的二氧化硅微粉和2～4wt％的α-Al2O3微粉为基质，以3～4％的铝酸钙水泥和2～3wt％的ρ-Al2O3为结合剂。
按上述成分及其含量，先将所述骨料置于搅拌机中，然后将所述基质、所述结合剂和占所述原料0.02～0.5wt％的减水剂混合均匀，倒入所述搅拌机中，搅拌3～5分钟，再向所述搅拌机中加入占所述原料8～12wt％的水，搅拌5～10分钟；浇注振动成型，即得轻量化刚玉-莫来石浇注料。
所述减水剂为FS10。
所述纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷的制备方法是：
第一步、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，先以1.5～2.0℃/min的速率升温至400～500℃，保温3～5小时，再以2.5～2.8℃/min的速率升温至1000～1200℃，保温4～6小时，冷却，得到高孔隙率的氧化铝粉体；
第二步、按所述高孔隙率的氧化铝粉体为83～90wt％、硅溶胶为7～12wt％和所述二氧化硅微粉为3～6wt％，先将所述高孔隙率的氧化铝粉体置于真空搅拌机中，抽真空至1.5kPa以下，再将所述硅溶胶和所述二氧化硅微粉倒入所述真空搅拌机中，搅拌20～35min，关闭抽真空系统，得到混合料；
第三步、将所述混合料在180～250℃条件下保温4～6h，冷却，在100～180MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥36～42小时；然后将干燥后的坯体置于高温炉内，以2.5～3.0℃/min的速率升温至1100～1200℃，保温4～5h，再以4～5℃/min的速率升温至1600～1650℃，保温7～9h，即得纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷。
本实施得到的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒经检测：显气孔率为23～37％；体积密度为1.93～2.35g/cm3；平均孔径为400～700nm；物相组成为刚玉和莫来石。
本实施例所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料在室温条件下养护12h、110℃条件下干燥12h和1500℃条件下保温3h，经检测：显气孔率为30～40％；体积密度为1.89～2.16g/cm3；平均孔径为500～1300nm；耐压强度为80～120MPa。
实施例4
一种轻量化刚玉-莫来石浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
所述轻量化刚玉-莫来石浇注料的原料是：以13～20wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒、20～34wt％的粒径为1～2.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒和14～20wt％的粒径为0.088～0.9mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，以23～35wt％的粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷细粉、7～14wt％的刚玉细粉、1～3wt％的二氧化硅微粉和2～4wt％的α-Al2O3微粉为基质，以4～5％的铝酸钙水泥和1～2wt％的ρ-Al2O3为结合剂。
按上述成分及其含量，先将所述骨料置于搅拌机中，然后将所述基质、所述结合剂和占所述原料0.02～0.5wt％的减水剂混合均匀，倒入所述搅拌机中，搅拌3～5分钟，再向所述搅拌机中加入占所述原料8～12wt％的水，搅拌5～10分钟；浇注振动成型，即得轻量化刚玉-莫来石浇注料。
所述减水剂为FS20。
所述纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷的制备方法是：
第一步、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，先以1.5～2.0℃/min的速率升温至400～500℃，保温3～5小时，再以2.5～2.8℃/min的速率升温至1100～1300℃，保温4～6小时，冷却，得到高孔隙率的氧化铝粉体；
第二步、按所述高孔隙率的氧化铝粉体为87～94wt％、硅溶胶为3～8wt％和所述二氧化硅微粉为3～6wt％，先将所述高孔隙率的氧化铝粉体置于真空搅拌机中，抽真空至1.0kPa以下，再将所述硅溶胶和所述二氧化硅微粉倒入所述真空搅拌机中，搅拌20～35min，关闭抽真空系统，得到混合料；
第三步、将所述混合料在180～250℃条件下保温4～6h，冷却，在120～200MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥42～48小时；然后将干燥后的坯体置于高温炉内，以2.5～3.0℃/min的速率升温至1100～1200℃，保温5～6h，再以4～5℃/min的速率升温至1650～1700℃，保温8～10h，即得纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷。
本实施得到的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒经检测：显气孔率为20～32％；体积密度为2.08～2.45g/cm3；平均孔径为200～500nm；物相组成为刚玉和莫来石。
本实施例所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料在室温条件下养护12h、110℃条件下干燥12h和1500℃条件下保温3h，经检测：显气孔率为25～35％；体积密度为2.03～2.30g/cm3；平均孔径为300～1200nm；耐压强度为85～130MPa。
本具体实施方式与现有技术相比有如下积极效果：
(1)本具体实施方式采用的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷：首先利用氢氧化铝细粉在400～500℃条件下分解产生纳米级气孔，形成氧化铝微晶；在1000～1300℃时氧化铝微晶之间产生颈部连接，限制烧结中后期的颗粒重排，得到了高孔隙率的氧化铝粉体；其次向高孔隙率的氧化铝粉体中引入硅溶胶和二氧化硅微粉，在真空条件下，硅溶胶中的SiO2富集在高孔隙率的氧化铝粉体中的氧化铝颗粒颈部，高温下生成具有一定体积膨胀的莫来石，阻碍纳米孔合并长大；二氧化硅微粉填充于高孔隙率氧化铝粉体之间的空隙，一方面会使高孔隙率的氧化铝粉体间的气孔纳米化，另一方面与高孔隙率的氧化铝粉体中的氧化铝原位反应形成莫来石颈部连接，以阻止高孔隙率的氧化铝粉体中的氧化铝颗粒在高温烧结过程中的重排，得到强度和热震稳定性高的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷，从而使所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料的强度和热震稳定性高。
(2)本具体实施方式在制备轻量化刚玉-莫来石浇注料的过程中：(a)以纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，利用其纳米级气孔降低导热系数的同时，有效阻挡熔渣渗透；另外，还可以有效吸收因温度剧变产生的热应力，提高轻量化刚玉-莫来石浇注料的抗渣性和热震稳定性。(b)多孔骨料中含有预合成莫来石，基质中的刚玉细粉、α-Al2O3微粉和ρ-Al2O3与基质中的二氧化硅微粉和硅溶胶在高温下原位反应生成原位莫来石，使轻量化刚玉-莫来石浇注料中物相分布更加均匀，改善了因热膨胀系数不匹配造成的应力集中，同时，原位莫来石会因体积膨胀堵塞基质中细粉间的孔隙，使气孔孔径纳米化，提高了轻量化刚玉-莫来石浇注料在高温下的稳定性及抗渣性。(c)本具体实施方式利用骨料表面纳米孔与基质中纳米粉体更好的咬合程度及骨料与基质之间的原位反应，增强骨料与基质之间的界面结合强度，从而进一步提高了轻量化刚玉-莫来石浇注料的强度和热震稳定性能。所以，制得的轻量化刚玉-莫来石浇注料具有导热系数低、高温力学性能优良和抗介质侵蚀能力强等特点。
(3)本具体实施方式所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料在室温条件下养护12h、110℃条件下干燥12h和1500℃条件下保温3h，经检测：显气孔率为25～50％；体积密度为1.62～2.30g/cm3；平均孔径为300～1500nm；耐压强度为45～130MPa；物相组成为刚玉相和莫来石相。
因此，本具体实施方式所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料气孔孔径为纳米级，具有导热系数低、高温力学性能优良和抗介质侵蚀性能好的特点。

Claims (10)

1.一种轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述轻量化刚玉-莫来石浇注料的原料是：以7～20wt％的粒径为3～5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒、20～40wt％的粒径为1～2.8mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒和8～20wt％的粒径为0.088～0.9mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，以11～35wt％的粒径小于0.088mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷细粉、7～20wt％的刚玉细粉、1～3wt％的二氧化硅微粉和2～4wt％的α-Al2O3微粉为基质，以1～5％的铝酸钙水泥和1～5wt％的ρ-Al2O3为结合剂；
按上述成分及其含量，先将所述骨料置于搅拌机中，然后将所述基质、所述结合剂和占所述原料0.02～0.5wt％的减水剂混合均匀，倒入所述搅拌机中，搅拌3～5分钟，再向所述搅拌机中加入占所述原料6～12wt％的水，搅拌5～10分钟；浇注振动成型，即得轻量化刚玉-莫来石浇注料；
所述纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷的制备方法是：
第一步、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，先以1.5～2.5℃/min的速率升温至400～500℃，保温3～5小时，再以2.5～3.2℃/min的速率升温至1000～1300℃，保温4～6小时，冷却，得到高孔隙率的氧化铝粉体；
第二步、按所述高孔隙率的氧化铝粉体为75～94wt％、硅溶胶为3～20wt％和所述二氧化硅微粉为3～6wt％，先将所述高孔隙率的氧化铝粉体置于真空搅拌机中，抽真空至2.3kPa以下，再将所述硅溶胶和所述二氧化硅微粉倒入所述真空搅拌机中，搅拌20～35min，关闭抽真空系统，得到混合料；
第三步、将所述混合料在180～250℃条件下保温4～6h，冷却，在60～200MPa条件下机压成型，在110～200℃条件下干燥24～48小时；然后置于高温炉内，以2.5～3.5℃/min的速率升温至1000～1200℃，保温2～6h，再以4～6℃/min的速率升温至1500～1700℃，保温5～10h，即得纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷。
2.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述刚玉细粉的粒径小于0.074mm；所述刚玉细粉的Al2O3含量大于99wt％。
3.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述二氧化硅微粉的粒径小于0.002mm；所述二氧化硅微粉的SiO2含量大于96wt％。
4.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述α-Al2O3微粉的粒径小于0.005mm；所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量大于97wt％。
5.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述ρ-Al2O3的粒径小于0.005mm；所述ρ-Al2O3的Al2O3含量大于97wt％。
6.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述铝酸钙水泥的粒径小于0.088mm；所述铝酸钙水泥的Al2O3含量大于70～90wt％。
7.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、FS10和FS20中的一种。
8.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述氢氧化铝细粉的粒径小于0.088mm，所述氢氧化铝细粉的Al2O3含量为60～66wt％。
9.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法，其特征在于所述硅溶胶的SiO2含量为30～40wt％。
10.一种轻量化刚玉-莫来石浇注料，其特征在于所述轻量化刚玉-莫来石浇注料是根据权利要求1～9项中任一项所述的轻量化刚玉-莫来石浇注料的制备方法所制备的轻量化刚玉-莫来石浇注料。
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