CN1915903A - 一种多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法，所采用的技术方案是：将重量百分含量为10～90％的菱镁矿粉，10～90％的Al(OH) 3粉混合，外加上述混合料重量的2～10％的水及0～3％的结合剂，搅拌均匀后成型，坯体在110℃下干燥4～24小时，然后在1600℃～1800℃下烧成，保温时间为1～8小时。本发明生产的产品化学成分主要是MgO与Al2O3，其主晶相为方镁石—尖晶石、尖晶石或尖晶石—刚玉。它可以在高温下与镁质耐火材料、尖晶石耐火材料等直接接触，是一种气孔分布均匀、强度高的轻质保温耐火材料。
Description
一、技术领域
本发明属于多孔陶瓷材料领域。尤其涉及一种以方镁石、尖晶石、刚玉为主要相成分的轻质保温耐火材料及其制备方法。
二、背景技术
现有轻质保温耐火材料多为铝一硅系材料。主要化学成分为Al2O3与SiO2。主要物相为刚玉、莫来石、石英物相与玻璃相。随着对钢铁质量、品种要求的提高，对钢的纯净度要求越来越高。碱性耐火材料被认为是一种能满足纯净钢生产要求的理想耐火材料。在一般情况下，碱性耐火材料，如镁砖，直接作为与钢水等直接接触的炉衬材料，在其外层需设置一层保温材料。但目前的保温材料大都属于Al2O3-SiO2系材料(王维邦.耐火材料工艺学.冶金工业出版社，2003)，它是酸性或中性材料，在高温下易与碱性材料发生反应，产生低熔相，影响使用寿命。只有使用碱性轻质保温材料，才能与碱性耐火材料匹配。
“一种镁—铝轻质保温耐火材料及其制备方法”(CN200410013257.7)的技术，所生产的轻质保温材料虽属于碱性轻质保温材料，但其使用原料为菱镁矿粉、轻烧氧化镁粉、高铝矾土粉、Al(OH)3粉、可烧失物粉，烧成温度为1300～1500℃，杂质含量相对较高，烧成温度较低，导致成品使用温度和使用部位受到限制。
有两篇关于镁—铝轻质材料的报导：一篇题为“凝胶注模成型刚玉-尖晶石多孔陶瓷的制备”(刘佐才，陈颖.凝胶注模成型刚玉-尖晶石多孔陶瓷的制备.北京理工大学学报，2005(11))的技术，描述了以板状刚玉和富铝尖晶石为主要原料，用到了有机单体、交联剂、催化剂、引发剂、造孔剂等，最高烧成温度为1550℃，制备了多孔的刚玉-尖晶石材料，但其工艺较复杂，烧成温度低，故应用范围也受到限制。
另一篇题为“添加轻烧氧化镁对镁铝尖晶石轻质耐火材料烧结性能的影响”(孙丽枫，于景坤.添加轻烧氧化镁对镁铝尖晶石轻质耐火材料烧结性能的影响.材料与冶金学报，2004(2))的技术，描述了以工业氧化铝、重烧氧化镁、轻烧氧化镁、成孔剂和结合剂为原料，最高烧成温度为1600℃，虽制备了轻质镁铝尖晶石材料，但其工艺较复杂，烧成温度低，故应用范围同样受到限制。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种工艺较简单、纯度高、平均孔径小、气孔分布均匀、强度高、既可以在高温下与镁质或刚玉质耐火材料接触又可以与尖晶石耐火材料直接接触、能在更高温度下及更多部位使用的以方镁石—尖晶石或尖晶石或尖晶石—刚玉为主晶相的轻质保温多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：按重量百分含量将10～90％的菱镁矿粉、10～90％的Al(OH)3粉混合，外加上述混合料重量的2～10％的水及0～3％的结合剂，经搅拌后成型，在110℃下干燥4～24小时，然后在1600～1800℃条件下烧成，保温1～8小时。
其中：菱镁矿粉、Al(OH)3粉的粒径≤88μm；结合剂为不污染制品的有机或无机结合剂；成型或是机械压制或是手工捣打，机械压制的压力为10～400MPa。
由于采用上述技术方案，本发明进一步优化了原料与工艺，使工艺简单化，所制备的产品化学成分主要是MgO与Al2O3，其主晶相为方镁石—尖晶石、尖晶石或尖晶石—刚玉。它是一种平均孔径小、气孔分布均匀、纯度高、强度高的轻质保温耐火材料，能在更高温度下及更多部位使用。既可以在高温下与镁质或刚玉质耐火材料接触、又可以与尖晶石耐火材料直接接触。
四、具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述：
实施例1
一种多孔尖晶石陶瓷材料及其制备方法：将粒径≤88μm的菱镁矿粉、粒径≤88μm的Al(OH)3粉，分别按重量百分含量为24～36％、64～76％进行配料，外加上述混合料重量的2～10％的水，混合均匀后困料12～24小时，30～50Mpa机压成型。在空气中自然干燥12～36小时，再在110℃下干燥8～16小时，在1750～1800℃下烧成，保温时间为3～5小时。
用本实施例所制备的产品，显气孔率为36～44％、容重为1.85～2.25g/cm3、平均孔径为5.35～1 1.01μm、耐压强度为36～55MPa尖晶石轻质保温材料。
实施例2
一种多孔尖晶石陶瓷材料及其制备方法：将粒径≤88μm的菱镁矿粉、粒径≤88μm的Al(OH)3粉，分别按重量百分含量为47～79％、21～53％进行配料，外加上述混合料重量的2～10％的水和3％的羧甲基纤维素钠，混合均匀后困料24小时，50～80MPa机压成型。在空气中自然干燥24～36小时，再在110℃下干燥12～24小时，然后在1600～1650℃条件下烧成，保温时间为3～5小时。
用本实施例所制备的产品，可得到显气孔率为40～62％、容重为1.28～2.15g/cm3的方镁石—尖晶石质多孔陶瓷材料。
实施例3
一种多孔尖晶石陶瓷材料及其制备方法：将粒径≤88μm的菱镁矿粉、粒径≤88μm的Al(OH)3粉，分别按重量百分含量为11～24％、76～89％进行配料，外加上述混合料重量的2～10％的水混合均匀。困料16～24小时后，10～30MPa机压成型。在空气中自然干燥16～24小时，再在110℃下干燥8～24小时，在1750～1800℃下烧成，保温时间为5～8小时。
用本实施例所制备的产品，可得到显气孔率为36～39％、容重为2.22～2.40g/cm3、平均孔径为4.91～5.32μm、耐压强度为48～54MPa的刚玉—尖晶石质多孔陶瓷材料。
Claims (3)
1、一种多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法，其特征在于按重量百分含量将10～90％的菱镁矿粉、10～90％的Al(OH)3粉混合，外加上述混合料重量的2～10％的水及0～3％的结合剂，经搅拌后成型，在110℃下干燥4～24小时，然后在1600～1800℃条件下烧成，保温1～8小时。
2、根据权利要求1所述的多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法，其特征在于所述的菱镁矿粉、Al(OH)3粉的粒径≤88μm。
3、根据权利要求1所述的多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法，其特征在于所述的成型或是机械压制或是手工捣打，机械压制的压力为10～400MPa。
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