專利名稱：一種高強度氧化鋁空心球的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐火材料的制備方法，尤其涉及一種高強度氧化鋁空心球的制備方法。
背景技術：
在傳統(tǒng)能源日益枯竭而新能源發(fā)展緩慢的今天，當前最迫切的任務是開發(fā)輕質、 高強、熱震穩(wěn)定性好、使用溫度高能滿足輕質結構高溫爐所需的內襯材料，改變傳統(tǒng)的超高 溫窯爐由于采用重質結構而存在的熱容量大、升溫速率低、能耗大、使用壽命短、中期維修 量大等缺點，節(jié)約能源，降低能耗，為人類可持續(xù)發(fā)展服務。 由于輕質保溫材料是通過引入氣孔的方式獲得低熱導率，引入大量氣孔會導致輕 質材料的重燒線收縮率提高、荷重軟化溫度降低、高溫蠕變嚴重、耐壓強度降低，從而使隔 熱材料的使用溫度很難提高，并使應用范圍受到限制，因此尋找新的方法制備新的高溫隔 熱材料一直是各國專家的工作重點。1986年蘇聯(lián)材料工作者采用增加A1203含量和成球預 燒的辦法，生產出使用溫度可達175(TC的高溫隔熱材料；20世紀80年代中期又成功地生 產出輕質氧化鋁空心球陶瓷，氧化鋁纖維等輕質隔熱材料，使用溫度可達1500 1S0(TC， 不但可以做隔熱層，也可以與火焰直接接觸。在現(xiàn)有的隔熱材料中，氧化鋁隔熱材料品種最 多，使用溫度高，隔熱節(jié)能效果好，是當今重點發(fā)展的隔熱材料，其中輕質氧化鋁空心球陶 瓷是隔熱材料技術進步的一個標志，它克服了原有泡沫氧化鋁產品強度低、高溫抗蠕變性 能差的缺點，可直接接觸火焰，可作為高溫內襯結構材料使用，能夠推動傳統(tǒng)高溫窯爐結構 改造，為設計新型窯爐結構奠定基礎。但是目前的氧化鋁空心球中氧化鋁純度較高，制備過 程中由于熔體粘度較低，制備出的空心球球壁較薄，造成耐壓強度較低，在成型過程以及震 動澆注過程中空心球容易發(fā)生破損，從而限制了氧化鋁空心球作為結構_隔熱一體化材料 在許多領域中的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強度氧化鋁空心球的制備方法，所依據的技術原理 是在原有制備氧化鋁空心球的基礎上，以工業(yè)氧化鋁為原料，同時引入一定量調整熔體粘 度的添加劑，熔煉過程中生成無定形物質，在提高熔體粘度和調節(jié)噴吹壓力的條件下，氧化 鋁空心球壁厚增加，從而大幅度提高氧化鋁空心球的耐壓強度。
本發(fā)明所采用的技術方案如下 以工業(yè)氧化鋁為原料，并引入調整組份和粘度的添加劑Si02和Ti(^，在三相交流 或直流電弧礦熱爐中加熱熔煉，料液溫度達到2000 240(TC，然后用裝在電弧礦熱爐上的 吹球噴嘴傾爐噴吹成球。 所述的工業(yè)氧化鋁、Si02和Ti02的質量百分含量分別是工業(yè)氧化鋁為98 99%， Si02為0 2%， Ti02為0 2%。 所采用的工業(yè)氧化鋁原料顆粒要求不大于0. lmm， Si02和Ti02的原料顆粒不大于
3200目。 吹球噴嘴為扁形鋼管，在爐嘴下方50 100mm處，噴嘴與爐嘴夾角為50 80° 。
傾爐噴吹，傾爐最好采用變頻模式，先快后慢，與料液流速相匹配，用此方法可生 產出高強度氧化鋁空心球，然后篩分得到0. 2 5mm的不同規(guī)格產品。
本發(fā)明所具有的有益效果是 采用工業(yè)氧化鋁為原料并引入調整熔體粘度的添加劑制備出的氧化鋁空心球，與 目前采用純工業(yè)氧化鋁生產的氧化鋁空心球相比，球壁較厚，耐壓強度大幅度提高，能夠把 氧化鋁空心球單個耐壓強度從15. 7N提高到38N，具有更好的力學強度和更高的使用溫度。
具體實施方式

實施例1 : 原料配比采用工業(yè)氧化鋁占98%， Si02占1%， Ti02占1%，將上述原料按比例配 好在球磨機中混勻后，稱重200公斤放在爐前待用。電弧爐熔煉準備工作完成后加入爐中 熔煉，直至原料完全熔融，此后調整電流精煉20分鐘，溫度達到200(TC后提起電極棒，立即 傾爐噴吹氧化鋁空心球。噴吹用空壓機壓力為5kg/cm2，噴嘴所用圓管直徑為30mm，噴嘴寬 度為5mm。噴嘴固定在爐嘴下方50mm處，噴嘴與爐嘴的夾角為80。。噴吹后有部分原料沒 有成球或破損，可在下次繼續(xù)加到爐中進行熔煉，經篩分得到的粒度為0. 2 5mm之間的統(tǒng) 球堆積密度為0. 8g/cm3，單個氧化鋁空心球耐壓強度大于43N。
實施例2: 原料配比采用工業(yè)氧化鋁占98%，5102占2%，將上述原料按比例配好在球磨機中 混勻后，稱重200公斤放在爐前待用。電弧爐熔煉準備工作完成后加入爐中熔煉，直至原料 完全熔融，此后調整電流精煉20分鐘，溫度達到210(TC后提起電極棒，立即傾爐噴吹氧化 鋁空心球。噴吹用空壓機壓力為11kg/cm2，噴嘴直徑為60mm，噴嘴寬度為6mm。噴嘴固定在 爐嘴下方100mm處，噴嘴與爐嘴的夾角為50° 。噴吹后有部分沒有成球或破損，可在下次繼 續(xù)加到爐中進行熔煉，經篩分得到的粒度為0. 2 5mm之間的統(tǒng)球堆積密度為0. 78g/cm3，， 單個氧化鋁空心球耐壓強度大于41N。
實施例3: 原料配比采用工業(yè)氧化鋁占98%，1102占2%，將上述原料按比例配好在球磨機中 混勻后，稱重200公斤放在爐前待用。電弧爐熔煉準備工作完成后加入爐中熔煉，直至原料 完全熔融，此后調整電流精煉20分鐘，溫度達到240(TC后提起電極棒，立即傾爐噴吹氧化 鋁空心球。噴吹用空壓機壓力為11kg/cm2，噴嘴直徑為50mm，噴嘴寬度為5mm。噴嘴固定在 爐嘴下方75mm處，噴嘴與爐嘴的夾角為50。。噴吹后有部分沒有成球或破損，可在下次繼 續(xù)加到爐中進行熔煉，經篩分得到的粒度為0. 2 5mm之間的統(tǒng)球堆積密度為0. 69g/cm3， 單個氧化鋁空心球耐壓強度大于38N。
實施例4: 原料配比采用工業(yè)氧化鋁占99%， Si02占0. 5%， Ti02占0. 5%，將上述原料按比 例配好在球磨機中混勻后，稱重200公斤放在爐前待用。電弧爐熔煉準備工作完成后加入 爐中熔煉，直至原料完全熔融，此后調整電流精煉20分鐘，溫度達到240(TC后提起電極棒， 立即傾爐噴吹氧化鋁空心球。噴吹用空壓機壓力為10kg/cm2，噴嘴直徑為50mm，噴嘴寬度為5mm。噴嘴固定在爐嘴下方75mm處，噴嘴與爐嘴的夾角為68。。噴吹后有部分沒有成球或 破損，可在下次繼續(xù)加到爐中進行熔煉，經篩分得到的粒度為0. 2 5mm之間的統(tǒng)球堆積密 度為0. 7g/cm3，單個氧化鋁空心球耐壓強度大于42N。
權利要求
一種高強度氧化鋁空心球的制備方法，其特征在于以工業(yè)氧化鋁為原料，并引入調整組份和粘度的添加劑SiO2和TiO2，在三相交流或直流電弧礦熱爐中加熱熔煉，料液溫度達到2000～2400℃，然后用裝在電弧礦熱爐上的吹球噴嘴傾爐噴吹成球。
2. 根據權利要求1所述的一種高強度氧化鋁空心球的制備方法，其特征在于所述的 工業(yè)氧化鋁、Si02和Ti02的質量百分含量分別是工業(yè)氧化鋁為98 99%， Si02為0 2%， Ti02為0 2%。
3. 根據權利要求1所述的一種高強度氧化鋁空心球的制備方法，其特征在于所采用 的工業(yè)氧化鋁原料顆粒要求不大于0. lmm， Si02和Ti02的原料顆粒不大于200目。
4. 根據權利要求1所述的一種高強度氧化鋁空心球的制備方法，其特征在于吹球噴 嘴為扁形鋼管，在爐嘴下方50 100mm處，噴嘴與爐嘴夾角為50 80。。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強度氧化鋁空心球的制備方法。該方法以工業(yè)氧化鋁材料為原料，并引入適當?shù)奶砑觿┱{整組份和熔體粘度，在三相交流電弧礦熱爐或直流電弧礦熱爐中熔煉，用空氣進行噴吹，然后經過篩分得到0.2～5mm的高強度氧化鋁空心球。該空心球與目前采用純工業(yè)氧化鋁生產的氧化鋁空心球相比，球壁較厚，耐壓強度大幅度提高，能夠把氧化鋁空心球單個耐壓強度從15.7N提高到38N，具有更好的力學強度和更高的使用溫度。
文檔編號C04B35/66GK101792317SQ201010120320
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權日2010年3月9日
發(fā)明者王家邦, 王立旺 申請人:浙江大學