一種閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料及制備方法。原料成分及質(zhì)量百分比為：83~99%的氧化鋁粉末、0.1~15%的氧化鎂粉末、0.1~5%的高溫發(fā)泡劑。具體的技術(shù)步驟為：將氧化鋁、氧化鎂和高溫發(fā)泡劑按上述配方進行配料，混合并球磨24~72小時，然后于100~500MPa的壓力下成型，將成型后的素坯在空氣氣氛于1600~1800℃溫度下燒結(jié)1~8小時，獲得具有閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料。本發(fā)明方法制備的耐火骨料具有純度高、隔熱性能好、抗熱震性能優(yōu)異等特點。
【專利說明】一種閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域中使用的一種耐火骨料，具體涉及一種具有閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐火骨料是制備耐火磚、澆注料及耐火預制件等耐火制品的主要基礎(chǔ)原料。在高溫窯爐工作襯用耐火材料中，采用致密的耐火骨料生產(chǎn)耐火制品一直是傳統(tǒng)耐火材料行業(yè)的普遍共識，如電熔剛玉、電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂的廣泛應(yīng)用。致密耐火骨料雖然具有高強度，優(yōu)良的抗渣侵蝕和抗沖刷性能，但也存在體積密度高(耐火原料消耗大)、熱導率高(隔熱性能差)和抗熱震性較差等缺點。近年來，隨著我國耐火原料礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，礦產(chǎn)儲量越來越少。以鋁土礦為例，由于我國70%的鋁土礦因品位低、規(guī)模小，目前不具備開采的經(jīng)濟價值，按現(xiàn)有開采能力，鋁土礦靜態(tài)可開采年限僅為15年。因此，迫切需要開發(fā)一種新型的耐火骨料，在節(jié)省礦產(chǎn)資源的基礎(chǔ)上，同時具有良好的隔熱性能和抗熱震性能。
[0003]為了緩解上述問題，有文獻報導了采用微孔耐火骨料替代致密耐火骨料應(yīng)用于耐火材料中，總體性能表現(xiàn)優(yōu)良。然而，微孔耐火骨料中的氣孔主要為開口氣孔，其所制備的耐火材料存在抗渣侵蝕性差的問題，熔渣能通過氣孔滲入耐火材料中，加速了耐火骨料的侵蝕，這在某種程度上限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的 是克服目前微孔耐火骨料在耐火材料使用過程中存在的劣勢和缺點，提供一種工藝簡單、適合工業(yè)生產(chǎn)的具有閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料及其制備方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用氧化鋁陶瓷具有超塑性的特點，通過在氧化鋁原料中添加一定的氧化鎂增塑劑和高溫發(fā)泡劑，高溫燒成制備閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料，具體技術(shù)步驟如下。
[0006]以質(zhì)量百分比為83、9%的氧化鋁粉末、0.1~15%的氧化鎂粉末、0.1~5%的高溫發(fā)泡劑進行配料，混合并球磨24~72小時，然后于10(T500MPa的壓力下成型，將成型后的素坯在空氣氣氛于160(Tl800°C溫度下燒結(jié)廣8小時。
[0007]其中，原料中氧化鋁粉末的粒徑< 5 μ m,高溫發(fā)泡劑為碳化硅、氮化硅、氮化鋁中的一種或幾種。
[0008]本發(fā)明通過在氧化鋁陶瓷基體中添加氧化鎂增塑劑，使其具有高溫超塑性，然后利用高溫發(fā)泡劑在氧化氣氛下分解產(chǎn)生氣體并被封閉于超塑性氧化鋁陶瓷中的原理，制備具有閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料。本發(fā)明制備的產(chǎn)品具有純度高、閉口氣孔含量多、隔熱和抗熱震性能優(yōu)異等特點。通過本發(fā)明，可有效彌補開孔多孔耐火骨料在耐火材料中的使用性能不足，節(jié)省鋁土資源礦的使用，提高高溫窯爐的熱效率，實現(xiàn)耐火材料輕量化的目標，具有廣闊的應(yīng)用前景和實際意義?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料的X射線衍射圖 圖2為本發(fā)明的閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料的掃描電鏡照片
【具體實施方式】
[0010]實施例1
以質(zhì)量百分比為84%的氧化鋁粉末(粒徑< 0.5 μ m)、15%的氧化鎂粉末、1%的碳化硅(粒徑≤0.5 μ m)進行配料，混合并球磨24小時，然后于300MPa的壓力下成型，將成型后的素坯在空氣氣氛于1600°C溫度下燒結(jié)4小時，得到具有閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料。
[0011]用本實施例方法制備的產(chǎn)品，其開口氣孔率為0.9%，閉口氣孔率為14.6%，體積密度為3.21 g/cm3。圖1和圖2均來自本實施例，圖1說明制備的耐火骨料晶相為剛玉和鎂鋁尖晶石相，圖2說明耐火骨料中存在大量的閉口氣孔。
[0012]實施例2
以質(zhì)量百分比為88.5%的氧化鋁粉末(粒徑≤I μ m)、10%的氧化鎂粉末、1.5%的碳化硅(粒徑≤Iym)進行配料，混合并球磨24小時，然后于300MPa的壓力下成型，將成型后的素坯在空氣氣氛于1600°C溫度下燒結(jié)4小時，得到具有閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料。
[0013]用本實施例方法制備的產(chǎn)品，其開口氣孔率為2.9%，閉口氣孔率為17.8%，體積密度為 3.06 g/cm3ο
[0014]實施例3
以質(zhì)量百分比為94%的氧化鋁粉末(粒徑< 0.5 μ m)、5%的氧化鎂粉末、1%的碳化硅(粒徑≤0.5 μ m)進行配料，混合并球磨24小時，然后于300MPa的壓力下成型，將成型后的素坯在空氣氣氛于1600°C溫度下燒結(jié)4小時，得到具有閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料。
[0015]用本實施例方法制備的產(chǎn)品，其開口氣孔率為0.7%，閉口氣孔率為12.6%，體積密度為 3.43 g/cm3ο
【權(quán)利要求】
1.一種閉孔結(jié)構(gòu)的剛玉-鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料及制備方法，其特征在于將質(zhì)量百分比為83、9%的氧化鋁粉末、0.1~15%的氧化鎂粉末、0.1~5%的高溫發(fā)泡劑進行配料，混合并球磨24~72小時，然后于10(T500MPa的壓力下成型，將成型后的素坯在空氣氣氛于1600-1800?溫度下燒結(jié)I~8小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的氧化鋁粉末，其顆粒粒徑<5 μ m0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的高溫發(fā)泡劑為碳化硅、氮化硅、氣化招中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的制備方法，其特征在于所述的高溫發(fā)泡劑的添加量的質(zhì)量百分比為0.1~5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的高溫發(fā)泡劑，其顆粒粒徑<I μ m。
【文檔編號】C04B35/66GK103833383SQ201210484106
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月26日
【發(fā)明者】袁磊, 于景坤, 顏正國, 韓露, 呂寧寧 申請人:東北大學