一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隔熱耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁空心球隔熱制品作為工作內(nèi)襯廣泛應(yīng)用于硅化鉬電爐、鎢棒爐、高溫燃?xì)忾g歇窯以及隧道窯等高溫窯爐;通常氧化鋁空心球隔熱制品以氧化鋁空心球?yàn)楣橇希驭?氧化鋁粉為基質(zhì)，添加適量結(jié)合劑，經(jīng)成型、干燥和燒成制備而成；高溫?zé)Y(jié)后基質(zhì)呈致密狀態(tài)，導(dǎo)致傳統(tǒng)氧化鋁空心球隔熱制品密度大(1.4?1.6g/cm3)，熱導(dǎo)率高，蓄熱大，最終造成高溫工業(yè)能耗過(guò)高。
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，專(zhuān)利申請(qǐng)(201410434384)向氧化鋁基質(zhì)中引入氣孔實(shí)現(xiàn)氧化鋁空心球制品的低密度(0.6?1.0 8/0113)和低熱導(dǎo)率(0.36?0.83 W.m—1.K—1);但是多孔氧化鋁基質(zhì)導(dǎo)致氧化鋁空心球制品強(qiáng)度較低，燒結(jié)過(guò)程中坯體收縮率過(guò)大(5?8%)易開(kāi)裂、變形導(dǎo)致成品率低等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法。
[0005]本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術(shù)方案:
一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，所述的輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品包括有骨料和多孔基質(zhì);所述的骨料采用氧化鋁空心球;所述的多孔基質(zhì)采用用于增強(qiáng)輕質(zhì)氧化鋁空心球制品強(qiáng)度的六鋁酸鈣;所述的六鋁酸鈣由氧化鋁和氧化鈣高溫制備而成的；所述的氧化鋁由氧化鋁微粉引入;所述的氧化鈣至少由鋁酸鈣水泥引入;所述鋁酸鈣水泥的加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的19.4?33.8%;將氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥混合，并向氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥中加入造孔劑、分散劑和水，攪拌混合后得到漿料;將氧化鋁空心球加入所述漿料中，攪拌混合后得到混合漿料;然后將混合漿料倒入模具靜置24?48小時(shí)后進(jìn)行脫模，得到坯體;干燥后對(duì)坯體進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，所述的氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥、在高溫?zé)Y(jié)的過(guò)程中反應(yīng)合成六鋁酸鈣，來(lái)增強(qiáng)輕質(zhì)氧化鋁空心球制品的強(qiáng)度，最后自然冷卻得到輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品；制備的氧化鋁空心球制品密度為0.6?1.16g/cm3，耐壓強(qiáng)度為4.83?13.42MPa，熱導(dǎo)率為0.265?0.464 W.m—1.K-1。
[0006]所述的氧化鋁微粉粒度小于325目，純度大于99%。
[0007]所述的氧化鈣還可由碳酸鈣微粉引入;所述碳酸鈣微粉的純度大于99%;所述碳酸鈣微粉的加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的O?6%。
[0008]所述的氧化鈣還可由氫氧化鈣微粉引入;所述氫氧化鈣微粉的純度大于99%;所述氫氧化鈣微粉的加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的O?4%。
[0009]所述的水為去離子水，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的25?30%。
[0010]所述鋁酸鈣水泥的組成及質(zhì)量百分比為:氧化鋁70%、氧化鈣30%，粒度小于3000目。
[00?1 ] 所述的造孔劑為聚苯乙稀球，粒徑為0.1?0.5mm，堆積密度為0.04g/cm3，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的1.6?12.8%。
[0012]所述的分散劑為六偏磷酸鈉、聚乙二醇基聚合物FSlO和聚丙烯酸鈉中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的I?2%。
[0013]所述的氧化鋁空心球粒度為I?3mm，氧化鋁含量大于99%，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的 138.8 ?256.8%。
[0014]輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品高溫?zé)Y(jié)的燒結(jié)制度為:以I?2°C/min的速率升溫，并于400?600 °C保溫0.5?2h;然后以I?3°C/min的速率升溫，并于1500?1650°C保溫3?6h，自然冷卻至室溫。
[0015]本發(fā)明提出的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，采用六鋁酸鈣作為基質(zhì)，并在基質(zhì)中加入造孔劑制備輕質(zhì)氧化鋁空心球制品；利用鋁酸鈣水泥水化實(shí)現(xiàn)坯體固化，利用氧化鋁與鋁酸鈣水泥、碳酸鈣以及氫氧化鈣在高溫下反應(yīng)合成六鋁酸鈣，來(lái)增強(qiáng)輕質(zhì)氧化鋁空心球制品的強(qiáng)度，利用合成六鋁酸鈣產(chǎn)生的體積膨脹降低坯體的收縮，實(shí)現(xiàn)了高成品率；本發(fā)明制備的氧化鋁空心球制品密度0.6?1.16g/cm3，耐壓強(qiáng)度4.83?13.42MPa，熱導(dǎo)率低0.265?0.464 W.m—1.K-1。
【具體實(shí)施方式】
[0016]結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明:
實(shí)施例1
1、稱(chēng)量IOOOg氧化鋁微粉、388g鋁酸鈣水泥、64g造孔劑、20g聚乙二醇基聚合物FSlO和270g水，攪拌混合20分鐘，得到漿料；
2、向漿料中加入1388g氧化鋁空心球，攪拌混合10分鐘，得到混合漿料;混合漿料倒入模具靜置24小時(shí)后進(jìn)行脫模，得到坯體；
3、干燥后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，以2°C/min的速率升溫，并于500°C保溫0.8h;然后以2°C/min的速率升溫，并于1550 °C保溫5h，自然冷卻至室溫;經(jīng)X射線(xiàn)衍射分析，樣品基質(zhì)部分主晶相為六鋁酸鈣，另外含有少量氧化鋁和二鋁酸鈣，樣品密度為1.0g/cm3，1000 °C熱導(dǎo)率為0.432 W.m—1.K—S耐壓強(qiáng)度12MPa，收縮率0.1%，樣品無(wú)開(kāi)裂、變形等缺陷。
[0017]實(shí)施例2
1、稱(chēng)量100g氧化鋁微粉、194g鋁酸鈣水泥、60g碳酸鈣微粉、96g造孔劑、15g六偏磷酸鈉和280水，攪拌混合30分鐘，得到漿料；
2、向漿料中加入1700g氧化鋁空心球，攪拌混合12分鐘，得到混合漿料;混合漿料倒入模具靜置36小時(shí)后進(jìn)行脫模，得到坯體；
3、干燥后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，以1.5 °C/min的速率升溫，并于400 °C保溫Ih;然后以3 °C/min的速率升溫并于1500°C保溫6h，自然冷卻至室溫;經(jīng)X射線(xiàn)衍射分析，樣品基質(zhì)部分主晶相為六鋁酸鈣，另外含有少量氧化鋁和二鋁酸鈣，樣品密度為0.82g/cm3，1000 °C熱導(dǎo)率
0.347W.m—1.K—S耐壓強(qiáng)度為7.6MPa，收縮率為0.15%，樣品無(wú)開(kāi)裂、變形等缺陷。
[0018]實(shí)施例3 1、稱(chēng)量100g氧化鋁微粉、194g鋁酸鈣水泥、40g氫氧化鈣微粉、128g造孔劑、1g聚丙烯酸鈉和300水，攪拌混合40分鐘，得到漿料；
2、向漿料中加入2080g氧化鋁空心球，攪拌混合15分鐘，得到混合漿料;混合漿料倒入模具靜置48小時(shí)后進(jìn)行脫模，得到坯體；
3、干燥后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，以I°C/min的速率升溫，并于600 °C保溫Ih;然后以I °C/min的速率升溫，并于1600 °C保溫4h，自然冷卻至室溫;經(jīng)X射線(xiàn)衍射分析，樣品基質(zhì)部分主晶相為六鋁酸鈣，另外含有少量氧化鋁和二鋁酸鈣，樣品密度0.6g/cm3，1000 °C熱導(dǎo)率0.265W.m—1.K—S耐壓強(qiáng)度4.83MPa，收縮率為0.18%，樣品無(wú)開(kāi)裂、變形等缺陷。
[0019] 實(shí)施例4
1、稱(chēng)量100g氧化鋁、194g鋁酸媽水泥、30g碳酸|i5、20g氫氧化li，16g造孔劑、18g聚乙二醇基聚合物FSlO和250水，攪拌混合25分鐘，得到漿料；
2、向漿料中加入2568g氧化鋁空心球，攪拌混合13分鐘，得到混合漿料;混合漿料倒入模具靜置30小時(shí)后進(jìn)行脫模，得到坯體；
3、干燥后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，以1.2 °C/min的速率升溫，并于450 °C保溫0.5h;然后以2.5C/min的速率升溫，并于1650°C保溫3h，自然冷卻至室溫。經(jīng)X射線(xiàn)衍射分析，樣品基質(zhì)部分主晶相為六鋁酸鈣，另外含有少量氧化鋁和二鋁酸鈣，樣品密度1.16g/cm3，1000 °C熱導(dǎo)率0.464W.m—1.K—S耐壓強(qiáng)度13.42MPa，收縮率為0.11%，樣品無(wú)開(kāi)裂、變形等缺陷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，所述的輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品包括有骨料和多孔基質(zhì);所述的骨料采用氧化鋁空心球;其特征在于:所述的多孔基質(zhì)采用用于增強(qiáng)輕質(zhì)氧化鋁空心球制品強(qiáng)度的六鋁酸鈣;所述的六鋁酸鈣由氧化鋁和氧化鈣高溫制備而成的；所述的氧化鋁由氧化鋁微粉引入;所述的氧化鈣至少由鋁酸鈣水泥引入;所述鋁酸鈣水泥的加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的19.4?33.8%;將氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥混合，并向氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥中加入造孔劑、分散劑和水，攪拌混合后得到漿料;將氧化鋁空心球加入所述漿料中，攪拌混合后得到混合漿料;然后將混合漿料倒入模具靜置24?48小時(shí)后進(jìn)行脫模，得到坯體;干燥后對(duì)坯體進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，所述的氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥在高溫?zé)Y(jié)的過(guò)程中反應(yīng)合成六鋁酸鈣，來(lái)增強(qiáng)輕質(zhì)氧化鋁空心球制品的強(qiáng)度，最后自然冷卻得到輕質(zhì)高強(qiáng)氧化招空心球制品；制備的氧化招空心球制品密度為0.6?1.16 g / c m3，耐壓強(qiáng)度為4.83?13.42MPa，熱導(dǎo)率為0.265?0.464 W.m—1.K-1。2.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:所述的氧化鋁微粉粒度小于325目，純度大于99%。3.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:所述的氧化鈣還可由碳酸鈣微粉引入;所述碳酸鈣微粉的純度大于99%;所述碳酸鈣微粉的加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的O?6%。4.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:所述的氧化鈣還可由氫氧化鈣微粉引入;所述氫氧化鈣微粉的純度大于99%;所述氫氧化鈣微粉的加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的O?4%。5.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:所述的水為去離子水，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的25?30%。6.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:所述鋁酸鈣水泥的組成及質(zhì)量百分比為:氧化鋁70%、氧化鈣30%，粒度小于3000目。7.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:所述的造孔劑為聚苯乙烯球，粒徑為0.1?0.5mm，堆積密度為0.04g/cm3，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的1.6?12.8%。8.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:所述的分散劑為六偏磷酸鈉、聚乙二醇基聚合物FSlO和聚丙烯酸鈉中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的I?2%。9.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:所述的氧化鋁空心球粒度為I?3mm，氧化鋁含量大于99%，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的138.8?.256.8%o10.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，其特征在于:輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品高溫?zé)Y(jié)的燒結(jié)制度為:以I?2°C/min的速率升溫，并于400?.600 °C保溫0.5?2h;然后以I?3 °C/min的速率升溫，并于1500?1650 °C保溫3?6h，自然冷卻至室溫。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于隔熱耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法。公開(kāi)的一種輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的制備方法，輕質(zhì)高強(qiáng)氧化鋁空心球制品的骨料采用氧化鋁空心球，基質(zhì)多孔采用由氧化鋁和氧化鈣高溫制備而成的六鋁酸鈣；氧化鋁由氧化鋁微粉引入；氧化鈣至少由鋁酸鈣水泥引入；將氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥混合，并向氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥中加入造孔劑、分散劑和水，攪拌混合后得到漿料；將氧化鋁空心球加入漿料中，攪拌混合后得到混合漿料；然后將混合漿料倒入模具靜置后進(jìn)行脫模，得到坯體；干燥后對(duì)坯體進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)、自然冷卻。本發(fā)明利用合成六鋁酸鈣產(chǎn)生的體積膨脹降低坯體的收縮，實(shí)現(xiàn)了高成品率。
【IPC分類(lèi)】C04B35/66, C04B35/101, C04B38/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105503216
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510981871
【發(fā)明人】陳闊, 袁波, 王剛, 董賓賓, 韓建燊, 張利萍
【申請(qǐng)人】中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日